浅谈花岗岩石材干挂法施工1

前    言 装饰，是在土建基础上运用多种材料美化室内外环境，提高建筑物档次的装饰。因此，装饰工程是技术与艺术综合性的工作。目前，国内建筑业发展十分迅速，人们对建筑物的要求不仅仅停留在其使用功能仅仅能满足需要而以，而且对于建筑物的装饰效果要求也越来越高。从建筑物的使用功能方面和视觉效果方面对现代化的装修工作提出了更高的要求。这就要求现在的装修既要从耐久性方面考虑也要从美观实用方面考虑。 随着我国改革开放事业的发展，建筑业的发展水平也有了一定的提高，建筑风格百花齐放。一栋现代化的大楼，除了本身完美的结构引人注目外，人们更注意对天然环保材料的细部节点的设计欣赏。纵观现代中外具有代表性的建筑群落，不难看出用天然石材装饰的内外墙面及地面因其材料自然亮丽而显得富贵华丽，己成为都市建筑中一道独特的风景线。天然花岗岩石材作为一种装修材料，有着其独特的优势。天然花岗岩石材具有强度高，耐磨性能好，易于切割加工施工等等优势，被广泛地运用于室内外墙地面的装饰中。在城市的各种场合都可以看到石材装饰所创造的壮丽景观，并已逐步进入城乡的部分家庭。 第一章：花岗岩石材施工的历史与现状 第一节：花岗岩石材常用的施工方法 花岗岩石材作为一种装饰材料，主要用于建筑物的饰面安装和铺设。比如用于室内墙面和地面的装饰面层，用于外墙面层饰面等。根据其装饰部位可分为水平面（地面）和立面装饰施工。所以根据其装饰部位的不同，石材的施工方法也不尽相同。大致有以下几种施工方法： 一、 水泥砂浆湿法铺贴 1、立面石材安装湿法铺贴施工工艺是传统的铺贴方法，即在竖向基体上预挂钢筋网，用镀锌铁丝或铜丝等将板材绑扎并灌水泥砂浆粘牢。 2、水平面石材湿法铺贴施工工艺：即在已施工完毕的结构层上先浇水泥浆，然后铺干硬性水泥砂浆最后铺贴花岗岩石材，通过水泥砂浆将石材粘牢。 二、胶粘剂粘贴施工工艺 胶粘剂粘贴施工工艺就是用胶粘剂代替水泥砂浆，将饰面石材直接粘贴到已达到平整度要求的墙面上。 三、干挂法施工工艺 干挂法施工工艺就是通常所说的石材干挂施工，即在饰面石材上直接开孔或开槽，用各种形式的连接件（干挂件）与结构基体上的膨胀螺栓或钢架相连而不需要灌注水泥砂浆，使饰面石材与墙体之间形成80~150mm宽的空气层的施工方法。用这种施工方法，石材板的安装高度可达60m以上，也是目前高档装修的首选方法。这种施工方法与水泥砂浆湿法铺贴施工工艺的不同点是为保证石材板有足够的强度和使用安全性，必须增加石材板的厚度，这样悬挂基体必须具有较高较高的强度才能承受饰面传递过来的外力，所用的连接件和膨胀螺栓等必须高强度、耐腐蚀，最好用不锈钢件或作十分可靠的防锈防腐处理方可适应这种施工要求。 四、G.P.C法施工工艺 G.P.C法是国外的工艺名称，实际上是干挂法施工工艺的发展，是把由花岗岩石材薄板与钢筋细石混凝土作加强衬板制成的磨光花岗岩复合板作为吊挂件，通过连接器具将其吊挂到结构的钢骨架上面为一体，并且在复合板与结构之间组成一个空腔的安装工艺。这种施工方法主要应用于30 m以上的高层和超高层建筑墙面石板材的安装。 第二节：常用石材施工方法的优缺点 从上一节可以看出花岗岩石材施工方法有很多种，总体上来说可以分为两大类即湿作法和干挂法。这两种施工方法有着各自的优点和缺陷。 一、湿作法 湿作法的最大优点就是施工简便，对施工材料要求不高，成体低。尤其是平面的石材铺贴几乎全部采用湿作法施工。但是湿作法也存在着很大缺陷。采用水泥砂浆湿法铺贴工艺施工的缺点是灌注砂浆容易污染板面，特别是在日后的使用过程中容易出现水斑不干的现象。特别是当外墙无挑檐、挑廊等遮雨设施时容易发生花岗岩材板面返碱吐霜现象，而室内很少发生这种现象。显而易见，花岗岩板材贴面的返碱吐霜是由于溶于水的碱溶液从花岗岩的板缝中溢流出来，从板材的细微毛孔中渗透出来，渗透出来的碱溶液与大气中的二氧化碳接触又反应生成不溶于水的碳酸盐，整个过程与山洞中的钟乳石的形成机理一样，且质地坚硬附着力强，很难清理干净。这样湿作法施工存在的这些缺陷，无疑对花岗岩的装饰效果大打折扣。因此，目前高档次装修基本上已不采用这种施工方法。 