小“轻”新｜水泥纤维板在幕墙中的应用
摘要：随着建筑幕墙行业的飞速发展，各种新型材料的研制，面板材料日新月异种类繁多，给设计师增大选择范围的同时也提高了难度，因此明确材料组成及其安装使用方法才能避免材料选择错误。本文简单介绍纤维水泥板在幕墙中的应用，供设计师参考。
关键词：幕墙;水泥纤维板;安装构造;应用
1、术语及材料
水泥纤维平板fiber cement flat sheets：一种新型建筑材料，最初使用于欧美国家，上世纪八十年代中期引进中国。在经过100多年的开发，纤维水泥技术带来了建筑材料方面的革命。
纤维增强水泥板被公认为一种薄、轻型建筑板材。由于其具有通用性，该产品应用在屋面材料、墙面覆层和内墙衬砌。纤维水泥在各种气候条件和天气条件下公认的耐久性，得到了社会的认可。以水泥为胶凝材料，有机合成纤维、无机矿物纤维或纤维素纤维等为增强材料，经成型、加压(或非加压)、蒸压(或非蒸压)养护制成的板材。
原材料包括：(1)水泥 (2)增强纤维：硅灰石、未漂白硫酸盐针叶木浆、耐碱玻璃纤维无捻粗纱、聚乙烯醇纤维、其他纤维(3)硅质材料：石英粉、粉煤灰、硅藻土 (4)水 (5)其他材料：絮凝剂、消泡剂、颜料等可以改善工艺条件或产品性能的材料。
水泥纤维板和硅钙板是比较容易让设计师混淆的两种材料，在国外硅钙板和纤维硅钙板统称为纤维水泥制品，两者的原材料成分相似,都含有硅粉、钙质和纤维;都经过制浆和抄取成型的过程;两者的外观形状和长宽规格基本相同;两者在使用范围上有许多重合的领域,如内外墙体等。主要区别在于硅酸钙板的水泥含量比较少，是用沙子和粉煤灰替代水泥。水泥纤维板的水泥含量高，板材的耐用性能比较好。水泥纤维板有是经过压机压制而成的，硅酸钙板是经过高温高压蒸压而成的，使用过程中不会变形。硅酸钙板是通过化学反应的化学产品，水泥纤维板只是物理性质的改造的物理产品。
水泥纤维板分类：
1.1水泥纤维板根据是否含有石棉纤维分为：
无石棉纤维水泥平板non-asbetos cement flat sheets：用非石棉类纤维作为增强材料制成的纤维水泥平板。
温石棉纤维水泥平板asbetoscementflat sheets：用温石棉纤维单独或混合掺入有机合成纤维或纤维素纤维作为增强纤维制成的纤维水泥平板。
在《外墙用非承重纤维增强水泥板》 JGT 396-2012中规定，外墙用非承重纤维增强水泥板 non-load bearing fiber-reinforced-cement sheet for exterior wall：以非石棉的无机矿物纤维、有机合成纤维或纤维素纤维(不包括木屑和钢纤维)单独或混合作为增强材料，以水泥或水泥中掺入硅质、钙质材料为基材制成的外墙非承重用板材。
1.2水泥纤维板根据密度分为：
低密度板(表观密度1.0-1.2g/cm3)，中密度板(表观密度1.2-1.5g/cm3)，高密度板(表观密度1.5-2.0g/cm3)。
在《人造板材幕墙工程技术规范》JGJ 336-2016中规定，纤维水泥板幕墙 fibercementflatsheetscurtainwall：以高密度无石棉纤维水泥板为面板的人造板材幕墙。
综上，根据材料定义及相关规范，在幕墙中应使用高密度无石棉纤维水泥板。
2、性能参数
2.1外观质量
表面应平整，平整度不应大于1.0mm/2m，不得有裂纹、分层、脱皮、起鼓等缺陷;掉边深度≤5mm;掉角长度方向≤20mm，宽度方向≤10mm，一张板≤1个;边缘垂直度不应大于2mm/m。
2.2物理性能
用于物理性能检验的纤维水泥板，不应经防水或涂装处理;幕墙用纤维水泥板在使用前，必须经六面防水处理和涂装处理。
2.3力学性能
2.4材料检验
幕墙构件安装前应进行检验，不合格的构件不得安装使用。水泥纤维板应有明确的标志、质保年限、合格证等。
合格证中出厂检验，包括：外观质量、形状偏差、尺寸偏差、抗折强度、吸水率、表观密度。正常生产时，每12个月进行一次型式检验，包括：石棉成分、外观质量、形状偏差、尺寸偏差、表观密度、吸水率、湿胀率、不透水性、不燃性、抗折强度、抗冲击性、抗冻性、导热系数、热雨试验、热水试验、浸泡-干燥性能。
2.5耐候密封胶的选择
对于打胶密封的水泥纤维板幕墙，应选用符合国家标准《石材用建筑密封胶》GB/T23261-2009性能要求的密封胶，该标准的规范性附录A“石材用建筑密封胶与接触材料的污染性试验方法”适用于所有弹性密封胶和任何多孔性基材，使用中应根据不同的面板材料选用合适的密封胶材料，并应通过密封胶与接触材料的污染性试验。
