楊崢嶸，袁繼雄

（汕頭市政府投資項目代建管理中心，廣東 汕頭 515041）

0 引 言

廣東以色列理工學院一期校區(qū)建設項目［1］的教學樓、辦公樓、實驗樓等建筑采用纖維增強水泥板外墻體系，其建筑風格跟以色列特拉維夫市的建筑有相似之處，是包豪斯建筑常采用的深、淺灰色為主色調的風格，搭配一定比例的玻璃幕墻，具有很強的現(xiàn)代氣息，也得到以色列校方的認可，如圖1所示。

圖1 建設項目鳥瞰圖

外墻有很多材料可以選擇，如馬賽克、各種瓷磚、石材、外墻漆等。但要達到這樣的效果，用以下兩種材料更有優(yōu)勢，一是灰色系石材板，采用國內應用較多的芝麻白石材；二是纖維增強水泥板中的深、淺灰色型號。這兩種材料都具有很強的現(xiàn)代氣息，也各有優(yōu)缺點。本文通過項目應用實例，進行了分析和比較。

1 材料特點和比較

1.1 纖維增強水泥板的特點

纖維增強水泥板是由硅酸鹽水泥、石英砂、植物纖維、天然礦物顏料等，經特殊工藝制造而成。其不含石棉，無放射性及其他有害物質，是綠色環(huán)保建材。其密度 1.67 g/cm3，導熱系數(shù) 0.379 W/（m?K），其防火、力學、耐候等性能符合相關要求。

1.2 芝麻白花崗巖的特點

花崗巖呈細粒、中粒、粗粒的粒狀構造，或似斑狀構造，其顆粒均勻細密，孔隙?。紫抖韧ǔ?0.3 %～0.7 %），吸水率不高（吸水率通常為 0.15 %～0.46 %），有良好的抗凍功能。芝麻白花崗巖的硬度高，摩氏硬度約為 6，密度為 2.63～2.75 g/cm3。導熱系數(shù) 2.6～3.6 W/（m?K）。芝麻白花崗巖的質地紋理均勻，顏色以白灰色系為主，而且其顏色相對變化不大，色差小，適合大面積的使用，也有深、淺灰色的石料可以選擇。

1.3 纖維增強水泥板與芝麻白花崗巖的對比

這兩種材料用于墻面材料時，纖維增強水泥板密度（1.67 g/cm3）是石材密度（2.63～2.75 g/cm3）的三分之二。因為石板材通過干掛片連接工藝的要求，干掛石材最少厚度要達到 25 mm，而纖維增強水泥板厚度 7～10 mm，約占石材厚度的三分之一。這樣每塊纖維增強水泥板只有石材重量的 1/5。由于重量大幅度減少，加工、運輸、安裝等都有很大的優(yōu)勢，可以節(jié)省工期，減低施工工人的勞動強度，甚至機械設備臺班量也會減少。

纖維增強水泥板導熱系數(shù) 0.379 W/（m?K）約為花崗巖 2.6～3.6 W/（m?K）的八分之一，保溫性能較好。

纖維增強水泥板沒有天然石材的紋理，但色彩豐富，可以定制各種豐富的色澤。本工程設計風格的特點，可以不需要石材的紋理就能表現(xiàn)設計的風格。其中科報廳采用了橘黃色，充分體現(xiàn)了色澤豐富的特征，如圖2所示。

圖2 科報廳采用了橘黃色水泥板

2 施工工藝分析

外墻鋪貼有多種方式。常見的有水泥砂漿、粘貼膠等直接鋪貼及干掛石材鋪貼等。纖維增強水泥板外墻體系是在干掛石材體系的基礎上進行了改進、優(yōu)化。

2.1 濕貼法的問題

水泥砂漿、粘貼膠等直接鋪貼的方式，由于溫度變化、含水率變化等原因引起石材、砂漿的收縮率不同，會造成空鼓、開裂、脫離、甚至脫落等質量問題。受雨水侵蝕后會出現(xiàn)碳酸氫鈣析出（泛白霜）或出現(xiàn)水漬，使墻面石材污染、變色、形成色差等質量通病。其保溫隔熱等節(jié)能性能也比較差。

2.2 纖維增強水泥板外墻體系工藝要求

本項目豎向鋼架采用熱鍍鋅方形型鋼［2］。由于面板材料輕、方形型鋼受力更合理。橫向受力鋼架也使用了方形型鋼。纖維增強水泥板直接固定在橫向的方形型鋼上。纖維增強水泥板與鋼架之間固定方式如下。

