浅谈陶土板幕墙.doc

浅谈陶土板幕墙质量控制…………………………………………………
摘要：陶土板作为新材料，陶土板幕墙的优、缺点。从材料、技术方面考虑。从组成形式、安装方式等方面论述陶土板幕墙质量的控制。
关键字：施工质量、安装形式、质量控制
一、陶土板简述
1、陶土板的概念
以大自然的纯净陶土为原材料，通过精细加工、专用设备挤压成型、烘干、高温窑烧等工序形成的具有相当强度、硬度和表面精度的板材，称为陶土板。
陶土板是世界建筑学史上的一种新型材料，是传统材料在现代建筑上的应用，它将传统材料与现代建筑有机结合在一起，更新了建筑语言。陶土材料蕴涵着几千年古老中国的传统文化，随着科学技术的突飞猛进，各种新的高科技材料不断地呈现出来。新材料在新技术的配合越来越体现出其不可否认的优越性。现代材料取代传统材料的确是人类文明的进步，在继承传统文化中也不失用现在语言来表达历史的成功实例。但真正能够唤起人们历史情怀的，不是简单样式上的模式，而是追求其历史的真实感，激发对传统的共鸣，因此建筑师更愿意去运用传统材料来表达今天的东西，同时也对建筑的出处提出一种暗示。现在建筑在材料的运用上，不再片面地追求新材料的时髦，而是更加尊重其地域性和传统文化渊源。陶土板是原始的天然材料，又融入着几千年古老中国的传统文化，既保持了传统风格，又表现出现代时尚设计。陶土板和陶土板幕墙使传统原料与现代建筑巧妙而完美地结合。是传统与现代相结合的优秀、成功之例。目前国内外幕墙面板的选材已经由以前的单一追求现代化、科技含量的势头逐渐转向追求人文艺术气息、天然环保、节能降噪的以人为本的趋势而陶土板所特有的人文艺术气息、天然的色彩、环保的材料及节能防噪的优势，适应了幕墙材料需求大势所趋的人本倾向，陶土板幕墙具有独特的人文艺术气息，色彩鲜亮华丽，质感淳朴耐看，洋溢着活跃的朝气，是打造城市建筑新形象的幕墙面板理想选材。得到了业内建筑师、开发商、设计师、幕墙公司及材料商等各方面人士的兴趣和青睐，近年来在国内发展较为迅速，这也是陶土板幕墙迅速发展的真因。
2、陶土板与陶瓷板的分别
陶土板与陶瓷板都是建筑外墙装饰新材料，目前被广大设计师和业主所喜爱，有广阔的应用前景，两种材料有着相似的生产方式和成分，但却有着非常大的性能差异。
两种材料的主要成分都是陶土，都是经过挤压后高温烧制而成。陶土板的原材料是纯正的大自然的陶土，不含其他成分，因此吸水率偏高，其较大的强度及硬度完全是经过高科技设备挤压形成的，技术含量较高，工艺复杂，成本偏高，但脆性小，可加工性好，不易崩边。陶瓷板的主要原材料是陶土，但其为了增加强度及硬度哦加入了大量的石英砂等材料，固而戏水率偏低，工艺相对简单，成本较低，但脆性相对较大。
3、陶土板幕墙的发展
幕墙新材料—陶土板。这是一种在德国已有二十年以上使用经验的成型幕墙工艺，具有完整的技术、产品配套系统，在环保节能、工厂化生产、装配及施工方面已比较成熟。陶土板目前最初起源于德国著名的屋顶瓦制造商Von Mueller Dachprodukte Gmbh&CO.KG,这里我们简称Von Mueller，他们的工程师Thomas Herzog教授于1980年代设想将屋顶瓦应用到墙面，最终根据陶瓦的挂接方式，发明了用于外墙的干挂体系和幕墙陶土板。为了把这套系统推向市场，Von Mueller在格尔利姿（Goerlitz）成立了一个专门生产陶土板的加工厂—阿格通（ArGeTon）。