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

2、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

3、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8mm12mm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/m³30/m&#

4、179;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

5、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

6、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

7、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

8、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5. 1 工艺流程 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

9、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（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

10、-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

11、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

12、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

13、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。（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

14、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

15、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，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

16、墙体包口设计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

17、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，将石材表面和四周喷涂防水防护液，四周的缝隙喷涂可保证石材侧面也被防护。本次防护液主要为渗透在石材内部毛细孔，封闭空隙，防止雨水

18、等外部液体侵入石材污染石材，同时也可提高石材耐久性。5. 2. 7 勾缝1 安装缝采用保温材料填缝，建筑硅酮密封胶嵌缝。建筑耐候密封胶最薄处不应小于3mm，胶缝应勾成饱满、密实、连续、均匀、无气泡的凹形沟槽2 薄石材复合一体板板缝设计为6mm宽，勾缝时采用缝两侧粘贴美纹纸的方式进行，调整缝宽为10mm，可解决安装过程中部分缝宽不一致的问题。勾缝剂设计为同色缝，即硅酮胶采用外墙花岗岩同色系。3 薄石材勾缝前需设置透气孔。图5. 2. 7 透气孔设计6 材料与设备6.1 主材要求6. 1.1 薄石材复合一体板1 薄石材复合一体板，面层为12mm厚天然花岗岩，后部为A级保温板，容重约为100kg/m

19、³。薄石材一体板尺寸均不大于600×900mm，最大不超过1。计算书中薄石材尺寸需按600×900mm计算，符合力学要求。具体详见后附外立面分格图，分格效果图如下。图6. 1. 1-1 外墙块材分割图2 薄石材复合一体板，面层为12mm厚天然花岗岩，面板密度2500/m³，符合导则中装饰面板容重的要求。考虑到不同花色的花岗岩密度不一致，一般为25002800/m³，计算时按照最大值进行计算。花岗岩取同一矿山同批次原石，原石采用多片锯将原石切割为12mm厚石材，然后由矿山运输至工厂。3 片状原石进入工厂化加工，经过9道机场流水作业，完成成品。图6

20、. 1. 1-3 工厂加工图4 后部保温层根据节能导热系数进行取值厚度，本案中为装修改造工程，建筑节能层仍保留，为保证原外窗和玻璃幕墙窗框尺寸，尽量减少保温厚度，经实际测量取值15mm厚。保温材料为A级不燃材料。保温板与花岗岩薄石材粘贴为一体板，即为外墙施工主材。6. 1.2 辅材1 锚固件锚固件包括挂件与锚栓（膨胀螺栓）组成，锚栓的有效锚固深度在混凝土墙体中不小于7d，且不小于50mm。单个锚栓抗拉承载力标准值在C25混凝土墙体上不小于0.8kN，在砌体墙中不小于0.3kN，且应进行拉拔现场试验。规格为8×120mm、8×150mm（保温砌块处）。挂件为3mm厚“Z”型钢

21、材用于连接石材背栓和基层墙体膨胀螺栓，膨胀螺栓和连接件均为镀锌材料。2 建筑密封膏建筑密封膏应采用聚氨酯、硅酮、建筑密封膏，性能指标处应符合聚氨酯建筑密封胶JC 482、建筑硅酮结构密封胶GB 16776的有关要求外，还应与外墙外保温系统有关资料相容。3 钢带龙骨3#角钢、5#槽钢、成品镀锌托件。4 泡沫棒、美纹纸、DBI聚合物砂浆、耐碱玻纤网格布等，应有出厂合格证证明。6.2 机具要求6. 2.1 主要施工设备现场使用吊篮平台进行施工，吊篮施工应符合吊篮安全使用规程，需制定专项施工方案。6.2.2 主要测量、机具设备经纬仪、水准仪、钢尺、靠尺等计量设备要在计量检定有效周期内。冲击钻、电动螺丝

22、刀、电锤、开槽刀、剪刀、钢锯条、棕刷、电动搅拌器、塑料搅拌桶、抹子、压子、阴阳角抿子、托线板、抹灰专用检测工具等。6.2.3 主要设备和机具采购时要符合安全使用要求。7 质量控制7. 1 执行标准7. 1. 1 建筑装饰装修工程质量验收规范（GB50210-2001）7. 1. 2 保温装饰板外墙外保温系统材料（JG/T287-2013）7. 1. 3 外墙外保温施工技术规程（外墙保温装饰板做法）（DB11/T697-2009）7. 1. 4 保温装饰板外墙外保温工程技术导则（RISN-TG028-2017）7. 1. 5 砌体工程施工质量验收规范（GB 50203-2002）7. 1. 6

23、建筑施工高处作业安全技术规范JGJ80-20167. 1. 7 建筑用硅酮结构密封胶（GB 167767. 2 质量要求7. 2. 1 材料规格：薄石材的正面应无缺楞、缺角、裂纹、色斑、色线等外观缺陷，尺寸偏差应符合下表。检验项目厚度长度宽度平整度对角线允许偏差（mm）±1.0±1.0±1.0±1.0±2.0 辅料及五金件规格见下表（全部镀锌）。序号材料名称规格（mm）允许偏差（mm）1埋板200×100×8+15（宽）、±9%（厚）2垫片200×120×2.533#角钢30×30&#

