胡鑄鑄

北京江河幕墻系統(tǒng)工程有限公司 北京 101300

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及審美要求的變化，越來越多的建筑材料應(yīng)用于建筑幕墻，建筑幕墻已經(jīng)開始由簡單化和單一化向多樣化、個性化發(fā)展；而隨著國家對建筑節(jié)能、環(huán)保、碳達(dá)峰、碳中和的要求，建筑幕墻作為建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它的組成材料也會隨著要求而變化，也會不斷催生出適合建筑幕墻行業(yè)發(fā)展的新技術(shù)和新產(chǎn)品，也會讓建筑幕墻變得更適合城市的發(fā)展，更宜居。當(dāng)一種新材料用于建筑幕墻面板時，也需要有新的規(guī)范、規(guī)程等跟進(jìn)，這樣才能使建筑幕墻有序、良性的發(fā)展。一種新材料應(yīng)用于幕墻時，他的重點是怎么和幕墻的支撐體系結(jié)合而形成一種新的幕墻，現(xiàn)以陶土磚、瓷板為例進(jìn)行闡述。

1 建筑幕墻的定義

建筑幕墻的定義：由面板與支承結(jié)構(gòu)體系(支承裝置與支承結(jié)構(gòu))組成的、可相對主體有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)墻或裝飾性結(jié)構(gòu)[1]。

2 新材料一：陶土磚

2.1 材料簡介

陶土磚是粘土磚的一種，通常采用優(yōu)質(zhì)粘土(其成分主要以天然粘土為主，并用石英、長石等為骨料) 經(jīng)高溫(燒成溫度大概在800℃) 燒制而成。

特點：吸水率較高，一般吸水率在8%-10%。

2.2 如何應(yīng)用于建筑幕墻

陶土磚用于建筑幕墻，除了要解決自身用于建筑幕墻的問題，還要滿足建筑幕墻的定義及各種功能(如防水、防火、節(jié)能、隔音、抗震、安全、美觀、耐久) 要求。

2.2.1 滿足建筑幕墻的定義

(1) 陶土磚幕墻的面板

陶土磚應(yīng)用于墻體時，主要通過混凝土砂漿砌筑，為保證安全，增設(shè)拉結(jié)筋；陶土磚一般都是小板塊，其尺寸為：長為240~290mm，寬為53~120mm，厚為48~90mm，中間有孔洞；小板塊陶土磚若考慮干掛，不經(jīng)濟(jì)，且施工繁瑣，故陶土磚應(yīng)用于建筑幕墻時，采用砌筑形式。

(2) 陶土磚幕墻的支承結(jié)構(gòu)體系

1) 組成

與其他陶土磚墻體不同的是，陶土磚幕墻是砌筑在鋼龍骨上，并通過拉結(jié)鋼筋網(wǎng)加固。面板是陶土磚，支承結(jié)構(gòu)體系是鋼龍骨、拉結(jié)鋼筋網(wǎng)，組成滿足建筑幕墻的定義，詳見圖1。

圖1 陶土磚幕墻結(jié)構(gòu)示意圖

2) 可相對主體有一定位移能力或自身有一定變形能力

鋼立柱通過轉(zhuǎn)接件與主體結(jié)構(gòu)上的埋件連接，埋件與轉(zhuǎn)接件采用焊接；轉(zhuǎn)接件上設(shè)有水平方向的長圓孔，與立柱通過螺栓進(jìn)行連接，可使幕墻相對主體有一定位移能力。上下兩層之間的立柱通過鋼插芯進(jìn)行連接，下端自由，上端固定，且上下兩立柱之間留有20mm的伸縮縫，可以使幕墻自身有一定變形能力，滿足熱脹冷縮的要求，詳見圖1。

(3) 細(xì)部設(shè)計

如圖2所示。

圖2 陶土磚幕墻細(xì)部設(shè)計示意圖

1) 立柱：豎向立柱通過計算進(jìn)行合理分布。

2) 承托橫梁，需要根據(jù)陶土磚間隔層數(shù)進(jìn)行計算，圖2是間隔5層。

3) 拉結(jié)鋼筋網(wǎng)

①橫向鋼筋拉結(jié)。陶土磚為單匹向上砌筑，在砌筑的過程中需要連接橫向拉結(jié)鋼筋。鋼筋的直徑根據(jù)砌陶土磚磚時縫隙所決定(磚縫建議10mm)，圖2顯示采用8橫向拉結(jié)筋，高度方向@300mm。