虽然胶粘剂粘贴施工工艺施工简便，可防止水泥白华等石材病症的发生，但是施工成本较高，对石材和基础墙面要求较高。目前国内很少采用这种施工方法。 二、干挂法 石材干挂法施工是目前高档装修的首选施工方法。用这种施工方法石材安装高度可达60m以上，其主要优点是由于不采用水泥砂浆，完全改变了传统的湿作业施工方法，克服了湿式作法起花、冻结、流泪、腐蚀、脱落、施工污染、防水性能差等弊端；板材安装不受季节和施工段数限制，其工艺简化，保护环境，可调整度大，并具有可靠的完整的耐久性。且石材背面不受任何腐蚀而长年保持光泽性、自然性，具有百年不变的美感。对于石材基层的骨架，不锈钢构件是经过认真的结构设计，对材料检验和强度检验是严格按进行的，从而保证了同天然石材和建筑物自身一样是耐久的。板材与板材之间的拼接缝一般为6~8mm，嵌缝处理后增加了装饰立体效果。 三、采用湿作法和干挂法施工的工程比较 采用湿作法施工的一些工程如北京市复兴门内的中国人民银行金融中心外立面采用灰白色的花岗岩饰面，不到一年全部变色。北京保利大厦底层和门头的灰白色磨光花岗岩也很不理想。中日青年交流中心某些外墙采用红色磨光花岗石，尽管采取了五面涂环氧树脂胶和硅胶色缝等措施，仅两年多就已变色。位于军事博物馆东侧的军委大楼外墙花岗岩石材装修全部采用干挂法施工，未出现石材变色现象。位于长安街上的中组部办公楼采用了双切面背栓干挂法施工即解决了大块石材的干挂难的问题也为石材干挂工艺开拓了一个新的领域。从以上可以看出，从施工速度、美观性以及日后产生的“后遗症”等方面，天然石材利用干挂法施工均比湿作法施工有着绝对的优势，而且，目前一些高档次的装修几乎全部采用干挂施工。 第二章：背栓式石材干挂体系 第一节：过去常用石材干挂法简介 干挂法工艺的原理是直接在板材上打孔或开槽并通过固定在结构物上的预埋件和与其相连接的金属挂件，悬挂饰面板材，使分散的板材之间相互连接为一体，成为结构体外的一层装饰面。这种工艺在石材背面不需要灌注水泥砂浆或细石砼，而是靠连接件、锚固预埋件基本的强度承受饰面传递的外力，在石材与墙体间形成100mm左右厚的空气层。一般，常用的石材干挂法有以下几种： 一、背钩式干挂法 八十年代从欧美兴起，，此后在日本、台湾、香港也采用过相似工艺，但由于此种工艺较落后，采用硬质合金刀刃切入石材背面。 这种方式石材易受伤，在受扭应力和控制外平整方面存在问题，因此危险性较高，但对装饰线条等处理是楞以的，我国早期少量幕墙工程也采用过。 二、钢销式干挂法 八十年代中期，钢销式出现在日本，经后在世界各地开始流行。钢销式一般批用电锤等开孔工具在石材侧面开圆孔，插入钢销与钢板通过连件与龙骨相连。 此种工艺在加工过程中易造成石材迸裂，我国早期也采用钢销式，由于工艺落后安全性能差，又造成层层受力、平面板弹性结构长期受剪疲劳，也出现过安全问题。在《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）中规定钢销式石材幕墙可在非抗震设计或6度、7度抗震设计幕墙中应用，幕墙高度不宜大于20m，石板面积不宜大于1.0m2。该工艺在使用中装饰线条和窗口板安装也十分不便，安全性差，不能更换板材。 三、短槽式干挂法 自九十代初，发展到槽式。槽式源于台湾，至今在我国也被大量应用。短槽式干挂法构造简单，造价相对便宜在我国被大量应用到室 内外石材干挂工程。其代表工程如中央军委大楼。这种工艺同样存在着弹性扣件疲劳原理，一般都在现场加工，质量不易保证。在加工时一般采用云石机在石材侧面上开槽，之后在不对短槽进行清洗的情况下，将挂件带胶装入。这样挂件和石材就形成了硬性和脆性材料直接接触，石材抗扭性能差。开槽时对石材也有部分损伤，安全性能相对差一些。在抗震性能方面就更差了。 第二节：背栓式干挂法 从以上所述可以看出，过去常用的石材干挂法均存在着某种不如意，尤其是抗震性能差。根据资料记载大概在96年左右背栓进入国际市场，而我国要背栓上的应用也是与世界同步的。从目前在工程应用的背栓式石材干挂法归纳起来主要有两大类：单切面背栓式干挂和双切面背栓式干挂。 