水泥纤维板既可选用硅酮密封胶，也可采用聚氨酯类密封胶。硅酮密封胶固话时不起泡，能与混凝土牢固黏结，主要是其耐候性、耐酸碱性好，耐湿热，耐老化、变形能力强，且当胶层厚时完全固话很困难，易产生油状渗析物;聚氨酯粘接强度高，耐酸碱，耐候性一般，其固化产生气泡甚至裂纹，另外，其固化速度慢，表面容易发黏，不能长期耐湿热和耐老化
石材幕墙分格一般较小，因此石材幕墙用硅酮耐候密封胶位移能力25级一般能满足要求，而打胶密封的纤维水泥板幕墙往往分格较大，需选用位移能力等级较高的水泥纤维板专用耐候密封胶。
3、安装构造
3.1一般规定
水泥纤维板幕墙的应用高度不宜大于100m，单块板块的面积不宜大于1.5m2。设计使用年限不应少于25年。当应用高度或板块尺寸超过此范围时，应根据工程实际进行专门设计，并进行试验验证，确保满足安全性、适用性和耐久性要求。
3.2接缝设计
封闭式建筑幕墙sealedcurtainwall，要求具有阻止空气渗透和雨水渗漏功能的建筑幕墙，包括注胶封闭式和胶条封闭式建筑幕墙。
开放式建筑幕墙openjointcurtainwall，不要求具有阻止空气渗透和雨水渗漏功能的建筑幕墙，包括遮挡式和开缝式建筑幕墙。
纤维水泥板是含有有机合成纤维或纤维素纤维的吸水率较高的高压蒸汽养护的水泥板材，属于容易吸收水分的多孔材料，优先考虑开缝式做法，做好防护处理也可采用封闭式。纤维水泥板的加工应采用专用设备并在工厂进行，加工后的板材边缘需密封处理达到防水要求，并存放在干燥、通风防雨的环境，防止受潮。
选用封闭式做法的水泥纤维板，需要注意接缝密封材料的选择，既要有利于界面粘结，保证粘结有效，又要防止密封材料中的有机物渗入，污染板材。需满足规范《石材用建筑密封胶》GBT 23261-2009中的规定。
3.3连接构造
面板连接形式：通长挂件支撑连接、背栓支撑连接、穿透支撑连接。
通长挂件连接：沿槽口全场的应力分布不均匀，考虑应力集中的影响，对槽口及挂件的抗剪能力进行验算。槽口不得有损坏或崩裂现象。
背栓支撑连接：板材厚度不小于12mm，背栓中心线与面板端部的距离不小于50mm且不大于边长的20%。背栓间距离不宜大于1000mm，槽深不小于6mm。做法类似于石材幕墙。
穿透支撑连接：穿透整个板厚的不锈钢螺钉、螺栓、铆钉等固定于龙骨上，板材厚度不小于8mm，不锈钢螺钉、螺栓、抽芯铆钉的直径不小于5mm。边缘连接点的位置，平行于支撑框架方向到板边的距离不宜小于80mm，垂直于支撑框架方向到板边的距离不宜小于30mm，且不宜大于160mm。8mm厚纤维水泥板的连接点间距不宜大于800mm。连接构造简单，造价较低，但会外露钉头，对龙骨板材的平整度要求较高，如下图1、图2：
4、高密度水泥纤维板的安装工艺
高密度水泥纤维板做外墙装饰板的主要功能是装饰和保护建筑物的外墙面，使建筑物的外貌整洁美观，该板材是以水泥纤维板作为基材二次加工的成品外墙板。同时也具有保护外墙不受介质侵蚀，达到延长使用寿命的目的。因此，用高密度水泥纤维板外墙装饰板注意以下几点：
安装前需保证设计图纸审核无误，负责人签字确认。挂件等样品经过相关试验检测，满足国际规范及设计要求。专人负责收货管理，认真检查核对材料的规格、型号、颜色与设计要求一致。严重缺陷板块不可使用，裂纹、掉脚等需修理后使用。对施工人员进行技术交底，大面积施工前先做样板，经质检合格后方可大面积施工，现场需严格按图施工
纤维水泥板的质量标准：材料的品牌、规格、性能等级应符合产品标准、设计要求和技术规格书要求;立面分格、颜色、造型、允许偏差符合设计要求;表面平整、无裂缝、无污染，接口严密、安装牢固，注胶应饱满、密实、连续无气泡、横平竖直、深浅一致、宽窄均匀;
高密度水泥纤维板的安装工艺：清理结构表面、现场结构放线、沿顶龙骨、沿地龙、横撑龙骨、竖龙骨安装、板面水平垂直度调整，板面层清理。龙骨的间距布置要合理，龙骨的焊接要平整，并注意水泥纤维板的抬放，腔体缝隙要经过专业的处理。
高密度水泥纤维板安装方法说明：隔墙安装说明;轻钢龙骨骨架;放样弹线;用射钉或碰撞螺钉将天地龙骨分别固定在地板与顶部楼板;将竖龙骨按设计要求排列好，并安装好横撑龙骨。
