石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的研制

田永明,陈志惠,朱兆辉,王智,熊凤鸣

(1重庆思贝肯节能技术开发有限公司,重庆401329;2重庆大学材料科学与工程学院重庆400045)

石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的研制

田永明1,陈志惠1,朱兆辉1,王智2,熊凤鸣1

(1重庆思贝肯节能技术开发有限公司,重庆401329;2重庆大学材料科学与工程学院重庆400045)

石材/陶瓷薄板饰面保温装饰在工程应用中因其面密度大,其安全性受到关注,该文针对该技术难点研制了一种新型纤维增强改性发泡水泥保温装饰板,在介绍其构造形式、组成材料、性能特点的基础上,重点阐述其安全性和经济性.通过自身结构和安装技术优化,将饰面层石材/陶瓷薄板的荷载通过扣挂组件有效传递到基础墙体确保产品的安全,产品应用于外墙外保温系统,与外墙外保温+传统石材的幕墙系统相比,综合工程造价可节约30%左右.

纤维增强改性发泡水泥保温装饰板;石材/陶瓷薄板饰面;构造形式;安全性;经济性

0 引言

目前,市场上常见的建筑外墙保温系统主要有三类:外墙外保温、外墙内保温、内外混合保温.外墙外保温具有保温效果好,既可以用于新建房屋也可以用于旧楼改造等优点在实际工程中得到了广泛应用[1].传统的外墙外保温薄抹灰系统存在着空鼓、开裂、渗水、脱落、施工复杂、饰面层的种类少、档次低等诸多问题[2].保温装饰板将保温和装饰两大系统合二为一,在工厂预制化生产,施工方便快捷,耐久性好,饰面层种类丰富,可以满足不同用户的需求[3].市场上传统的外墙保温装饰一体板复合形式单一、耐久性差,安全得不到保障,且保温材料多以有机保温材料为主,在新的防火条例实施后有机保温材料的使用受到了很大的限制,所以市场上缺少一种安全可靠的防火等级高、耐候性好、大尺寸的无机保温装饰板.

1 保温装饰一体化板的现状

随着建筑产业化的发展和绿色建筑的需求,保温装饰一体化已经成为建筑外墙外保温系统的一个重要发展方向[4].国内市场上第一代的保温装饰一体化板是保温材料复合带有涂层饰面的纤维增强硅酸钙板或纤维水泥平板,在纤维增强硅酸钙板或纤维水泥平板上开槽通过粘锚结合的方式安装上墙.这一类的保温装饰一体化板由于纤维增强硅酸钙板或纤维水泥平板的吸水、变形而使板面平整度差、产品翘曲,面板开裂起皮,以及饰面层的耐候性和装饰性差,本身存在着安全隐患,已经逐渐被淘汰[5].当前国内市场上主要有两大类的保温装饰一体化板:一种是带有涂层饰面的金属板四周折边将保温材料嵌入折边的金属盒中,在折边上预留槽孔通过粘锚结合的方式安装上墙,这一类型的保温装饰一体化板结构简单、安全性好被广泛应用,但其饰面层仍然是涂料,在装饰性方面有所欠缺,因此开发出来了石材/陶瓷薄板饰面的保温装饰一体化板.石材/陶瓷薄板自身重量较大,该产品的安全性是人们关注的焦点,可靠的锚固连接方式是解决这一问题的关键.国内市场上石材/陶瓷薄板饰面的保温装饰一体化板的锚固件种类繁多,比如背栓式、锚固压板等等[4],但是这些锚固件都没有完全解决锚固件和石材/陶瓷薄板可靠连接、且将饰面层的荷载有效传递到基层墙体的问题,重庆思贝肯节能技术开发有限公司创新地提出了在石材/陶瓷薄板背面开两个45度的槽,通过预埋专利产品蟹型扣件(专利号:ZL201510659876.1)直接和石材/陶瓷薄板机械连接,再配合其他扣挂组件与基层墙体连接,将饰面层的荷载有效传递到基层墙体上,从根本上保障了整个系统的安全性,成功解决了天然花岗石/陶瓷薄板饰面保温装饰板的安全性问题.

