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  • 幕墙干挂用石材养护综合性能试验方法
  • 发布时间:2014-8-26
  • 【学员问题】幕墙干挂用石材养护综合性能试验方法?

      【解答】石材是天然产品,每一种石材都是独一无二的,都有其自身特有的物化性能。石材暴露在在空气中,经过风化作用,其强度会发生衰减,某些石材的强度甚至会衰减70%.若设计时对石材的性能没有充分掌握,将会给建筑物安全使用带来很大隐患。为有效地控制幕墙干挂用石材的安全性,必须全面掌握石材的性能,这就需要制定一个综合的石材试验方案。本文参考与石材试验相关的中国GB标准、美国ASTM标准,欧洲EN标准,介绍干挂石材的主要性能指标,包括石材的抗压缩强度、抗弯曲强度、体积密度及吸水率、抗盐析试验、断裂模数、冻融循环试验和岩相分析以及相应的试验方法。

      2、石材试验方法

      2.1压缩强度

      石材的压缩强度是根据中国国家标准GB/T9966.1—2001《天然饰面石材试验方法第1部分:干燥、水饱和、冻融循环后压缩强度试验方法》确定的。本试验中试件尺寸:边长50mm的正方体或Φ50mm×50mm的圆柱体,在试验机上对试件加载直至破坏。石材试件的压缩强度为施加的最大荷载除以试件的受荷面积。通过对石材进行试验表明:石材在潮湿状态下的压缩强度与干燥状态下不同,石材受荷方向平行于纹理方向时的压缩强度与垂直于纹理方向时也不同,石材冻融循环后压缩强度的会产生变化,这些均取决于石材的种类。因此,石材的压缩强度应在所有的5种状态下进行:潮湿与干燥,受荷方向平行于与垂直于石材的纹理方向,冻融循环后的压缩强度。

      2.2弯曲强度

      弯曲强度是用于进行石材结构计算的控制性指标,它直接影响干挂石材厚度的选择及固定体系的确定。石材的弯曲强度是根据中国国家标准GB/T9966.2—2001《天然饰面石材试验方法第2部分:干燥、水饱和弯曲强度试验方法》确定的。该试验是对从一块石材大板上切取的石材试件进行四分点加载,逐渐增加荷载直至试件破坏,记录所施加的最大荷载并计算试件破坏时的弯曲应力。对4种试验状态(潮湿与干燥;受荷方向平行于与垂直于石材的纹理方向)中的任何一种,重复5次这样的试验。

      GB/T9966.2—2001允许进行试验的石材厚度的按照实际情况确定。当试样厚度(H)≤68mm时宽度为100mm;当试件厚度>68mm时宽度为1.5H.,要求试件的两个受力面应平整且平行。试件不得有裂纹、缺棱和缺角。大量试验数据表明,GB/T9966.2—2001所测出的弯曲强度能很好地代表整块干挂石材板的弯曲强度。

      2.3体积密度及吸水率

      石材的吸水率和体积密度是根据中国国家标准GB/T9966.3—2001《天然饰面石材试验方法第3部分:体积密度、真密度、真气孔率、吸水率》确定的。

      该试验,先称石材试件干重;然后将试件浸泡在水中达到饱和,称其在水中的浮重;将其从水中取出在空气中称饱和时的湿重。通过比较石材试件的干重、饱和湿重及其在水中的浮重,可以算出石材试件吸收的水重及石材试件的体积密度。对每一种准备使用的石材,取5个试件为一组进行试验,试件尺寸为边长50mm的正方体或直径、高度均为50mm的圆柱体。建筑饰面石材的体积密度和吸水率是一个非常重要的性能指标,它说明了石材的密实度。一些吸水率较大,体积密度较小的石材内部有许多孔洞,当经过大雨和大雪之后,吸收了大量的水分,这些水分残留在孔洞内部,不能及时排出;若此时外界环境温度突然下降,石材体内的水分将会受冻膨胀,导致孔洞变大,产生裂缝,强度变低,产生严重的安全问题。

