薄石材复合保温一体板-安装施工工法

-1-外墙薄石材复合一体板施工工法1前言外墙保温装饰板是建筑幕墙与建筑外保温技术的有机结合，是将传统的外墙装饰面层和保温层合二为一的建筑材料，为保证保温装饰板外墙保温系统的安全设计、节能设计，规范外保温装饰板施工做法，目前已有部分指导规范。其中住房与城乡建设部发布的建筑工业行业标准《保温装饰板外墙外保温系统材料》JT/T287-2013给出了保温装饰板的定义、分类、要求、试验方法、检验规则；北京市建筑材料质量监督检验站和北京城建科技促进会编制《外墙外保温施工技术规程（外墙保温装饰板做法）》DB11/T697-2009给出了外墙外保温装饰板的施工和验收规定；住房与城乡建设部标准定额研究所编制的《保温装饰板外墙外保温工程技术导则》RISN-TG028-2017规定了3类保温装饰板装饰面板、5种锚固方式、5种保温材料，更加规范了保温装饰板的外墙外保温工程应用。但因保温装饰板在建筑市场上应用的案例较少，在建筑市场上仍属于年轻产品，保温装饰板系统的耐久性和安全性没有得到实践考验，一般业主和设计院对外墙保温装饰板外保温系统的安全性和耐久性提出了担心，对使用寿命提出了质疑。薄石材复合保温系统是指在工厂将保温板与薄石材复合成装饰保温一体化的板材，在工程现场通过挂贴方式将薄石材复合保温板固定于建筑外墙的外保温构造系统装饰面层。构造示意图如下：图1薄石材复合一体板示意图本工程总结了在外墙薄石材复合一体板实际施工中遇到问题的解决具体措施，在薄石材保温装饰板系统的安全性、耐久性方面进行了大量的试验和深化设计，结合现有规范的要求，在石材加工制作、龙骨锚固设计、安装节点处理、防护液保护、块材缝隙处理等方面进行深-2-度研究，充分将设计理念与具体施工相结合，总结形成了外墙薄石材复合保温一体板施工工艺。2特点2.1美观性薄石材复合一体板为天然花岗岩后部粘贴保温板的复合一体板，安装完成效果与干挂石材幕墙一样。薄石材是以天然花岗岩为原料，使用专用锯石机加工而成的厚度为8mm~12mm的石材，符合行业标准《保温装饰板外墙外保温系统材料》按照装饰面板单位面积质量的分类情况，II型装饰面板单位面积质量20㎏/m³~30㎏/m³的要求，同时薄石材装饰面板符合《保温装饰板外墙外保温工程技术导则》中要有一定工程应用规模的现有产品的要求。花岗岩本身品种丰富，颜色多样，纹理浑然，具备立体感，能够凸显建筑的高贵典雅；兼备质地坚硬，经久耐用且易养护的特征，属于不可再生材料，极具保值性。2.2安全性外墙薄石材复合一体板为非承重的保温构造系统，是在已有围护体系外侧做的装饰板，区别于幕墙系统既是围护体系又是装饰面层，薄石材复合一体板在系统性能设计方面未考虑承载外部荷载。系统安装强调粘结和锚固并重，不同于传统保温板以粘为主、以锚为辅（安全设计只计算粘接力），复合一体板是指锚固和粘结均达到安全设计要求。改造工程需在力学验算中应重点考虑物理机械锚固性能，需进行预置螺母支承石材复合板外墙的结构计算。薄石材保温复合一体板承受自重、风荷载、地震荷载，因薄石材复合一体板后部有砂浆粘接，在计算中应考虑负风压影响，需满足最不利荷载组合下的计算需求。薄石材复合一体板采用粘锚并重的方式，机械锚固内力大于荷载组合，粘结和锚固的组合可最大程度满足外部荷载。粘接砂浆的连接方式在抗剪方面远大于竖向荷载组合、锚固连接方式在抗拉方面远大于水平荷载组合，同时锚固连接的单点悬挂力在抗剪方面、粘接砂浆拉伸粘结力在抗拉方面也能满足技术规程和导则的要求。综合安全受力设计更优于保温板安装方式、石材干挂方式。2.3耐久性薄石材复合一体板背部采用砂浆粘接，石材抗冲击抗弯折性能比干挂石材有明显优势，比较干挂石材背部的联通空腔有明显抗弯性能，建筑首层石材防抗冲击性能也明显高于干挂工艺。薄石材复合一体板背部的钢带龙骨被砂浆覆盖，同样设计的前提下抗抗腐蚀性能明显优于干挂石材。防火方面不会在建筑外立面形成“烟囱效应”，可降低火灾蔓延的危险和时-3-间。同时，花岗岩属于天然材料，已存在于自然界较长时间，石材全部满足抗冻融试验要求，建筑外装饰耐久性较高。