本文作者：杜繼予 包毅 竇鐵波 周萱
1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
石材蜂窩板是由
天然石材薄板與蜂窩板經(jīng)
膠粘劑粘接復(fù)合而成的高科技產(chǎn)品。其
飾面石材薄板幾乎可以是任何品種的石材，如花崗巖、大理石、砂巖和石灰石等。蜂窩板主要包括了采用鋁蜂窩作為芯材的
鋁蜂窩板、鋼蜂窩板、玻纖蜂窩板等。
石材蜂窩板的結(jié)構(gòu)見圖1和圖2：
量的減輕可以極大的減少建筑物的重量
荷載，降低勞動
強(qiáng)度，節(jié)省建設(shè)成本。
2. 強(qiáng)度高：平面抗拉、層間抗剪、彎曲剛度等力學(xué)性能指標(biāo)值高，抗變形、抗沖擊，20mm的石材蜂窩板的抗
沖擊強(qiáng)度約為30mm厚石材的10倍以上。
3. 安全性好：受強(qiáng)力沖擊或超荷載的彎曲變形后，石材表面只是局部破裂，不會產(chǎn)生輻射性裂紋，更不會整體破裂、脫落。
4. 加工簡便：可使用普通加工工具在現(xiàn)場對需要修整的成型產(chǎn)品進(jìn)行切割、安裝。能制成各種不同類型的造型，線條流暢、美觀大方。
5．經(jīng)濟(jì)美觀:可以根據(jù)建筑需要，選擇國內(nèi)、外任意的石材面料，特別是強(qiáng)度低、品種稀缺的石材進(jìn)行復(fù)合，既能保持天然石材的主要性能指標(biāo)，提高耐用年限，又可大大提高石材的利用率，節(jié)約天然資源。
6．節(jié)能環(huán)保：普通實(shí)心石材
導(dǎo)熱系數(shù)為（3.5～1.3）w/m•k，而
石材鋁蜂窩板導(dǎo)熱系數(shù)為（0.104～0.130）w/m•k，其數(shù)值已在熱
絕緣材料的范圍中。由此可見，石材鋁蜂窩板是一種
隔熱節(jié)能的材料，同時(shí)還具有隔音降噪的性能。
2 工程應(yīng)用實(shí)例
石材蜂窩板起源于上世紀(jì)的歐洲，由于它克服了傳統(tǒng)石材重量重、強(qiáng)度低、脆性大的缺點(diǎn)，經(jīng)過在歐洲和北美的發(fā)展，已成為一種重要的綠色、新型復(fù)合
建筑裝飾材料。自上世紀(jì)九十年代傳入我國后．經(jīng)過不懈的努力，我國的石材蜂窩板產(chǎn)品質(zhì)量已有極大提高，應(yīng)用技術(shù)也得到飛速發(fā)展，目前已用于內(nèi)外建筑裝飾，同時(shí)也應(yīng)用到家具、電梯、車輛和輪船等領(lǐng)域，每年還有部分產(chǎn)品出口到歐美等地。
石材蜂窩板在我國
建筑幕墻上的應(yīng)用已有十年以上的歷史。陜西電信網(wǎng)管大廈是我國首座采用石材蜂窩板作為幕墻外
裝飾材料的的
超高層建筑，完工于2001年，樓高160米，石材蜂窩板幕墻面積約20000㎡，蜂窩板為鋁蜂窩板（見圖3）。佛山52層的環(huán)球國際廣場，樓高208米，石材蜂窩板幕墻面積約為12000㎡，完工時(shí)間為2006年（見圖4）。其它還有常州市市民中心、杭州東部國際商務(wù)中心、杭州市市民中心、無錫市市民中心、杭州天工藝苑等一大片幕墻工程項(xiàng)目。
巴克利大廈（Barclay Tower）位于美國紐約曼哈頓金融中心區(qū)，是美國遭受911破壞后，于2008年春天重建完工的豪華、高端、現(xiàn)代化的57層商住大廈。建筑幕墻采用石材環(huán)氧玻纖蜂窩
復(fù)合板，面積約為5100㎡，板塊尺寸為1.5m×1.5m和0.3m×0.3m（見圖5）。
3 工程應(yīng)用中存在的問題
石材蜂窩板雖然在我國以及世界各地的建筑外墻上得到應(yīng)用，但作為一種新型的
建筑材料，其在應(yīng)用中還有很多問題需要去探討和關(guān)注。如膠粘劑老化性能對產(chǎn)品耐久性的影響、不同材料間熱
膨脹系數(shù)對
板材變形的影響、安裝連接方法、不對稱復(fù)合板飾面石材的
彎曲強(qiáng)度計(jì)算以及石材蜂窩板的主要性能要求和質(zhì)量控制等。
3.1產(chǎn)品耐久性
將石材蜂窩板作為一種建筑外墻材料，在使用過程中石材面板是否會因膠粘劑的老化而產(chǎn)生開裂或脫落，其安全和耐久性是最為人們關(guān)注的主要問題和疑慮。其實(shí)，影響石材蜂窩板使用耐久性的關(guān)鍵是膠粘劑環(huán)境老化性能的問題。眾所周知，膠粘劑是一種