      2.4、抗盐析试验

      抗盐析试验是参考BSEN12370:1999(天然石材抗盐析试验方法)确定的。BSEN指定试验的石材试件尺寸60mm×60mm×60mm的立方体,试样表面不得有缺棱和缺角。先称石材试件干重,然后放入浓度为14%的Na2SO4溶液的容器内,使试样的最上面与液面的高度为(8±2)mm,盖上盖子。将试样浸泡在溶液中至2小时,保持温度为(20±0.5)℃。将试样置于(105±5)℃的干燥箱中干燥,干燥箱在干燥初期应保持一定的湿度,可在开始升温前放300mL水(125升干燥箱),保持30min后放试样,在10~15小时内升温至105℃,保持干燥16小时,在(2.0±0.5)小时内冷却至室温。再将试样置于Na2SO4溶液中,15个循环后称重,除非15个循环内试样已破坏,否则将试样从干燥箱中取出并置于水中(23±5℃)(24±1h),用流动水清洗后再干燥至恒重。如实验中有中断,试样应置于105℃的干燥箱中。测定试样的质量损失率,每组6块。盐结晶作用使石材质量损失,将石材由大块变成小块以致完全破裂。抗盐析试验能很好的反映盐结晶作用对石材性能的影响。

      2.5、断裂模数

      断裂模数是通过美国标准ASTMC99(石材断裂模数标准试验方法》确定的。ASTM指定试验的石材试件尺寸为4in×8in×2.25in(101.6mm×203.2mm×57.2mm),石材试件具有一个良好的研磨完成面,试验荷载通过单点加载施加于试件跨度的中点。ASTMC99指定,在潮湿与干燥、试件受荷方向平行于与垂直于石材的纹理方向等4种状态下都要进行试验。ASTMC99断裂模量试验与ASTMC880弯曲强度试验的主要区别在于加载系统不同,ASTMC99的加载系统为三点加载系统;而ASTMC880指定试验荷载施加于试件的两个四分点,为四点加载系统。可以看出,石材的ASTMC880弯曲强度更能代表石材真正的抗弯性能,但ASTMC99断裂模量试验更类似于石材的抗折强度。

      2.6、冻融循环

      冻融循环是参考EN12371:2001《天然石材试验方法—抗冻性能》确定的。该标准规定的试验方法的试验原理为通过将试样放入低温空气中冷冻和在水中融解循环来测试试样的抗冻性能。试样的抗冻性能由试样冻融后的弯曲强度、热冲击中的质量损失、压缩强度和外观变化几部分表示。弯曲强度试件尺寸50mm×50mm×300mm,厚度H在25mm~100mm;长度为6Hmm;宽度为50mm~3Hmm之间,试样数量21块;热冲击中的质量损失试件尺寸200×200×20(mm),数量15块;压缩强度试件尺寸直径是(70±5)mm、高度为(70±5)mm或直径为(50±5)mm、高度为(50±5)mm.试样的形状也可以为边长为(70±5)mm或边长为(50±5)mm的立方体,数量13块;外观变化试件尺寸50×50×300(mm),并且试样应平行于层理面,试件数量13块。欧标的冻融试验考虑的参数比较多,要求比较严格,能很好的反应石材的长期物化性能的变化,为幕墙干挂石材的耐久性数据提供有效的保证。

      2.7、岩相分析

      岩相分析是参考欧洲EN12407:2000《天然石材试验方法—岩相分析》确定的。

      岩相分析分为肉眼观察描述和微观观察描述。EN指定的样品试件尺寸为33mm×20mm;如有需要大尺寸试样,试样尺寸可以为75mm×50mm和能够代表代检矿物的特征,制作一个或多个样品薄片(0.030±0.05mm)。肉眼观察描述包括构造特征、粒径状况、表面状况、是否存在风化和蚀变的痕迹、是否存在大化石和是否存在铁镁矿物侵蚀的痕迹。微观描述包括微观构造特征、组分、矿物质和颗粒状况(体积百分属、晶形、风化和蚀变痕迹等)。天然石材的岩相分析能够表现岩石的某些特征,这些特征与其物化性能密切相关,并有助于解决一些实际问题。

      以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
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