一、在我国最早应用的背栓是单切面背栓。其原理是在石材背面采用单一钻孔切刃的金刚石钻头在石材背部切孔扩大底部，形成以装饰面为控制基本厚度的扩张形孔，然后将特制的不锈钢背栓装入孔内，通过专用工具打击将背栓扩张片撑开，与挂件相连挂到龙骨上。由于石材厚度存在公差，石材背面与挂件是有间隙的，因此也可称其为单切面间隙控制型。这种工艺较适合一般高度，风载量小、非抗震的地区。 二、双切面背栓是指通过拓孔和切除公差的二个切面的金刚石钻头，在石材背面切孔底部扩大孔，并且在石材背部表面将多余板厚切除，然后将背栓打入孔内后固定挂件与龙骨相连。不仅在石材背面切孔，而且专用钻头在石材表面切掉多余板厚又形成一切面，所以称其为双切面背栓式。它达到了按最小公差为控制基准，能有效地达到或大于设计的每个孔深的要求，同时可以看出石材背面与挂件几乎是没有间隙的，在缓冲套垫的作用下，动荷载耐疲劳性能强，适用范围广，抗震性能强。因此也可称其为双切面紧靠控制型或抗震型。 第三章：双切面背栓式的优点 第一节：双切面背栓式受正风压分析 一、槽式、销式等干挂方式受正风压分析 过去常用的槽式、销式干挂结构，受力弯矩大，且开槽（孔）处易被破坏，所以《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）中规定石材厚度不应小于25mm。 槽式、销式等干挂方式属于托式受力，就是每块石材板受石材下部的挂件给一向上托力来保持稳定，在考虑正风压时，需在石材四面开槽（孔）加挂件来抵抗风压。这种方式石材受压峰值弯矩较大，易破坏。由于这种结构会造成石材挂件层层受力向下传递，会造成挂件疲劳，四面有挂件在石材更换上比较麻烦。 二、双切面抗震背栓式受正风压分析 一般双切面背栓开孔位置在石材高的1/5处，这样其风载的峰值弯矩大大减小。 《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）规定石材幕墙中的单块石材板面积不宜大于1.5m2。但是从上图可以看出，石材承受的弯矩大减小，这样石材厚度可以减薄至20mm，和可用超大规格石板，在中组部办公楼工程中采用双切面背栓式干挂工艺，单块石材最大尺寸达到1.8m*2.8m，单块面积达5m2以上。 第二节：单切面背栓和双切面背栓抗震性能分析 由于槽式和销式等干挂法基本上不具备抗震性能所以在此不作比较。 一、单切面背栓抗震性能 目前使用的产品一般是以脆性板材与硬性的的背栓直接胀接的居多，这种工艺是通过间接式的方法来达到正面平整造成孔底膨胀点受力。在地震力反复作用下很容易受到破坏，适用于低地震区和低风压区及室内。据有关资料在华南理工和中国水科院的两次地震试验中出现过脱落现象。 二、双切面背栓抗震性能 双切面背栓是用双切面钻孔工艺和限位扩张，外面带有一柔性缓冲套，在和石材接触面上有一抗震吸收垫，通过二者吸收地震应力并形成整体受力达到抗震最佳目的。中组部办公楼工程中采用双切面背栓式干挂工艺，单块石材最大尺寸达到1.8m*2.8m，单块面积达5m2以上。在中国水科院国家抗震试验中心对1：1比例的实物进行了抗震试验，达到了台面最大加速度1030gal，实测最大加速度2970gal，相当于地震12烈度。 第四章：结束语 在前面对花岗岩石材施工方法作了介绍尤其对干挂法的施工过程详细作了介绍，根据各种石材施工方法作一比较详下表： 从上表可以看出，在各种石材施工方法中，干挂法施工本较高，但是其它方面都有着明显的优势，尤其是采用YP干挂系列，在石材施工时更是具有施工速度快，易于调整，容易控制施工质量，且安全性能高。而且根据石材造型的不同只需加工异型龙骨和采用不同的挂件就可以施工出造型优美的石材作品。 随着建筑业的发展，对建筑装饰要求越来越高，更需要施工出精美的建筑作品，而采用天然石材进行外装饰是提高建筑装饰档次必不可少的一种建筑材料，而石材干挂技术则是保证石材施工质量的一种必不可少的施工方法。随着石材干挂法的发展，干挂体系的完善，在保证施工质量和安全的前提下，降低施工成本后石材干挂法在石材施工领域一定有着广大前景。