1）纖維增強水泥板厚度遠小于 25 mm，無法用石材的干掛片連接工藝。

2）耐候粘貼膠抗剪力達不到要求，無法采用如鋁塑板直接粘貼的方法。

3）由于力度控制及穩(wěn)定性不能滿足高要求的技術參數(shù)，無法采用螺絲固定的工藝。

最后纖維增強水泥板的連接采用了拉鉚釘固定的方式［3］。拉鉚釘比螺絲固定更穩(wěn)固，不會脫離、松動。拉鉚釘固定的缺點是釘頭外露在板材的外面，可能會影響外觀。采用與面板材相同顏色的鋁合金拉鉚釘，外露面的尺寸只有 1 cm 多，基本上對建筑物的外觀影響不大。由于建筑物外墻有深灰色、淺灰色、橙色多種顏色，于是就選用了深灰色、淺灰色、橙色等多種顏色的鋁合金拉鉚釘。

干掛片連接工藝的優(yōu)點是連接件沒有外露，且干掛片有 1～2 cm 的調節(jié)能力。拉鉚釘是直接固定在鋼架上，因此沒有了調節(jié)的余地，對鋼架的平整、垂直度要求更高，誤差要求在 1～2 mm 之間。拉鉚釘固定的方式另外一個優(yōu)點是倒掛時的安全性比干掛片的安全性更高，可以大面積的使用倒掛，更好表現(xiàn)外觀效果，如圖3所示。

圖3 大面積的使用倒掛

2.3 墻面纖維增強水泥板的排版

墻面纖維增強水泥板的排版均采用 AutoCAD 進行深化設計，板材規(guī)格種類少，在工廠定制生產，減少現(xiàn)場材料損耗，提高板材利用率。

外墻面板的分割及處理按照參考設計的分割尺寸、比例的原則，按鋼架的具體現(xiàn)場尺寸條件重新排版定制每一塊墻面板，可以最大限度地避免設計尺寸與現(xiàn)場尺寸受施工誤差、建筑物不同平立面之間對縫等因素的影響。

同一棟建筑物每個面之間以對縫處理，連體的過道連廊也要對縫，達到整體、流暢的韻律。分段排版，如架空層獨立柱（材質斷開）可另行分割，但比例要符合設計要求。比如包管后實際尺寸與設計尺寸是不同的，當然管的檢修口依然需要留出。外露管道的做法會嚴重影響建筑物美觀。還應該注意：現(xiàn)場尺寸準確、留縫、豎向及橫向陰陽角搭接，門、窗、特殊孔洞、造型、與各種其它外墻材料搭接，防風及防水的處理的工藝要求等。

2.4 色差的問題

天然石材由于的屬性不可能完全一樣。有時就利用石材的紋理用對稱布置顯示紋理的風格，更好地體現(xiàn)建筑物風格。一些建筑現(xiàn)代感更強，需要順紋處理外墻立面風格，也有均勻布置、亂紋布置、深淺布置、過渡色布置等。石材的表面處理有光面，可分不同的光度等級；有表層覆蓋不同的透明或有色的覆蓋層處理；有表面亞光面、大小麻面、各種方向處理形成的斧斬面等；石材自身還有色澤、透明性等可以利用，非常豐富多彩。

纖維增強水泥板由于是人工制造，呈現(xiàn)的屬性符合設計的要求顯示色澤、亞光性，跟瓷磚一樣存在色差。亂紋鋪貼要顯示非規(guī)律性、非均勻性但同時又不能有太大的顏色集中等。同色鋪貼基本上應考慮同色號在同一面的原則。太大的墻面一個色號不夠用時，考慮接近色號處理過渡。如果橫紋布置同一條紋上的一個色號，可以避免同一色號不夠一個大面面積數(shù)量的問題。窗、孔洞造型多變的地方，色差問題表現(xiàn)不太明顯。

另外，纖維增強水泥板材料是有方向性的，要注意按同一方向鋪貼。金屬板質地均勻也有方向性就是這個原理。同一塊板材不同方向的反光反射略有不同，反應在顏色效果上有一定的區(qū)別，即也會產生一定的色差。

2.5 關于留縫及填縫

無論是石材面板還是纖維增強水泥板都有留縫的問題。留縫可有效解決各種板材收縮、結構變形產生的擠壓、拉伸、扭曲造成的破壞。除了外墻面可以不是在同一個立面，可以有更多的板材搭接方式，如屋面瓦疊加方式，利用板材溝槽、交錯、疊加避免雨水。從工藝簡易性、可靠性、節(jié)約材料等要求板材更多用直接對接拼接，縫內填膠的方式。留縫在建筑風格上也是考慮的一個因素。