3适用范围3.1适用于我国寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区的民用建筑、工业建筑的节能装饰及既有建筑的节能改造和墙面翻新(新建、扩建、改建,工业和民用建筑的承重或非承重外墙)。3.2适应于适用于抗震设防烈度8度及以下地区，适用于混凝土或砌块为基层的新建、改建、扩建民用建筑及既有建筑外墙装饰改造工程、节能保温工程，装饰为石材饰面层。3.3通过调整保温层厚度，在保温层中加大龙骨构件规格的方式可满足薄石材复合板特殊工况下锚固力的需要：例如框架结构填充墙体砌块强度不足；二次结构系梁、抱框、构造柱设置不满足规格间距、不满足单点锚固力、锚固性能的工况。4工艺原理4.1薄石材复合一体板是将保温层和薄石材花岗岩块材在工厂粘贴在一体的装饰材料。施工现场通过机械锚固和砂浆粘接的方式将复合板安装在建筑外立面的一种装修方式，可同时解决建筑节能和建筑外装修的问题。4.2受力途径：薄石材复合一体板→连接件→背部龙骨（砌块填充墙处）→膨胀螺栓→钢筋砼结构构件。4.3薄石材复合板通过机械锚固和粘结砂浆安装在外墙上，自身荷载和外部荷载全部传递在主体结构。薄弱位置均需试验数据支持，现场进行膨胀螺栓单点锚固力拉拔试验、薄石材锚栓受拉承载力试验、系统与基层拉伸粘结强度试验，试验数据均达到计算书、行业标准、地方标准、导则中的要求。5工艺流程及操作要点-4-5.1工艺流程5.1.1薄石材复合一体板施工工艺流程如图5.1所示。图5.1薄石材复合一体板施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1基层墙体处理现场排查基层墙面，对空鼓、开裂墙面进行剔除处理。采用角磨机将墙面空鼓、开裂部位，切割为规则矩形并剔除。剔凿完毕后清理浮灰，采用聚合物罩面砂浆填充修补空隙，修补砂浆中需加入防水剂，大于30mm厚部位需采用保温砂浆修补，抹灰修补部位表面压入一层网格布做罩面。5.2.2测量放线在外立面上测设水平和竖向控制线，竖向需吊垂线控制垂直度和平整度，水平需在每层均测设控制线，挂线调平用于控制平整度。5.2.3安装龙骨-5-（1）砌体结构竖式钢带龙骨图5.2.3-1钢带安装示意图一般砌体结构，回拧钉单点锚固力≥0.6KN，可采用竖式钢带安装法，即将上图的热镀锌钢板龙骨固定在墙体上，并作为复合石材的着力框架，增加复合石材的稳固性和安全行。结构部位采用M8膨胀螺栓连接基层竖向钢带跨过砌体填充墙砌体部位采用回拧钉连接基层图5.2.3-2钢带安装三维图（2）特殊工况时龙骨设计本工程为框架结构，东西立面围护墙体外侧有一层装饰外墙，装饰外墙为蒸压砼空心砌块填充，建筑维护墙体为聚苯颗粒自保温空心砌块填充。砌体结构设置圈梁、过梁、构造柱均为芯柱、芯梁，相比一般构造强度较差、施工质量不易保证。砌体填充墙部位回拧钉单点锚固力不能保证≥0.6KN。根据规范要求，薄石材复合板背栓单点锚固力需≥0.6KN，本案-6-中砌体结构部位需单独设计竖向龙骨，保证锚固性能。根据现场框架梁柱的位置、二次结构系梁、圈梁、抱框柱、构造柱的位置，确定不同的竖向横向跨度，设置横向和竖向钢带龙骨，在钢筋砼构件上采用膨胀螺栓固定。根据现场实际测量，确定不同工况，每种工况进行计算确定龙骨尺寸和龙骨规格，现场设计为龙骨网片。轻集料砌块墙面采用3#角钢龙骨网保温砌块墙面采用5#槽钢龙骨网图5.2.3-1.1龙骨设计-7-框架结构砌筑墙体填充螺栓锚固力不足，采用横竖龙骨安装法，即热镀锌角钢、槽钢龙骨焊接为网片，通过膨胀螺栓固定在主体结构上，龙骨网片作为复合石材的着力框架，增加复合石材的稳固性和安全性。龙骨网片在现场焊接完毕，完成打磨除锈后涂刷两遍防锈漆。（3）龙骨安装在结构梁及砼过梁上固定竖向龙骨，以膨胀螺栓固定。膨胀螺栓锚固深度不小于7d，且不小于50mm。