石材防护及石材幕墙施工方法和新技术发展

1.概述不同品种的天然石材内部均具有数量、大小各异的空隙，石材表面或底部的污染物可以通过这些空隙渗透到石材内部，形成难以去除的水斑、白华、锈迹和污渍。本级分类指采用喷涂、刷涂等方式涂布在石材表面或背面的液态防护产品，从而防止石材病变现象的发生。组成这类防护材料的主要物质多为硅类（如硅氧烷）或氟树脂材料，前者价格较为低廉，但防水、防污、耐紫外线性能均不及后者。2.分类2.1按组成产品的分散剂种类可分为水剂型和溶剂型。2.2按功能可分为：防水型—能阻止水及水性污染物渗入石材的防护剂。防油型--能阻止油及油性污染物渗入石材的防护剂。2.3按使用部位可分为：饰面型—用于干挂石材（六面）、湿贴石材装饰面（含四个侧面）的防护剂。底面型—用于粘贴石材地面的防护剂。2.4按保护层型式分渗透型防护剂和密封型防护剂。3.不同类型石材防护产品的功能及区别3.1水剂型主流产品有三大类产品，即有机硅类、丙烯酸氟化物类和氟硅类。环保性能较好，但渗透性较差，不耐强碱，使用寿命不如溶剂型防护剂。3.2溶剂型主流产品有三大类产品，即有机硅类，纯氟类和氟硅类。该类产品渗透性强，耐紫外线老化性一般情况下均优于水剂型防护剂，使用寿命长，但应考虑其环保性能是否满足使用要求。在耐污性方面，纯氟类较氟硅类略胜一筹，而耐侯性则氟硅类稍优于纯氟类。3.3渗透型能渗入到石材微小缝隙中，沉积于石材毛细孔内部的微小颗粒间，或附者于石材表面下的个体矿物分子上，在基材内部形成一个防护层，表面不成膜。通过改变天然石材表面的张力，不但可防止水、油和污染物进入石材，而且可防止因吸附基层内部及缝隙中的水分而产生的色渍、锈斑和白华现象。由于不封闭石材孔隙，保持了石材的透气性。由于表面不成膜，涂抹后基本不改变石材外观（颜色、光泽）及质感，广泛用于天然石材和混凝土等材料，保持基材的原貌。3.4密封型在石材表面形成一层易磨损的防护层将石材微孔密封，防止水、油和污染物从石材毛细渗入。密封成膜型防护剂一般价格均较便宜，但易发粘、老化、变黄。表面膜层虽可提高石材表面的光亮度，但易磨损，若用于地面易出现刮痕和脚印，故需经常保养。部分密封型防护剂会堵塞石材表面毛细孔，透气性差，石材内部湿气不能释放，会缩短石材寿命。不宜用做地面石材表面密封，一般只用于表面或底面的单面密封，不用做六面密封。4.执行标准4.1产品标准JC/T973－2005《建筑装饰用天然石材防护剂》等5.石材防护的性能特点：1、经防护处理后，防护剂渗入石材内部，形成深层保护层，使石材免受污染，防止产生锈斑等。而在石材表面会达到防污、防水的作用，即使被污染，污物也只是浮在表面，便于清洗。2、石材表面不发生任何色差变化，不会出现脱落现象。3、收缩率明显降低，能防止石材在低温下（-10℃—-45℃）破裂。4、能防止石材的天然风化、盐水蚀化等现象的发生，降低了气候对石材造成的影响，和一般石材相比，经防护处理后的石材使用寿命成倍延长。5、防护剂不会对石材表面造成损坏，而且使石材有很好的透气性，不会风化、氧化，并增加光泽度。6、利用特殊的防护剂，还可达到增强或加深石材颜色的效果。7、所谓防护，只是为了延长污渍渗透到石材内部的时间，并不能完全防止污渍渗透进入，只有延长了渗透时间，才能给保洁人员去保洁的时间，也就达到了防护的目的了石材幕墙施工方法和新技术发展一、石材幕墙施工方法简介云石胶如今走在大街上随处可见用石材作为建筑物外墙面装饰的幕墙，它以其独特的风格、高雅亮丽的外形，使建筑物更具有时代感，已成为城市建筑步入现代化的重要标志之一。石材幕墙建筑物的安全质量却另人担忧，这与石材幕墙的施工方法有很大关系。石材幕墙四由石材饰面和主体结构形成一种完整的围护结构体系。根据施工工艺的不同，可分为干挂石材幕墙和湿挂石材幕墙。