1985年第一个陶土板项目在德国慕尼黑落成。在随后的几年中，阿格通公司逐渐完善陶土板挂接方式，由最初的木结构最终完善到现在的两家铝结构幕墙系统（有横龙骨系统和无横龙骨系统，见后面的介绍）。2005年Von Mueller公司和Wienerberger Gruppe）结成了战略联盟，成为全球最大的陶土板生产商。德国，荷兰，亚洲的韩国，日本，北美洲的美国等诸多国家陶土板幕墙已经发展到比较成熟的地步，诸如陶土板百叶，双层陶板，保温陶土板，隔声陶土板幕墙等都已经出现。其浓厚的人文气息、极富古典的艺术气息，赋予建筑庄重而强烈的艺术美感。用于高档写字楼、办公楼大厅，以及地铁车站、机场侯机大厅、影视剧院等即可营造出建筑浑然天成，与众不同之处。陶土板幕墙发展迅速，已得到广泛认可，有广泛的工程应用。诸多知名建筑都采用陶土板作为主要幕墙材料。
二、陶土板幕墙的优点：
陶土板幕墙属于构件式幕墙，通常由横料或横、竖料加上陶土面斑组成。除和常规玻璃、石材、铝板幕墙所具有的基本特征外，由于其陶土的特点，先进的加工工艺和科学的控制手段，因而在外观性能上有独特的优点。
材料环保：由天然陶土配石英砂，经过挤压成型、高温煅烧而成，没有放射性，耐久性好。
颜色历久弥新：颜色为天然陶土本色，色泽自然、鲜亮、均匀，不褪色，经久耐用，赋予幕墙持久的生命力。外墙砖有20中可得的颜色；深红色、铁锈红色、天然红、粉红、橙红、浅褐色、沙黄色、蓝灰色、珠光灰、铁灰色、火山灰色、瓦灰色。这些都是陶土的天然本提色（没有热和尤其和釉涂料），因此砖瓦可以随意地根据需要来切割而不影响外观效果。还有物种可选的表面形成：标准的、磨光的、拉丝的、凹槽造型的、印染的。
易洁功能显著：表面可分为釉面和毛面两种。釉面陶板室内外均适用，具有良好的易洁功能，比天然石材更不易污染。毛面陶板适用于室内。
2.1性能卓越：
陶土板幕墙技术性能稳定，抗冲击能力强，满足幕墙的风菏载设计要求：
陶土板幕墙耐高温，抗霜冻能力强；
结构和乐；
干挂系统的组合安装设计，在局部破损的情况下陶板可单片更换，维护方便；
陶土板中空的结构使之降噪效应好，自重轻；
陶土板的高强度能够满足不同尺寸的随意切割要求。

2.2兼容性好
陶土板幕墙具有温和的外观特质，容易与玻璃金属搭配使用。
陶土板幕墙可以减少光污染，增加墙面的抗震性。
安装方便：陶土板幕墙设计结构合理、简洁，能最大地满足幕墙收边、收口的局部设计需要，安装简易方便，无论是平面、转角或其它部位，都能保持幕墙立面连贯、自然、美观。
2.3配套成本低：
由于陶土板重量轻，因此陶土板幕墙支撑结构要求比石材幕墙更为简易、轻巧，节约幕墙配套成本。

三、陶土板的物理和力学性能
3.1陶土板幕墙工程的震动台试验结论及建议。
3.1.1北京江河幕墙公司对北京的南新仓国际大厦陶土板幕墙工程，进行了陶土板幕墙的抗震性能试验检验和研究，检验其抗震性能是否符合设计要求。（抗震设防裂度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，场地为Ⅱ类，德国阿格通陶土板）陶土板幕墙样品已经通过中国建筑科学研究院的震动台试验，9度抗震设防时幕墙样品没有出现破坏形象。并且经过国家建筑工程质量监督检验中心的抗风压试验证实，达到3kPa时幕墙样品没有出现任何功能性障碍。
3.1.2试验模型的实测层间位移与SAP2000的计算结果的比较