2 石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板技术经济性能

石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板是在工厂预制生产,以纤维增强改性发泡水泥保温板为保温基材,与石材/陶瓷薄板复合而成的具有保温与装饰功能的板状制品.该产品采用了2项发明专利:石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的保温基材纤维增强改性发泡水泥保温板采用1项发明专利技术(专利号:ZL2015101577881),预埋蟹型扣件采用了1项发明专利技术(专利号: ZL201510659876.1).整个产品在材料性能、安全性能和综合工程造价方面都具有很大的优势.

2.1 材料性能

2.1.1 石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的性能指标见表1.

表1 石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的性能指标

2.1.2 保温基材

石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的保温基材是纤维增强改性发泡水泥保温板(纤维增强改性发泡水泥保温板由改性发泡水泥保温板作为保温芯材,在改性发泡水泥保温板的上下表面或上下表面和四个侧面铺贴玻璃纤维网格布,并涂刷聚合物胶浆,制成的一种增强型改性发泡水泥保温板).

(1)通过纤维增强的改性发泡水泥保温板吸水率大幅下降,普通发泡水泥保温板(黑线所示)和纤维增强发泡水泥保温板(红线所示)的体积吸水率测试结果如图1所示,测试方法参照GB/T 5486.

(2)通过纤维增强的改性发泡水泥保温板抗折强度提高了5~7倍,柔韧性大大增加,可以生产出1200㎜X2400㎜规格的板材,为大尺寸的保温装饰板提供了一种很好的保温基材.并且纤维增强发泡水泥保温板可以任意裁剪,进行二次加工,满足设计师对建筑外立面效果的设计要求.不同干表观密度的普通发泡水泥保温板(黑线所示)和纤维增强发泡水泥保温板(红线所示)的抗折强度测试结果如图2所示,测试方法参照GB/T 5486.

图1 普通发泡水泥保温板与纤维增强发泡水泥保温板吸水率的对比

图2 普通发泡水泥保温板与纤维增强发泡水泥保温板抗折强度的对比

(3)通过纤维增强的改性发泡水泥保温板柔韧性大幅增加可以生产出干表观密度不大于180kg/m3,导热系数不大于0.055W/(m.k)的改性发泡水泥保温板,提高了能够使用在建筑外围护保温中的发泡水泥类材料的热工性能.

(4)通过纤维增强后的改性发泡水泥保温板以普通硅酸盐水泥为主料,属于完全不燃无机材料,燃烧性能为A级.

2.2 安全性能

石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的安全性主要分为两个部分:一个是产品本身结构的安全性,第二个就是产品安装上墙的安全性.石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板主要通过蟹型扣件及其组件将产品的荷载有效传递到基层墙体上.

2.2.1 产品结构

石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的保温基材和饰面层之间采用专用无机复合胶粘结,胶的粘接强度大于石材/陶瓷薄板本身的强度,耐候性能、耐高温性能良好,保障了饰面层和保温层不会脱落剥离.同时石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的保温基材通过纤维增强各项性能指标都有较大改善从而提高了保温装饰板的整体性和安全性.饰面层上设置两个45O的槽将蟹型扣件预埋在饰面层上,配合其它扣挂组件安装上墙.

2.2.2 产品安装

(1)石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板采用粘贴和扣挂相结合的安装方式.石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板与基层墙体之间采用专用粘结砂浆粘结,粘结面积不得小于60%.石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板扣件借鉴石材幕墙干挂的技术思想,将全钢龙骨分解细化成托架,金属托架直接固定在主体结构上,通过T型扣件将石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板饰面层上的预埋扣件和托架机械连接,从而将保温装饰板的荷载直接传递到基层墙体上,安装示意图如图3所示.

图3 石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板安装示意图

(2)石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统的单点锚固力测试结果如表2所示,测试方法参照JG/T 287-2013.

表2 石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统的单点锚固力

(3)石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统的抗震性测试结果如表3所示,测试方法参照JG158-2004.