要發(fā)揮密封耐候膠的拉伸粘結性能、移位能力。縫隙填膠前除了要貼美紋紙膠帶，還要塞填縫泡沫條。對板縫進行注膠時，注膠應均勻密實無流淌，邊打膠邊用專用工具勾縫，使膠成型后呈微弧形凹面 ，膠的施工厚度控制在 3.5～4.5 mm。在注膠時需要單方向施工，避免雙向注膠施工，在進行垂直注膠時施工人員需要垂直作業(yè)，保證自下而上進行作業(yè)。注膠作業(yè)完成后，施工人員需要在注膠固化之前將節(jié)點的膠層進行壓平處理。

防止密封耐候膠開裂要注意以下幾個因素：

1）密封耐候膠固化不足或過早移動構件。密封耐候膠的固化一般是 48 h 或者更久，在密封耐候膠未完全固化前，移動構件就會造成密封耐候膠開裂?，F(xiàn)場施工的接縫過早承受風壓或承載引起接縫位移，也可能造成密封耐候膠開裂。

2）防止密封耐候膠三面粘結。不采用防粘性背襯材料或忽視防粘措施，極易使密封膠在接縫中形成三面粘結，當接縫位移時密封耐候膠不能自由伸縮，引起位移能力低下而過早開裂。這種情況造成的隱患是最容易忽視的問題。

3）實際工程接縫位移大于密封耐候膠的位移能力。計算失當、選材不合理或接縫制造尺寸誤差過大等原因，造成接縫位移大于密封耐候膠的位移能力，必將造成接縫開裂的后患。

4）注意做好表面清潔。施工人員在進行注膠之前需要將注膠部位的雜物用丙酮及其他有機溶劑進行清洗。施工人員在使用清潔劑進行清洗時需要用兩塊抹布，第一塊抹布蘸清潔劑對污物進行擦洗，然后利用第二塊抹布將已經發(fā)泡的污物擦拭干凈，在施膠前一定要保證表面清潔。

3 工藝創(chuàng)新

3.1 特種工藝拉鉚釘

由于拉鉚釘拉緊錨固時產生的壓力可能會把纖維增強水泥板壓傷、壓裂。經分析，采取鋁合金限位環(huán)（見圖4）加上墊片的方法，可有效解決此問題。限位環(huán)高度與纖維增強水泥板厚度相同。固定纖維增強水泥板要有足夠的施壓固定面積，要采用大帽拉鉚釘，如圖5所示。

圖4 限位環(huán)

圖5 大帽拉鉚釘

板的背面與鋼架接觸的地方貼 2 mm 厚墊片。這樣既不損壞纖維增強水泥板又降低纖維增強水泥板與鋼架間擠壓力，同時避免了板與鋼架間的位移、并起到防水作用。由于墊片的隔離及沒墊片的區(qū)域與鋼架是分離的，對溫度的傳導會進一步起到隔離作用。

3.2 鋼架優(yōu)化設計

對于纖維增強水泥板外墻體系，鋼骨架標準應該是從外墻體往外依次為：墻體預埋鋼板-連接豎向受力型鋼的鋼板-豎向受力型鋼-橫向受力型鋼-纖維增強水泥板。優(yōu)化后由原來的豎向與橫向型鋼交叉變成在同一個平面，如圖6所示。

不同于石材干掛的連接方式，纖維增強水泥板面積較大的一些板除了需要上下連接固定，左右方向也可能有連接固定點。因此需要在橫向鋼架的平面上，即與纖維增強水泥板連接的豎向接縫后面增加豎向型鋼（a）與纖維增強水泥板的連接固定（見圖7）。優(yōu)化后，左右方向的連接用豎向受力主型鋼，可以節(jié)省豎向連接的型鋼（a）（見圖8）。優(yōu)化后要求鋼架安裝精確度增加。豎向主型鋼加密，即增加豎向主型鋼的數(shù)量。當然，豎向主型鋼的截面尺寸、厚度經過計算也會調節(jié)。

上下及左右相鄰的兩片纖維增強水泥板共用一個型鋼，可以節(jié)約材料，因此設計成更寬更扁的方形型鋼。由于相鄰兩片纖維增強水泥板固定在同一個方形型鋼上，縫內托底用的材料更好固定。

圖6 優(yōu)化后的鋼架

4 結 語

纖維增強水泥板外墻體系更適合現(xiàn)代建筑以及造型多變的建筑，在實際使用中，需要對其施工工藝進行改進，包括采用拉鉚釘固定的方式、排版、色差、留縫和填縫相關的防水問題等，還有對鋼架的優(yōu)化設計，才能取得良好的外觀效果和工程性能。本項目已獲得省優(yōu)質工程獎和三星級綠色建筑設計標識。

圖7 優(yōu)化前的構造圖

圖8 優(yōu)化后的構造圖