在模型0.5m—4.25m标高范围，层间位移计实测结果通过角度转换后，再将顶、底层（标高分别为4.25m和0.5m ）位移每个时刻相减，取南北两组数据平均所得。实测结果与计算结果相比，有一定的偏差，但总的趋势相同，与加速度峰值反映规律也大致相同。试验测得结果最大层间位移角1/88，是在输入Taft波峰加速度为596gal时得到的，该结果已超过了对一般幕墙结果的变形性能要求。
3.1.3试验结论
1）陶土板幕墙与主体结果连接节点的抗震性能：
该陶土板幕墙与主体钢结果的连接节点的抗震性能良好，在振动台试验的全过程中没有损坏，能保证连接节点的抗震设计要求。
2）陶土板的抗震性能：
该幕墙的陶土板自身抗震性能良好。当台面输入加速度峰值达到和超过300gal（相当于7度半大震作用）时，在震动方向上，少数陶土板之间产生相对滑移现象，但陶土板和挂件均没有损坏。当台面输入加速度峰值达到596GAL时，试验测得结构最大层间位移为1/88，其值已经超过实际主体结构（框架-剪力墙结果）规范规定的弹塑性层间位移角限值（1/100），也超过了有关幕墙规范中对幕墙可承受变形能力的要求。因此，可认为陶土板幕墙的变形性能符合要求。
3）试验测试数据与程序计算数据之间存在一定差异，除了测试原因外，幕墙系统本身具有一定的刚度和质量分布规律，在计算模型中未得到充分体现，也是不可忽视的原因，有待进一步探索。
3.1.4建议
本幕墙采用开缝式结构，由于陶土板之间不打密封胶，在强震下部分陶土板在幕墙面内产生侧向滑移，使板缝宽窄不一，甚至陶板之间相互碰撞。虽未发现陶土板碰坏，但影响美观。工程中考虑采取适当的侧向限位措施，尤其是在幕墙的边角部位，防止在强震下陶土板面内平动滑移过大或脱落。开发陶土板之间打密封胶的闭缝陶土板幕墙。
四、陶土板国内工程应用
4.1阿格通（Angleton）陶土板：
4.1.1阿格通（Angleton）陶土板来自于拥有欧洲领先技术的陶板生产商-德国丰·米勒陶瓷集团（F.V.Mueller:GmbH）丰·米勒也是德国最大的陶板生产商之一。
阿格通（Angleton）陶板的原材料为天然陶土，不添加任何其他成分，不会对空气造成任何污染。陶土板的颜色完全是陶土的天然色，绿色 环保，无辐射，色泽温和，不会带来光污染。可选之色多大14种，可以根据不同的安装尺寸要求进行切割，能满足建筑设计师和业主对幕墙颜色和分格的选择要求。阿格通（Angleton）陶土板在特殊转炉里，由高强度挤压机成胚后经过1400℃的高温烧结而成，耐高温热膨胀系数低为2～5*10-6/℃，具有良好的抗风化稳定性，耐磨性、耐酸碱性（耐家庭化学试剂和泳池盐类UA级，耐低浓度酸和碱ULA级，耐高浓度酸和碱UHC级），耐用年限大于50年。
4.1.2通过了中国有关国家检测机构的检测认证，下面是中国的一些检验报告。
阿格通（Angleton）陶板：幕强结构为开放式干挂结构，结构性能通过了德国工业标准18516-1，国内使用阿格通公司陶土板的项目有上海申花大厦，苏州越溪副中心会所，北京福地广场、北京紫金长安三期及上海托纳丽等工程。
4.2德国雅阁博陶（AGROB BUCNTAL）陶土板