表3 石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统的抗震性

2.3 经济社会效益

2.3.1 经济效益

天然花岗石薄板饰面的石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统和传统石材的幕墙系统加保温系统相比综合工程造价要节约30%左右.工程造价节约主要体现在以下两个方面:

(1)直接单价节约.每平方米的石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统的工程造价要比石材幕墙系统加保温系统节约20%左右.直接单价节约主要包括原材料节约和施工成本节约.石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板使用的天然花岗岩薄板厚度为8~ 10mm,而石材幕墙系统使用的天然花岗岩的厚度一般大于25mm;石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板在工厂预制化生产,然后运至现场,保温装饰一次性施工,施工工期短,成本低;而传统石材幕墙系统加保温系统,保温系统和装饰系统交叉施工,施工效率低、工期长、成本高[6].

(2)施工面积节约.传统的幕墙系统的龙骨向建筑物外延伸导致施工面积比实贴的石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统要大,这使石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统的综合工程造价节约了10%左右.

2.3.2 社会效益

石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统除具有良好的经济效益外,还具有良好的社会效益,主要表现在以下三个方面:

(1)石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板整体重量轻,能够减少建筑物65%左右的荷载,钢材用量比传统石材幕墙系统节约80%左右.

(2)石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板的饰面层天然花岗岩薄板的厚度是8~10mm,而石材幕墙系统使用的天然花岗岩的厚度一般大于25mm,再加上石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统施工面积小节约了10%,所以节约了大量的石材资源[7].

(3)石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板外墙外保温系统的施工厚度减小,从而降低了建筑物的容积率,改善了居住环境.

3 结语

石材/陶瓷薄板饰面纤维增强改性发泡水泥保温装饰板将传统的保温材料和装饰材料完美地结合在了一起,作为一种全新的建筑材料,它具有重量轻、安全可靠、装饰性好、隔音阻燃、性价比高、施工工艺简单、施工周期短等特点,用工厂预制化生产替代了现场交叉施工,不仅提高了效率而且保障了产品质量.它的出现将大大推动我国保温行业的发展,具有很好的市场前景.

[1]侯凯.常用外墙保温技术的技术研究[J].中国新技术新产品,2014(4):60.

[2]范一菁.保温装饰一体化板的特点及应用[J].科技资讯, 2014,12(19):187-187.

[3]梅江涛,李海洋,汪仲琦.超薄石材饰面保温装饰板施工技术[J].施工技术,2012,41(2):89-91.

[4]程才实.推进建筑保温与结构一体化是绿色建筑发展的重要引擎[J].住宅产业,2013(11).

[5]袁志良.硅酸钙板在外墙保温装饰一体化成品板中的应用和技术要求[J].混凝土世界,2014(6):38-41.

[6]王宗莲.外墙内保温装饰板工厂化生产[J].当代建设, 2003(1):59-59.

[7]崔旭旺.超薄石材保温一体化外墙饰面板施工技术研究[J].建筑施工,2015(8):951-952.

责任编辑:孙苏,李红

本刊在重庆市第十六届期刊好作品评选中取得佳绩

本刊编辑部

Research and Establishment of Insulation Decorative Board of Fiber-reinforced Modified Foamed Cement for Stone/Ceramics Thin Plate

The safety of stone/ceramics thin plate insulation decoration is paid attention to for its large density in application.This paper,for its technological difficulties,researches and establishes a new insulation decorative board of fiber-reinforced modified foamed cement and,based on configuration,composite materials and functional features,largely introduces its safety and economy.Through optimizing its own structure and installation technique,the load of decorative layer of stone/ceramics thin plates is effectively passed through hanging/buckling components to the base wall to ensure products'safety.The product is applied in the external insulation system of exterior walls.Compared with the curtain wall system of the external insulation system of exterior walls+traditional stones,the comprehensive project cost can be saved by about 30%.

insulation decorative board of fiber-reinforced modified foamed cement;stone/ceramics thin plate;configuration;safety;cost-efficiency

TU352.59

:A

:1671-9107(2017)01-0050-04

10.3969/j.issn.1671-9107.2017.01.050

2016-10-09

田永明(1990-),男,重庆人,本科,助理工程师,主要从事建筑保温材料的研发工作.