②豎向鋼筋連接。沿豎向方向，在陶土磚的孔洞、分隔縫中設(shè)置8豎向鋼筋，水平方向@150mm，且與橫向鋼筋拉結(jié)焊接。

③拉結(jié)點

4) 砌筑水泥砂漿

選用高標(biāo)準(zhǔn)的砌筑砂漿。

2.2.2 滿足建筑幕墻的其他功能要求

(1) 防水

1) 陶土磚通過水泥砂漿整體砌筑，密封，形成防水體系；

2) 陶土磚完成砌筑后需要進(jìn)行勾縫，建議在勾縫過程中盡量對縫隙按壓使達(dá)到退縫的效果，在突出磚的整體效果的同時做到有效防水；

3) 在砌筑時建議使用高標(biāo)準(zhǔn)的水泥砂漿，以最大可能降低返堿現(xiàn)象。

故滿足建筑幕墻的防水要求。

(2) 保溫、節(jié)能

陶土磚幕墻內(nèi)部設(shè)有保溫巖棉，保溫巖棉的厚度、容重等可根據(jù)節(jié)能要求確定。故陶土磚幕墻滿足建筑幕墻保溫、節(jié)能的要求。

(3) 防火

陶土磚本身是高溫?zé)贫桑c水泥砂漿形成一體，并且龍骨為鋼龍骨，且設(shè)有拉結(jié)鋼筋網(wǎng)；另外，在陶土磚幕墻層間設(shè)置防火層，由1.5mm鍍鋅鋼板和100mm防火巖棉組成，更有效防火、防煙；故陶土磚幕墻滿足建筑幕墻防火要求。

(4) 抗震、安全

陶土磚幕墻的支撐結(jié)構(gòu)體系可相對主體有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用；另外陶土磚幕墻設(shè)有拉結(jié)鋼筋網(wǎng)(包括橫向豎向拉結(jié)鋼筋) ，與幕墻的支撐結(jié)構(gòu)體系層層連接，故陶土磚幕墻滿足建筑幕墻抗震、安全的要求。

(5) 隔音

陶土磚通過水泥砂漿整體砌筑，形成一道墻，整體具有擋音效果；另外陶土墻幕墻面板與主體結(jié)構(gòu)有一定空隙，局部通過點線與幕墻立柱連接，幕墻立柱又通過點與主體結(jié)構(gòu)連接，有效阻斷聲音傳播，故陶土磚幕墻滿足建筑幕墻隔音的要求。

(6) 耐腐蝕

陶土磚本身是高溫?zé)贫桑椅瘦^高，故抗凍融特性、耐腐蝕性好。

2.3 其他

陶土磚有返堿現(xiàn)象。返堿是指水溶性鹽在砌筑體表面的結(jié)晶沉積物，通常為白色。出現(xiàn)返堿的原因有：(1) 墻內(nèi)，含有一定量的可溶性鹽；(2) 墻內(nèi)，含有一定量的水份使得堿性有機(jī)物溶解；(3) 孔隙結(jié)構(gòu)，含堿溶液經(jīng)孔隙到達(dá)墻體表面，水份發(fā)散后，留有沉積物。

解決方法：(1) 使用高標(biāo)準(zhǔn)的砌筑砂漿；(2) 砌磚之前提前1-2天將陶磚濕潤；(3) 避免在雨天砌墻；(4) 用遮蓋物保護(hù)新墻不被雨淋；(5) 砌筑完成之后建議用勾縫劑勾縫處理，且顏色選擇淺色系列為宜；(6) 出現(xiàn)返堿，請不要用酸性物質(zhì)除堿。建議用清水反復(fù)清洗，直到返堿現(xiàn)象消失；(7) 堿鹽為水溶性，通常可隨時間而自然消失。

2.4 陶土磚的砌筑施工工藝

施工工藝：找平→放線→立皮數(shù)桿→排列砌塊→拉線→砌筑→勾縫。

(1) 砌筑時必須上、下錯縫。采用一鏟灰、一塊磚、一擠揉的“三一”砌筑法，即滿鋪、滿擠操作法。

(2) 砌體灰縫應(yīng)橫平豎直，全部灰縫均應(yīng)鋪填砂漿；水平灰縫和豎向灰縫的砂漿飽滿度均不得低于80%；砌筑中不得出現(xiàn)瞎縫、透明縫。

(3) 砌體的水平灰縫厚度和豎向灰縫寬度均為10mm左右，但不應(yīng)小于8mm，嚴(yán)禁用水沖漿灌縫。對墻體表面的平整度和垂直度、灰縫的厚度和飽滿度應(yīng)隨時檢查，以校正偏差。

