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砂巖和洞石幕墻板材的選用要十分慎重

2015-07-06 09:42:35 作者:趙西安 來源:第一幕墻收集整理 我要評論2

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一、砂巖和洞石

砂巖和洞石都是沉積巖,強(qiáng)度低,吸水率高,耐候性差,本不是石材幕墻面板的理想用材,但是砂巖和洞石獨(dú)有的質(zhì)感、顏色和風(fēng)格,使得建筑師又很喜歡將它們用作石材幕墻。因此,如何選用這些石材面板,最大限度地保證安全,就是一個(gè)很重要的問題,必須慎重對待。


砂巖由細(xì)顆粒的砂子膠結(jié)而成,自然表面是粗糙的細(xì)顆粒狀。砂巖的物理力學(xué)性能因產(chǎn)地不同有很大的差別,有些澳大利亞黃砂巖和意大利黃砂巖,抗彎強(qiáng)度可能小于3MPa,而四川隆昌的綠砂巖硬如磨刀石,抗彎強(qiáng)度可達(dá)到10MPa以上,接近于花崗巖。


有些砂巖較為致密,吸水率可以低于2.5%,而有些砂巖吸水率超過6%。因此不同的砂巖,其飽和抗彎強(qiáng)度和凍融系數(shù)有較大的差別。有些砂巖,如四川、廣東的紅砂巖,吸水后還會(huì)有軟化現(xiàn)象,有些紅砂巖長期潮濕后甚至變?yōu)槟嗤翣,這樣的紅砂巖用于幕墻是不大合適的,不得不用時(shí),應(yīng)采取更有效的措施。


洞石是商品名稱,常指多孔石灰?guī)r和多孔凝灰?guī)r,石材內(nèi)含有許多孔洞。孔洞直徑和分布密度與石材種類和產(chǎn)地有關(guān)。其共同特點(diǎn)是強(qiáng)度低、質(zhì)地疏松、孔洞內(nèi)容易積水、抗凍融性能和耐候性都較差。有些強(qiáng)度很低的洞石,加工好的石板甚至在運(yùn)輸過程中就斷裂、破碎。


因此,砂巖和洞石的性能比花崗巖差得很多,容易產(chǎn)生安全方面的問題。業(yè)主和設(shè)計(jì)師選砂巖和洞石作為幕墻面板,一定要事先慎重考慮。

二、砂巖和洞石用于幕墻的基本條件

砂巖和洞石自身材性較差,總體而言不推薦用于幕墻。如果建筑設(shè)計(jì)非用不可,則至少應(yīng)考慮以下最低要求:

(一)用于幕墻的石板,每批都應(yīng)進(jìn)行抗彎強(qiáng)度試驗(yàn),其試驗(yàn)值應(yīng)符合以下要求:

幕墻高度不超過80m時(shí),試驗(yàn)平均值不低于5N/mm2,試驗(yàn)最小值不低于4 N/mm2;

幕墻高度超過80m時(shí),試驗(yàn)平均值不低于6 N/mm2,試驗(yàn)最小值不低于4.5 N/mm2。

單向受力的石板,在主要受力方向應(yīng)滿足以上要求;雙向受力的石板,在兩個(gè)受力方向上都應(yīng)符合以上要求。

(二)石板不應(yīng)夾雜軟弱的條紋和軟弱的礦脈。洞石的孔洞不宜過密,直徑不宜大于3mm,更不應(yīng)有通透的孔洞。

(三)吸水率不宜大于6%,加涂防水面層后不宜大于1%。


(四)凍融系數(shù)不宜小于0.8,不得小于0.6。


(五)石板不應(yīng)有裂縫,也不能折斷,不得將斷裂的石板膠粘后上墻。


三、基本材性試驗(yàn)

不同產(chǎn)地的巖砂和洞石材性差別很大,在確定采用石材的礦坑前,應(yīng)進(jìn)行基本的材性試驗(yàn)。

(一)抗彎試驗(yàn)。

確定礦點(diǎn)時(shí),抗彎試驗(yàn)件要能代表該礦場各個(gè)不同的開采點(diǎn),試件數(shù)目一般不少于20個(gè)。以后從各開采點(diǎn)采出的石材,每批應(yīng)有抗彎試驗(yàn)報(bào)告,一般不少于10個(gè)試件。分別進(jìn)行干燥抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)和飽和抗彎強(qiáng)度試驗(yàn),干燥抗彎強(qiáng)度是材性的基本指標(biāo)。飽和抗彎強(qiáng)度有利了解石材對水的敏感性。

試驗(yàn)時(shí)采用凈石材試件,不宜附有增強(qiáng)層和復(fù)合層。


(二)吸水率
未經(jīng)表面防水處理的石材和經(jīng)防水處理的石材都應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn),經(jīng)防水處理后的石板,吸水率不宜大于1%。


(三)凍融系數(shù)
凍融系數(shù)指經(jīng)過一定次數(shù)凍融循環(huán)后的抗彎強(qiáng)度與未經(jīng)凍融循環(huán)的抗彎強(qiáng)度的比值。它決定了該種石材能否在寒冷地區(qū)應(yīng)用。在有可能出現(xiàn)負(fù)溫度的地區(qū),應(yīng)進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)。

四、對板材的基本要求

只有通過基本材性試驗(yàn),確認(rèn)能符合本文第二節(jié)的基本條件后,這種砂巖或洞石才可以加工為面板板材,用于幕墻工程。


加工完成的石材面板,還應(yīng)符合以下的基本要求:

(一)板材厚度
抗彎試驗(yàn)表明:厚度大的石板,其抗彎強(qiáng)度低于厚度小的石板。但是由于板的承載能力和厚度的平方成正比,厚的石板承載能力還是比薄的石板要大一些。


砂巖和洞石板材的最小厚度可由抗彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk來決定:

fk≥8.0MPa時(shí),最小厚度35mm。

4.0≤fk<8.0MPa時(shí),最小厚度40mm。

抗彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk是其試驗(yàn)平均值減去1.645倍標(biāo)準(zhǔn)差。當(dāng)這個(gè)數(shù)值小于試驗(yàn)最小值時(shí),按試驗(yàn)最小值采用。即fk取下式中的較大者:
板材厚度的允許偏差為+2mm,-0mm,不允許負(fù)偏差。
(二)板材的尺寸
砂巖和洞石強(qiáng)度低,因此板材的尺寸不宜過大,一般應(yīng)控制在1.0m2以內(nèi)。

不宜采用細(xì)長的條狀石板,這種石板在運(yùn)輸、安裝過程中很容易折斷。石板的邊長比最好在1:2以內(nèi),不宜超過1:3。


(三)表面處理
砂巖和洞石吸水性很高,應(yīng)采用防水涂料使其吸水率降至1%以下。

防水劑可采用有機(jī)氟或有機(jī)硅涂料,一般情況下要求涂料應(yīng)透氣,不形成膜,涂料也不應(yīng)改變石板的光澤和顏色。由于防水涂料壽命通常不超過5年,涂料要能多次涂刷。

采用注膠板縫的石材幕墻,石板可以只做外表面大面防水;采用開放式板縫時(shí),石板應(yīng)進(jìn)行六面防水。

孔洞較大、孔洞數(shù)量太多的洞石,宜進(jìn)行封孔處理。

防水處理要在全部槽、孔機(jī)械加工完畢、清潔和干燥后再進(jìn)行。


(四)背面復(fù)合層
砂巖和洞石是強(qiáng)度低、容易破碎、耐候性差的石材,為防止萬一破碎后墜落傷人,應(yīng)在板材背面粘貼玻璃纖維布或者其它復(fù)合材料。 五、特殊情況處理

不合要求的石材不能使用,這是常理。但是目前個(gè)別工程,由于多方因素和不得已的原因,未經(jīng)技術(shù)論證和可行性分析就已將砂巖和洞石采購、加工完畢。有些工程石板已運(yùn)到現(xiàn)場,甚至安裝上墻,事后才發(fā)現(xiàn)所選石材不符合本文第二節(jié)中所描述的基本條件,因而面臨上下兩難的境地。這些不符合條件的石板,無論上墻還是不上墻,都要面臨很大的風(fēng)險(xiǎn)。


按常理,不符合基本要求的石板是不能上墻的,更換板材無疑是最穩(wěn)妥的決策,也是最佳的選擇。但是事實(shí)既成,換板會(huì)面對各方面的巨大壓力,業(yè)主和相關(guān)人員都難以承受。在這種不得已的情況下,只能退而求其次,進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)論證,采取特殊的安全措施。即使為此要增加工程費(fèi)用也要在所不惜,因?yàn)榘踩菬o價(jià)的。


石材幕墻高40m,面積7000m2。未經(jīng)充分技術(shù)論證就決定購進(jìn)一種澳大利亞黃砂巖,而且已大量加工,不少還是長條板。在運(yùn)輸過程中許多板材斷裂、破碎,但仍將一些斷裂板材用環(huán)氧膠粘結(jié)后勉強(qiáng)安裝上墻。安裝后的板材有些還繼續(xù)開裂。不得不補(bǔ)行材性試驗(yàn),最低抗彎強(qiáng)度僅2 N/mm2;澆水時(shí)吸水如同紅磚。這種石材不符合幕墻使用要求,但由于多方原因已無退路,只能采取一些補(bǔ)救措施來提高使用的安全性:全部拆除已經(jīng)上墻的數(shù)千平方米石板;重新嚴(yán)格挑選石板,開裂、崩邊、掉渣、松散石板全部剔除;已斷裂又用環(huán)氧膠粘結(jié)的石板全部清出場外;所有上墻石板用優(yōu)質(zhì)防水涂料進(jìn)行六面防水;石板背面粘結(jié)1mm厚的玻璃纖維布樹脂復(fù)合層;所有石板附加鋁型材框,框由各邊邊框和背面加強(qiáng)肋構(gòu)成整體,用螺釘與石板固定;所有長條板改為沿長邊支承,相應(yīng)增加鋁支柱。今后,還要隨時(shí)檢查、觀察。如果有較多石板開裂、損壞時(shí),則將幕墻拆除重建。這些措施無疑大大增加幕墻造價(jià)和今后維護(hù)、重建費(fèi)用,但事已至此,只能這樣辦,寧愿付出高昂代價(jià)而留下一個(gè)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

六、小結(jié)

將砂巖和洞石用于幕墻工程,安全問題是頭等大事。決策之前要慎重考慮。首先要進(jìn)行技術(shù)論證和可行性分析;要充分了解所選用石材的材性;進(jìn)而要慎重進(jìn)行設(shè)計(jì),盡可能減小面板尺寸,盡可能避免采用長條板;最后實(shí)施時(shí)要采用機(jī)械進(jìn)行板材孔、槽加工;避免運(yùn)輸安裝時(shí)撞擊石板;精心進(jìn)行面板安裝。總之,要采取多種綜合措施,防止安全隱患,以防事后付出高昂的代價(jià)。

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