石材鋁蜂窩復合板的性能及特點

曹東偉

（中國建筑設計研究院有限公司， 北京 100044）

1 石材蜂窩復合板的構造

石材蜂窩復合板由石材、石材面板粘接的蜂窩面板、鋁蜂窩芯、蜂窩板面板、膠粘劑層組合而成。面板石材為亞光面或鏡面時，石材厚度宜為3mm-5mm，面板石材為粗面時，石材厚度宜為5mm-8mm。室外板的鋁蜂窩芯，厚度不宜小于14mm，芯格邊長不宜大于6mm，厚度不宜小于0.07mm。室內板的鋁蜂窩芯，芯格邊長不宜大于10mm，壁厚不宜小于0.05mm。

2 石材蜂窩復合板的特點

2.1 優點

重量輕：石材蜂窩板是把花崗巖切割3-5mm 復合10-15mm 鋁蜂窩板，每平方米的容重基本是10 公斤左右，同時也比較適用于大樓有載重限制的情況。

強度高：大理石、瓷磚、花崗石與鋁蜂窩板等復合后，其抗彎、抗折、抗剪切的強度明顯得到提高，大大降低使用過程中的破損率。

安全性好：受外力沖擊后，石材表面只是局部破碎，不會產生輻射性裂紋。

易加工：石材蜂窩板可以輕易進行切割拼裝，規格可以任意改變能夠滿足一般的建筑裝飾外形的要求。

安裝方便：由于其重量輕，強度高在施工過程中特別是分色拼接大大提高了安裝效率,降低破損率。

突破使用禁區：大理石的裝飾部位，無論內外墻、地面、窗臺、門廊、等等，普通的原板（通體板） 都不存在問題，但是天花板無論是大理石或是花崗石都具有一定的安全不確定性。而大理石與鋁塑板、鋁蜂窩粘合后的復合板就突破了這個石材裝飾的禁區。因為它非常輕盈，重量只有通體板的1/5—1/10。

隔音、防潮：用鋁蜂窩板與大理石做成的復合板，因其用中空鋁蜂芯擁有隔音、防潮、隔熱、防寒的性能。因而，這些特點就遠遠超越了通體板所不具備的性能特點。

2.2 缺點

耐久性：影響石材蜂窩板使用耐久性的關鍵是膠粘劑環境老化性能的問題，老化性能主要有兩方面的因素，一是紫外線的照射，二是高溫濕熱環境的影響。

板面變形：石材蜂窩板是由多種材料經膠粘劑粘接而成，它們之間的熱膨脹系數互有差異，在環境溫度變化較大的情況下，特別是極端寒冷氣候環境條件下，可能由于各種材料的不同變形量而導致石材面板產生整板凹凸的變形現象，影響到建筑的美觀。

彎曲強度：石材蜂窩板彎曲變形時，通長為飾面石材先行產生細小裂紋后隨之產生斷裂，飾面石材斷裂后蜂窩板仍然可繼續承受更大的荷載直到蜂窩芯產生失穩或整板斷裂等現象而導致整板的彎曲破壞。

安裝連接：安裝連接件的加工和固定均應在工廠中按照一定的工藝要求和質量控制程序來完成，不得在現場臨時埋設，出廠前還應經過產品出廠檢驗。

3 不同形狀蜂窩芯材性能

3.1 三角形蜂窩芯

正三角形蜂窩壁板的應力分布與位移變化與六邊形蜂窩芯大體一致，相對來說位移的變化量較小。由于正三角形蜂窩芯算是在六邊形的基礎上增加受力梁，再加上是三角形結構相對穩定，抗壓性能相對好些，受到壓力時形變量較小，但所用材料相對較多。

3.2 矩形蜂窩芯

正四邊形蜂窩壁板的應力分布與位移變化也與六邊形蜂窩芯大體一致，其最大應力相比較小，整體承受較為均勻的載荷，但所用芯材多出近一倍。

3.3 菱形蜂窩芯

菱形蜂窩壁板的應力分布與位移變化與矩形蜂窩壁板非常相近，菱形蜂窩芯算是特殊的四邊形，相比較正四邊形，其同等材料下所圍成幾何圖形的面積較小，從而在同一塊空間內所需材料較多。相對的，它的力學性能比矩形蜂窩性要好，位移量略低于矩形芯材。但這兩種蜂窩芯有一個共同點，就是它們的對抗切應力的能力較弱，特別在四周區域內，其最小應變同比較大，以至于受到不垂直于面板的力時，性能不理想。

3.4 圓形蜂窩芯

圓蜂窩壁板的應力分布與位移變化較其他幾種蜂窩芯材質有所區別，由于胞壁并不是平面，再加上單個胞元之間不呈現固定胞壁厚度，其平面上的應力分布較為不均。因胞壁較厚，可以承受較大壓力，在同等材料質量的前提下，圓形蜂窩壁板位移變形也相對較小。由于圓形結構在切面上受力相對穩定，力學性能較為突出，因此承受切向上的力時不易變形。

3.5 Kagome 蜂窩芯

質量略大于六邊形蜂窩壁板的情況下，其最小應變同比非常低。由于附帶三角形結構，加強了整體的穩定，其最大位移相對減少，整體變形量相比六邊形較低。由于單各胞元結構的不同，其受力后應力分布不均，導致了質量相同的Kagome 蜂窩在受到線性增長壓力后，會先于正六邊形蜂窩壁板產生塑性變形，同比抗壓的能力較弱。

4 結語

石材蜂窩復合板具有比普通天然石材更好的抗沖擊性，是同厚度普通天然石材重量的1/5，抗沖擊強度比3cm 厚的花崗巖大10 倍。并且解決了天然石材自身重、板材不宜太大、易碎等缺陷,是一種性能更為優異和應用領域更為廣泛的新型建筑材料。