24、215;3±0.8（宽）、±0.4（厚）45#槽钢50×37×4.5±1.5、±1.5、±0.45Z型件25×3.7（与槽钢及角钢连接处）±9%（厚）40×2.46蝴蝶件40×107L型件40×40、40×3087字件80×40×40×39膨胀螺栓8×120、8×15010燕尾丝25×57. 2. 2 现场施工符合下列规定：1 膨胀螺栓螺丝紧固涉及安全设计，为保证施工质量现场每道钢架设计两处连接点。一处为计

25、算需要，一处为安全保险储备使用。验收时按照点漆方法全部检查。2 通过现场拉拔试验确定机械锚固力、粘接粘结力、膨胀螺栓拉拔力。7. 2. 3 薄石材复合装饰板安装需满足下表要求。序号项目允许偏差（mm）检查方法1墙面垂直度10经纬仪测量2横向顺直度5mm/5m5m拉线检查3阴阳角方正4用直角尺检查4墙面平整度32m靠尺检查5相邻两块板高低差1.52m靠尺检查6膨胀缝（装饰缝）平直度35m拉线检查8 安全措施8. 0. 1 施工的安全措施应符合建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-2016）、施工现场临时用电验收规范JGJ46-2005、建筑施工安全检查标准JGJ59-2011、建设安装工人安

26、全技术操作规程等有关规定。8. 0. 2 进入施工现场必须戴好安全帽、胸卡。8. 0. 3 焊接作业施工时，必须找有关人员开动火证，并设看火人，配备灭火器、水桶。8. 0. 4 进行高空作业时， 应配戴安全带， 做好安全防护措施， 防止高空坠落。8. 0. 5 吊篮作业需复合专项施工方案及吊篮安全使用规程需要。9 环保措施9. 0. 1 在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章， 加强对工程材料、设备、生产垃圾的控制和治理， 遵守有关防火及废弃物处理的规章制度， 随时接受相关单位的监督检查。9. 0. 2 施工现场应注意废弃石材的使用，避免产生过多的施工垃圾。

27、尽量避免切割石材，石材宜在工厂定型加工。9. 0. 3 优先选用先进的环保机械，降低施工噪音，同时尽可能避免夜间施工。10 效益分析10.0.1 社会效益：根据对比石材干挂工艺，自带保温功能；外观采用粘接和锚固并重的方式，建筑寿命更长，独特的工艺使复合板紧贴结构，有效的避免传统感化湿缝、白碱、水渍的外观瑕疵；对比干挂，节约石材原料50%，节约钢材原料70%，节约人工费60%还可将保温同时施工，综合可缩短外墙装饰工期40%。使用天然材料，使建筑外立面层次感强，观感效果好。薄石材复合一体板与干挂石材对比序号项目薄石材复合一体板干挂石材1质量安全工厂预制复合，现场成品安装；现场切割量大，保温与石材交

28、叉施工；2风压安全粘结面积50%，安全系数达20倍；背部空腔结构，导致负风压较大；3防火安全龙骨定型制作，现场螺栓连接，严禁作业面上焊接作业；石材背部与基层采用砂浆粘接，基本无空腔形成；龙骨作业面焊接有隐患（保温已完工）、石材背部容易形成烟囱效应有助燃效果，龙骨安装破坏保温层，使外保温施工有非闭合空腔会加大火灾危险；4结构安全自重轻，系统约为干挂石材1/7重量，粘接与锚固力并重；自重大；仅为锚固性能；5操作方便薄石材复合板自重30/，单个工人完全可操作；干挂石材板自重80/，单个工人无法操作；6节地薄石材紧贴结构外立面，建筑容积率降低1.3%；龙骨需外挑300mm，墙体厚重感；7节材主体墙承载

29、力低，结构设计中可节约承重材料；干挂石材装饰需复核原结构荷载，对结构承载能力有要求；8节省管理薄石材仅为安装和板缝处理工序，可提高管理效率，减少交叉施工干挂石材需龙骨焊接、保温粘贴、石材安装、板缝处理等工序9节省维护每块板单独存在，粘锚结合的方式后期几乎不必维修；龙骨在施工过程中未做好保护会严重影响多年以后的后期维护；在锈蚀的龙骨无法承重后，会有剥落隐患，维修成本很大；10.0.2 经济效益：石材幕墙是建筑外立面常见的一种装修方式，但8001000元/的造价让建筑成本直线上升，成为许多科研机构、政府部门选材的受限材料，是一种高级的外墙装饰材料和装饰做法，石材幕墙要求石头本身厚度不得低于25mm。薄石材因厚度只有812mm,龙骨设计明显低于干挂石材工艺，综合造价为300400元/。选用薄石材即可达到石材幕墙的装饰效果，且成本约为干挂工艺的一半。薄石材复合一体板与干挂石材对比序号项目薄石材复合一体板干挂石材123411 应用实例11. 0. 1 2018年公司承建的中国科学院动物研究所“科研用房”就是这样一个改造案例，本工程地处朝阳区大屯路，建筑结构形式为框架结构、填充墙体为水泥聚苯颗粒保温砌块自保温外墙。外立面装饰原为喷涂