2.5 陶土磚幕墻的應(yīng)用

由于陶土磚具有抗凍融特性、吸音作用好、透氣性透水性好、耐腐蝕性好、文化性強(qiáng)、環(huán)保性好、經(jīng)濟(jì)性好等特點，陶土磚幕墻廣泛應(yīng)用于學(xué)校類建筑、文化類建筑、教堂等。

2.6 小結(jié)

陶土磚應(yīng)用于建筑幕墻，給建筑幕墻的發(fā)展打開了一扇窗，在以后的發(fā)展中會有更多的砌筑類的材料用于建筑幕墻，進(jìn)而促進(jìn)建筑幕墻的發(fā)展。而陶土磚在融入到建筑幕墻后，也會隨著建筑幕墻的各種支撐體系而出現(xiàn)不同的連接形式，而不再僅限于砌筑。

3 新材料二：干掛式瓷板

3.1 材料簡介

瓷板是以不同成分配比的無機(jī)非金屬固體材料(甚至是廢料再利用) 經(jīng)過壓制、燒結(jié)而成，其成份完全均勻分布，結(jié)構(gòu)致密，氣孔率小，故生產(chǎn)出的瓷板質(zhì)地均勻、統(tǒng)一，強(qiáng)度高，耐候性及耐久性較好，自潔性較好，生產(chǎn)周期短，易于現(xiàn)場加工；厚度≥12mm。

以往，瓷板用于外墻，主要以濕貼為主，由于長期的雨水浸泡以及冬季的多次凍融循環(huán)更易造成面磚從接縫處剝落，嚴(yán)重影響人員的安全；另外，隨著節(jié)能要求的提高，這讓外墻粘貼瓷板更為受限。故干掛式瓷板逐漸代替濕貼應(yīng)用于外墻。

3.2 如何應(yīng)用于建筑幕墻

同干掛石材一樣，干掛瓷板幕墻，其支承系統(tǒng)及面板不承受主體結(jié)構(gòu)荷載作用。干掛瓷板通常采用背栓式、短掛件式、通長掛件式等構(gòu)造方式，其中背栓式受力更為合理，也是目前采用最多的構(gòu)造形式，如圖3所示。

圖3 干掛瓷板幕墻結(jié)構(gòu)示意圖

干掛瓷板幕墻的各種功能與石材幕墻相似。

3.3 干掛瓷板幕墻的應(yīng)用

與天然石板相比，人造瓷板由于厚度小，缺少厚重感；由于密度更高、自潔性更好，時間較難在瓷板上留下印記，對于某些追求歷史印跡感的建筑可能也不太適合；對于某些弧形線腳，現(xiàn)在瓷板不如石材那么易于加工。

因此，干掛瓷板更適合用于有環(huán)保意識的、需要石材幕墻效果而又希望降低成本的(利用瓷板的經(jīng)濟(jì)性) 、追求大理石效果而又希望經(jīng)得住時間和自然腐蝕的(利用瓷板的耐候性) 、追求創(chuàng)造性用法進(jìn)而形成特殊肌理的(利用瓷板的輕薄) 場合。

3.4 小結(jié)

干掛瓷板幕墻現(xiàn)在的應(yīng)用還比較少，但瓷板為人造板材，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，通過電腦隨機(jī)布料、3d打印等技術(shù)，完全可以模仿各種天然材料的紋理；瓷板幕墻除了干掛外、還有點掛式；同陶土板一樣，由濕貼變?yōu)楦蓲?，瓷板也隨著幕墻支撐結(jié)構(gòu)體系的不同而展現(xiàn)出不同的連接形式，并且可以根據(jù)幕墻構(gòu)造的基本原理，其他板材組合出更新穎的形式。

4 結(jié)論

總之，當(dāng)一種建筑材料，無論它是新材料還是既有材料，當(dāng)它應(yīng)用于建筑幕墻面板時，它就得滿足建筑幕墻的定義以及各種功能要求，這樣才能是建筑幕墻。而隨著社會科技的進(jìn)步，主要以玻璃、石材、金屬板等材料為面板的幕墻，顯得比較單一，需要加大對建筑幕墻材料的研究與探索，從而使建筑幕墻由簡單化和單一化向多樣化、個性化發(fā)展，使建筑幕墻形式越來越豐富、越來越美觀，進(jìn)而促進(jìn)幕墻整體的進(jìn)步。