干挂石材工艺就是采用金属配件将石材板材、异形材牢固悬挂在建筑物结构体上，从而形成装饰面的一种装饰装修施工方法，而湿贴石材幕墙则采用传统的水泥砂浆作为黏结剂将石材固定在建筑物结构上的装饰装修施工方法。目前在石材幕墙工程中受用较多的是干挂和介于干挂和湿贴的半干挂法(用金属件连接墙体并灌注水泥砂浆)。下面主要介绍干挂法的分类和比较；干挂石材工艺又包括插销(针)、蝴蝶(上下翻、两头翻)式、蝴形背卡式、焊接(“T”形件)、背栓式、背挂(隐藏悬吊)式、缝挂式、钢钩式、SE形式系列等。本文将主要介绍四种：销针式、蝴蝶式、背栓式、背挂(隐藏悬挂)式。1、销针式它是20世纪80年代从国外引进商务，为国内石材干挂件的标准化生产与管理打下了基础，1998年出台了《干挂天然花岗石饰面建筑板材及其不锈刚配件》(JC830.1~830.2-1998)建材业标准，同时也是我国建设部《金属与石材幕墙工程技术规范》(JGJ133-2001,J133-2001)行业规范制定的参照件，是一种不锈钢金属件。此种方法的挂件主要靠销针受力并传导到墙体上，在销孔出应力比较集中，在装饰大块板材或异形材时易造成销针处的破裂，所以该种方法比较使用于装饰石材单块面积小的墙体、柱体。而大面积装饰的单块板材比较大时，多不用此法。JGJ-133《金属与石材幕墙工程技术规范》就限制了它只能在20米以内使用，而且该工艺在使用中装饰线条及窗口板安装也十分不便。安全性差。2、蝴蝶式因其挂装石材的部位形状像翻开的蝴蝶翅膀故而得名。蝴蝶式干挂工艺的各个配件基本形式同销针式，只是蝴蝶式翻头有所区别，其尾部也因有可调几种形式，原理与销针式基本一样，只是挂装石材部位不同。优质不锈钢除外，一般在加工时因需要而上下的翻头和角度，必须使石材装卡挂件的切槽加宽，故而使石材在安装中容易损坏，为了加工时的强度有保证，就只有增厚石材，由于石材的切槽宽使所用的填空胶就多，也使成本提高。所以这类方法不易使用在高层建筑的装修，只可使用底层或一般场所的装修。新标准《干挂饰面石材及金属挂件》规定此法是应大力提倡的。3、背栓式云石胶背栓式干挂工艺最早由德国设计，我国近年引进的。它是在石材的背部打孔用锚栓连接金属件与墙体上龙骨连接的一种在世界上属于较先进的石材干挂工艺，是由后切式锚栓及后支承式系统共同组成幕墙干挂体系。因此，背栓式干挂工艺属于机械式锚固结构，由于是金属与金属、石材与金属的直接接触，也即硬性接触，所以这种干挂对因温差造成的热胀冷缩变形显得无能为力，安装用工时较多。但仍然是新标准推广的形式。4、背挂式背挂(隐藏悬吊)式干挂工艺是新标准规定的形式，尤其适合在高层建筑和抗震建筑上使用。除挂装头与销针式不同外，其余大致相同。背挂式干挂件采用7075铝合金原料经挤压成型的轻质金属干挂件，具有体积轻便、耐腐蚀、耐高温、抗老化特点，此工件使每一种石材板材成为单独固定单位，板材与石材之间没有力的联系，只有填缝胶和密封胶的软连接。不会在板材安装处产生附加应力，体现除柔性结构设计优良特性。加上挂件的表层用高压静电粉喷涂，不会形成锈蚀与污染，十分有利于永久建筑的外装修石材。二、干挂方法工艺评价1、钢销式存在以下缺陷：由于石材硬度大，因此打孔时极易造成破损；点式受力，安全性差；由于钢销为一托二的连接方式，易发生力的传递，存在安全隐患；连接件长期受剪，易出现疲劳损坏，存在安全问题；只能在板的棱边处布点，满足不了大规格、超大规格的板材上墙的需要；施工安装不便，尤其在装饰线条和窗口板安装中，安全性差。所以新的JGJ-133《金属与石材幕墙工程技术规范》就限制了它只能在20米以内使用，而且该工艺在使用中装饰线条及窗口板安装也十分方便，安全性差。2、短槽式存在以下缺陷：由于石材的硬度大，因此开槽时极易造成破损；由于将石材一分为三，因此剩余受力石材太薄，消弱了干挂点处的抗拉强度，嵌填于槽内的云石胶还易在石材饰面产生油渍现象；只能在板的棱边处布点，受力方式不合理，而且当石材对个较大、使用高度较高时存在无法有效布点的缺陷；无法实现更换，满足不了幕墙的需要。