高分子材料，有著優(yōu)異的結(jié)構(gòu)粘接性能，在建筑、航天航空、海洋運(yùn)輸、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生、光學(xué)、電子等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。但在不同使用環(huán)境條件作用下，其性能的下降和老化，甚至失效是不可忽視的。我國目前對膠粘劑環(huán)境老化性能的研究水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到與材料實(shí)際應(yīng)用相適應(yīng)的水平。這種研究與應(yīng)用的差距，導(dǎo)致了對膠粘劑環(huán)境老化性能的認(rèn)識不足，進(jìn)而產(chǎn)生懷疑和不信任，極大地限制了膠粘劑
新材料的開發(fā)與應(yīng)用。對石材蜂窩板耐久性的關(guān)注，也正是這種差距的反映。參照應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)加固的膠粘劑，影響膠粘劑環(huán)境老化性能主要有兩方面的因素，一是紫外線的照射，二是高溫濕熱環(huán)境的影響。根據(jù)石材蜂窩板的使用狀況，紫外線照射對石材蜂窩板的使用耐久性并不會產(chǎn)生影響，因?yàn)槟z粘劑并不暴露在日光下。而產(chǎn)生影響的主要原因是在長期高溫濕熱環(huán)境下，膠粘劑粘接性能會 有所下降而，這是不可避免的事實(shí)。從國內(nèi)外眾多的試驗(yàn)和研究結(jié)果表面，盡管膠粘劑的品種和添加劑不同，它們都有大致相同的性能老化過程，并在老化衰減到一定程度后穩(wěn)定下來，且保持相對穩(wěn)定的粘接
承載能力。圖6為膠粘劑耐熱水的試驗(yàn)結(jié)果。從圖6中可以看出，在水煮過程中，部分膠粘劑
剪切強(qiáng)度先呈快速上（下）升趨勢，但隨著時(shí)間的延長，粘接力開始趨于穩(wěn)定。為此，只要我們選擇合適的、經(jīng)過耐濕熱老化性檢測的膠粘劑，并控制板平面拉應(yīng)力處于膠粘劑老化衰減后的穩(wěn)定狀態(tài)范圍內(nèi)且小于其抗拉
承載力，就可解決產(chǎn)品的長期使用而不致產(chǎn)品產(chǎn)生剝離的問題。在采用膠粘劑進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加固處理，也采用了類似的方法。在產(chǎn)品的使用中，要防止外部雨水直接浸泡膠粘劑而加速膠粘劑的性能老化。因此，采用石材蜂窩板的建筑幕墻宜采用封閉式系統(tǒng)。當(dāng)采用開放式系統(tǒng)時(shí)，石材蜂窩板周邊應(yīng)采用封邊處理。同時(shí)，要根據(jù)板材尺寸和不同飾面石材的
抗彎強(qiáng)度，
風(fēng)荷載及其它作用的大小，計(jì)算石材蜂窩板飾面石材的彎曲應(yīng)力，確保飾面石材在荷載作用下不產(chǎn)生因彎曲應(yīng)力過大而導(dǎo)致的飾面石材存在細(xì)小裂紋甚至斷裂。飾面石材上的細(xì)小裂紋將會導(dǎo)致雨水滲透到粘接層的膠粘劑，在長久的使用過程中，將可能降低膠粘劑的粘接強(qiáng)度，從而影響石材蜂窩板的耐久性能。
3.2板面變形
隨著建筑裝飾發(fā)展的需要，石材蜂窩板的應(yīng)用越來越趨向于大板塊發(fā)展， 板塊面積為隨著建筑裝飾發(fā)展的需要，石材蜂窩板的應(yīng)用越來越趨向于大板塊發(fā)展， 板塊面積為2.5㎡以上的大板在工程中已常有應(yīng)用。但石材蜂窩板是由多種材料經(jīng)膠粘劑粘接而成，它們之間的
熱膨脹系數(shù)（見表1）互有差異，在環(huán)境溫度變化較大的情況下，特別是極端寒冷氣候環(huán)境條件下，板塊可能由于各種材料的不同變形量而導(dǎo)致石材面板產(chǎn)生整板凹凸的變形現(xiàn)象，影響到建筑的美觀。同時(shí)也會在石材面板與蜂窩板的粘接層間形成附加的剪切應(yīng)力，影響石材蜂窩板的正常使用。為防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，在工程設(shè)計(jì)和使用中應(yīng)控制板塊單邊長度和最大面積。通常板塊單邊長度不宜大于2.0m，最大面積不宜大于2.0㎡。
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