雅阁博陶陶土板采用天然的陶土，既保持了天然矿的品质又避免了天然石材易污染的缺陷，具有纯天然、低辐射、不褪色等优点。专利涂层具有很强的自洁功能。不仅降低了运营成本、还增加了建筑物的使用寿命。德国雅阁博陶陶板把陶板的形式分系统作了分类，从而把陶板归入了系统当中。主要有以下六个：1、Keratin；2,Keratin System K8；3,Keratin Quadra；4,Keratin K1；5,Keratin K3；6,Keratin K12。其中的Keratin K3，即K3系统，在天津泰达金融服务区一、二期中已成功使用。
国内使用雅阁博陶陶土板的项目有国家民航总局，津泰达金融服务区一、二期等。
天津金融街东区二期工程陶土板幕墙采用德国雅阁博陶的陶土板，幕墙地震振动台试验结果：抗震性能达到9级。
4.3法国特力公司陶土板
法国特力公司的陶土板，将陶土板分为两种形式：单层和双层。
4.3.1单层陶板系统：以开放式（拼接缝不采用密封胶密封）拼挂方式，具有通风、排湿、隔热等功能，固定系统创新，陶板背面根加筋肋的设计，采用通槽铝合金挂钩直接固定（非保温幕墙）在实心砖、混凝土的结构墙面上，或者先固定在金属支撑框架（幕墙立柱）上，再间接固定（保温幕墙）在结构墙体上。
应用工程：北京北展综合楼、上海长途汽车南站等
4.3.2勾托空心陶土板，具有很强的抗冲击性（法国标准中达到Q4等级），水平开缝平接干挂幕墙系统，可与吸音陶土板Bardeau产品混合使用。
应用工程：国昂国际会展中心。
4.3.3双层陶土板系统，以开放式（拼接缝不采用密封胶密封）
拼挂方式，具有通风、排湿、隔热等功能，拥有极强的抗冲击性，有多种尺寸可供选择，用不锈钢扣挂件进行机械固定。可以直接固定（非保温幕墙）在实心砖、混凝土的结构墙上，或者先固定在金属支撑框架（幕墙立柱）上，在间接固定（保温幕墙）在结构墙体上。
应用工程：上海朱家角镇工商所等
4.4德国Moeding公司陶土板
德国Moeding公司工厂坐落于德国风景宜人的小镇上，是一家花园式工厂。公司于1981年与世界著名的设计大师赫尔佐格教授合作开发了陶土幕墙系统，适用于各类建筑物的外墙包覆，欧美地区幕墙行业广泛采用，产品迅速占领市场，已发展为世界上最主要的陶板供应商之一。Moeding陶土板雨幕系统的概念于1982年首次被Moeding引入，赢得了建筑师在此市场上的一致公认。
工程应用：华贸中心写字楼、南京大学中美文化研究中心、京瑞信中心幕墙工程等
五、陶土板幕墙设计
陶土板幕墙设计必须遵守中国国家及行业有关标准和规范，下面设计要点的建议仅供参考，
5.1陶土板幕墙干挂安装方式
采用金属挂件和挂装系统将石材安装往室外墙面主要形式有：
1）陶土板通过挂件直接镶嵌在主体结构上，这种陶土板幕墙主要是在结构上打孔，通过植筋胶和不锈钢挂件连接结构，陶土板通过背栓和不锈钢挂件连接，保证幕墙的平整度有一定难度。
2）陶土板通过挂件镶嵌在金属框架上或幕墙结构上，再附着在住体结构上；
3）陶土板通过挂件镶嵌在金属框架上或幕墙结构组成单元式幕墙，再安装在主体结构上。
5.2陶土板幕墙面板的连接方式
陶土板幕墙的面板，宜采用以下几类连接方式：
1、 在陶土板边缘开槽口，用金属挂件连接；
2、 在陶土板面板背后，开孔或开槽，用背栓、背槽或背卡连接；
3、 在陶土板面板的边缘打结构胶黏结铝型材附框，通过附框与横梁、立柱连结，附框应带挂钩固定石材面板。
5.3陶土板物理力学性能
陶土板物理力学性能取决于板厚和开孔，由试验决定。

参考文献：

《新型建筑材料》
《商虎中国》