3、背栓式存在以下缺陷：锚固孔的质量不易控制；构造厚度要求较厚；锚固点的接触面积小，在包装运输安装过程中易造成连接点失效；机械连接，敲打时会造成孔底击通或开裂，还存在热胀冷缩硬抵触造成胀应力造成对板面慢性破坏。脆性板材与硬性锚栓直接胀接，而且通过间接式的方法来达到正面平整造成锚底扩胀点受力，所以讲在地震大的强力反复震动下是相对容易破坏的。其中，钢销式已经淘汰，较常用的有短槽式和背栓式两种，背栓式比较而言，短槽式成本较低但安全性不如背栓式，通常用于石材重量不太大或安全系数不太高时；背栓式干挂牢靠稳定，但成本较高，用于大块石材(厚度30mm时石材面积大于1.5)或对石材安全性能要求高时。三、干挂新技术的发展为了适应市场和提高石材幕墙的技术水平，一些新的技术出现了，比较有代表的是：青石槽式和铝矽镁合金隐藏式悬吊法石材干挂件。1、青石背槽式安全幕墙技术有两个特点：第一，在天人石材的背面采用专利技术，复合一层高强度纤维安全增强层，增加了石材幕墙板的强度和安全性；安全复合层有效的解决了天然石材易破碎的难题，当石材幕墙在受到意外冲击等强力破坏时，复合层的高粘结力可把破碎后的石材碎片粘结在一起，有效的避免了人员损害。第二，在石材背面嵌入获得国家发明专利的背槽式锚固件，因其与石材有较大的接触面，增加了锚固点的可靠性。背槽式锚固件与已有的挑件式(短槽式)、背槽式相比，由于其受力面积较成倍增加，使受力性能明显提高。在应用于石材材质疏松、局部缺陷和有孔洞的石材时(如：大理石、砂岩、洞岩)由于背槽式锚固件与石材接触面大，对孔洞不敏感，所以相比其他锚固件具有明显的优势。在综合性价比上，背槽式锚固件也拥有明显的优势。背槽式安全幕墙技术的纤维安全增强复合层(简称安全层)作为一种成熟的技术，具有良好的耐候性。它的老化主要是水对安全层切割面的侵蚀作用和紫外线对胶的分解。青石幕墙技术采用的安全层位于石材幕墙的背面，不受紫外线的照射，因此安全层的胶在不受紫外线照射的环境中复合层不易分解和老化。密封式石材幕墙很少受湿气的侵蚀，开缝式石材幕墙受湿气影响较大，但在安全层切割面做防水处理后，因湿气引起的侵蚀老化也可以得到有效的控制。根据我国该技术的防老化工作组1960年~1985年的研究发现：纤维复合层的耐候性能良好，根据老化组对纤维复合层的大气曝露试验十年证明：曝露面树脂老化深度为100，非曝露面树脂老化的深度为10。因此处于石材背面的安全层的使用寿命约为大气曝露状态的10倍，能够满足牧区昂规范要求的使用火寿命。青石幕墙特别适合于以下的情况：应用与洞石及砂岩等强度较低、强度离散性大的石材幕墙工程时，安全性、经济性优势明显；应用与厚度较薄的高级进口花岗岩的石材干挂幕墙工程时，安全性优势明显；应用于吊顶及安装工艺复杂的异型石材干挂幕墙工程时，安全性优势明显；应用于吊顶及安装工艺复杂的异型石材干挂幕墙工程时，安装便捷优势明显。2、铝矽镁合金隐藏式悬吊法石材干挂件特点铝矽镁合金隐藏式悬吊法石材干挂件主要是采用制造飞机外壳的材质7075铝合金(又简称为铝锌媄铜合金或称铝矽镁合金)为原料，集中了抗老化、耐高温、耐腐蚀的特点，提高了产品的性能。传统的不锈钢销针、销板的做法时用销针、销板通过石板边将两块石材安装在一起，受力状态复杂。而铝矽镁隐藏式悬吊法在每块石材的背面固定，板与板之间没有联系，因而不会产生相会连接而造成的不可确定性应力积累和应力集中。他传力简洁明确。在正常使用状态下能充分利用板材的抗弯曲强度。铝矽镁材质体积轻便、能通过静力计算精确算出其承载力，从而控制破坏状态。在主体结构产生较大位移和温差较大的情况下不会在板材内部产生附加应力，因而特别使用于高层建筑和抗震建筑，体现了柔性结构连接的设计意图。因为每块板都独立安装，因而拆换方便。