设计为M8×120（120mm可保证锚固深度）、M8×150（150mm用于二次结构芯柱、芯梁部位），本工程主体结构位置合计使用13600个涨栓，抽检14个做现场拉拔试验，均超过10KN；二次结构位置使用3600个涨栓，抽检5个做现场拉拔试验，均超过5KN。满足计算书要求和规程、导则要求的单点锚固力。5.2.4安装薄石材复合一体板（1）调制粘接剂薄石材复合一体板采用专用粘结砂浆，按使用说明书要求进行配制，用手持式电动搅拌器搅拌均匀，搅拌时间不少于3min,然后静置5min，再搅拌即可使用。调好的胶粘剂应在可操作时间内用完。粘结砂浆拉伸粘接强度≥0.6MPa，粘结砂浆与保温复合板粘结强度≥0.15MPa，复合一体板与基层墙体通过粘结砂浆连接，需进行拉拔试验给出实测值。（2）点框粘法安装复合板图5.2.4-2粘结砂浆点框粘法示意图沿板周边用不锈钢抹子涂抹配置好的胶粘剂带（胶宽50mm，厚15mm），而后在板面中间部位均匀布置8个粘结点，每个直径不小于120mm，胶厚15mm，中心距170mm。每块板涂抹粘结砂浆的面积与板面积之比不得小于50%，边角部位及小尺寸保温装饰板应增加粘结面积或满粘。涂好胶粘剂后立即将复合一体板贴在墙面上，以防止胶粘剂成膜失去粘结作用。复合板从墙面下口开始粘贴，自下而上，沿水平方向铺设粘贴。-8-（3）锚固件连接根据预置螺母支承石材复合板结构计算，本工程最大块材为600×900mm尺寸，设计两个背栓连接件，两个插槽连接件（石材背部设置两个背栓孔、底部侧面开槽做两个插口），在荷载最不利组合下锚固力需满足0.54KN，本案中通过石材背栓拉拔试验可达到0.99KN的单点锚固力。同时符合导则和技术规程中要求的不小于0.6KN的单点锚固力要求。上下两块石材通过承重装置与原结构或钢带龙骨连接，承重装置下部连接石材背栓，上部设计为托件可与石材底部插槽连接。图5.2.4-3石材锚固件连接示意图薄石材一体板粘贴完毕后即可进行锚固件安装，按深化图纸要求的位置用冲击钻钻孔，锚固深度不小于7d且≥50mm，钻孔深度为锚固深度加上10mm。将挂件固定在墙体上，并拧紧膨胀螺栓，确保膨胀锚栓尾部回拧之前与基层充分锚固。用螺栓将挂件与薄石材一体板固定件相连，螺栓穿过固定件的长度不小于10mm，每块薄石材一体板至少与4个挂件相连，-9-上下块材共用。5.2.5特殊部位处理1女儿墙女儿墙处与结构有错台，需采用较厚规格的薄石材复合一体板（保温板厚度约为120mm），预埋件采用膨胀螺栓与女儿墙结构固定，一体板与石材挂件固定，不设龙骨。女儿墙处应收口至平面里侧阳角处，女儿墙顶部平板压立板并做好防水密封处理。图5.2.5-1女儿墙顶做压顶石材-10-2镂空墙面为一个个洞口，洞口内侧需包石材，包至墙体内侧并在墙体内侧做“洞口窗套贴脸”，贴脸采用“角钢固定”和砂浆粘贴的方式，见下图。镂空墙体平面视图镂空墙体侧面及剖面图示图5.2.5-2镂空墙体包口设计-11-3窗洞口窗洞口，外窗框厚60mm，薄石材一体板45mm厚，可直接反包，反包部位采用锚固和粘接联合的方式，打胶封闭，不再设置龙骨。图5.2.5-3窗洞口处做收口5.2.6石材清理及防护1本工程薄石材复合保温板采用机械锚固和粘接砂浆湿贴的工艺安装，其石材表面防护剂做法与常规的干挂石材工艺、湿贴工艺均不同。根据以往工程施工经验，总结为工厂一次防护、现场一次防护的施工方式。2本工程工艺的特点决定了两个因素需在做防护时重点考虑：第一点为复合一体板采用的粘接砂浆为点框粘，粘接砂浆保水性较好，干燥时间较长（一般为48小时），其次点框粘的框粘外侧通过边缝容易干燥，内侧和点粘部位砂浆会产生大量水汽，透气途径只能是石材和基层墙体，因本工程外墙为真石漆面粘贴（底部有防水层），透过石材散放水汽是最佳途径；第二点为现场安装的石材不可避免的需要有边角切割和打磨处理，破坏防护。3为防止粘贴石材时水泥砂浆反碱，需在工厂对石材进行反碱处理，即采用六面涂刷反碱防护剂的做法，保证石材后期不反碱。反碱处理为酸性溶剂，中和水泥砂浆中白碱，反碱处理后需保证水汽可透过。4现场石材安装上墙后，清水喷刷清理石材表面，经晾晒达到砂浆、保温板和石材面彻底干燥后，采用喷涂的方式，