高密度水泥纤维板板材封装固定：先将板材切割之所需要求;板材以错峰的方式用自攻螺钉固定在龙骨上，自攻螺钉间距一般为200-250mm左右，需沉入板面0.5mm;注意板与板之间需要留5-7mm左右缩缝;在板材封装固定之前，视需要可在龙骨骨架空骨部置入玻璃棉或岩棉等加强隔音，防水效果。
吊顶板/水泥纤维板的安装方法说明：进行吊顶放线，确定吊杆的固定位置，吊杆中心距一般为1200mm;用吊件将吊杆与龙骨链接固定，并使主龙骨保持水平;用挂件将次龙骨垂直固定在主龙骨上，次龙骨轴中心距为612mm;按需要装好横撑龙骨，横撑龙骨中心距为1224mm;将板用自攻螺钉固定在龙骨上并做好接缝处理。
安装完成后的板面应及时做好保护，防止污染;及时清理相邻板块的污物。
5、优点及缺点
5.1优点
装饰性：既可以是质朴的清水混凝土效果又可以是纹理质感丰富、色彩多样的立面效果。表面处理丰富涂层水性涂料，真石漆等，工厂喷涂耐久性较好。另有厂家有通体式板材，自洁功能板材。
安全环保：在国家节能减排、绿色环保的政策要求下，此种新型幕墙板材料将得到更为广泛的应用。
防火不燃：水泥纤维板不燃A级，火灾发生时板材不会燃烧，不会产生有毒烟雾;导电系数低，是理想的绝缘材料。且导热系数低、隔热性能好。
防水防潮：在半露天和高温度环境，仍能保持性能的稳定，不会下陷或变形。在露天和高湿度地区，湿涨率、干缩率保持稳定，防水、防潮性能极佳。
隔热隔音：水泥纤维板重量轻、强度高、韧性好、导热系数低，有良好的隔热保温性能，产品密度高、隔音好，可满足各类隔声要求的墙体及屏障。
寿命超长：水泥纤维板，改善了产品的干缩湿涨能力及强度，耐酸碱、耐腐蚀、也不会遭潮气或虫蚁等损害，而且强度和硬度随时间而增强，保证有超长的使用寿命。具有优异的耐候性、抗冻融、抗日照、抗雨、抗酸雾良好性能。
施工简易：水泥板加工方便、施工快捷，易于钻、刨、锯、粘等工艺。干作业方式，龙骨与板材的安装施工简单，速度快。深加工的产品也具有施工简便及性能更优的特点。
可加工及二次装修性能好: 可根据实际情况进行锯切、钻孔、雕刻、钻钉、涂饰。
5.2缺点
纤维水泥板多为平板，除特殊半径较大的圆弧可以现场折弯，板规格最大3.6m2，单边尺寸小于1.22m。但高密度的水泥板比较容易产生变形。技术参数、规范、案例较少，生产厂家较多但质量参差不齐。
6、水泥纤维板外墙设计及要点
6.1水泥纤维板外墙分格设计
影响水泥纤维板外墙分格设计的因素大致有以下几点：
1、 设计师对整个外立面的要求及水泥纤维板外墙的室内外效果
2、 土建结构的特征尺寸
3、 防火分区
4、 对水泥纤维板外墙框架的力学要求(选取较小合理的型材截面)
5、 合理的安装工艺性
日常设计中，我们分格设计遵循的一般原则如下：
1、 符合美观要求：排版时应该尽量满足整体协调美观的要求，应该跟随时代潮流增强艺术性。
2、 符合技术要求：水泥纤维板原始尺寸一般为1220*2440，排版时，宜尽量在此尺寸范围内进行板材的裁切加工，满足安装技术要求，并且争取提高板材的利用率，同时考虑与其他材料之间的衔接关系，确保安装安全可靠。
3、 符合功能要求：排版设计时，应该考虑人体学原理，以满足舒适性、品质与个性等方面的功能要求，如根据人脚面高度及行为习惯，墙面踢脚板一般设计高度为：80-200mm。根据人的身高，墙裙的高度一般为：800-1000mm等等。另外，还有管线、悬挂物、广告位等等的设置，在排版时也应有所考虑。
水泥纤维板材具有可以自由切割的特点，因此排版时，在充分考虑前述原则的基础上，可以自由发挥无限创意，实现无数可能。
7、结语
纤维水泥板及其他人造板材因缺乏项目实例及性能参数指标,在幕墙应用中使用及发展受到阻碍，但随着相关规范的完善及项目经验的积累，必将得到更好的发展。幕墙材料的选用是保证幕墙可靠性的基础，设计师在幕墙设计使用过程中应严格遵照规范要求，并对厂家的产品质量与生产技术、管理水平严格管控，从而保证幕墙材料在美观的同时具备应有的安全性。
参考文献：
[1].《人造板材幕墙工程技术规范》JGJ 336-2016
[2].《外墙用非承重纤维增强水泥板》JGT396-2012
[3].《纤维水泥平板》JCT 412-2018
[4].《石材用建筑密封胶》GBT 23261-2009
作者单位：上海高昕节能科技有限公司
作者：马丹
来源：2021论文集
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