幕墙材料的性能,一、幕墙材料分类及基本要求,1. 幕墙材料分类 材料是保证幕墙质量和安全的物质基础。幕墙所使用的材料，概括起来，基本上可有四大类型, 即：骨架材料、板材、结构粘结及密封填缝材料、五金配件等。 骨架材料主要有铝型材和钢材两种。 板材主要有玻璃、铝板、石材、不锈钢板、陶板、千思板彩钢板、阳光板等。 结构粘结及密封填缝材料主要包括硅酮结构胶、耐候密封胶、间隔双面胶带、密封胶条、泡沫棒、 保温岩棉等。 五金配件主要包括开启附件、预埋件、转接件、连接件等。,2. 对幕墙材料的基本要求 2.1 符合相应规范及标准 幕墙材料绝大部分国内都能生产，而且大部分都有国家标准或行业标准，但是，由于生产技术和管理水平的差别，市上同种类材料质量，由于生产厂家不同质量差别也很大。作为建筑外围护结构的幕墙，虽然不承受主体结构的荷载，但处于建筑物的外表面，除承受本身的自重外，还是承受风荷载、地震作用和温度作用的影响。因此，要求幕墙必须安全可靠，要求幕墙使用的材料都应该符合国家或行业标准规定的质量指标，少量暂时还没有国家或行业标准的材料，可按国外先进国家同类产品标准要求，生产企业制订企业标准作为产品质量控制的依据。总之，不,合格的材料严禁使用，必须具有出厂合格证。 2.2 具有耐候性和耐久性 幕墙处于建筑物的外表面，经常受自然环境不利因素的影响，如日晒、雨淋、风沙等不利因素的侵蚀，因此，要求幕墙材料要有足够的耐候性和耐久性。具备防风雨、防日晒、防盗、防撞击、保温隔热等功能，因此，所用金属材料和金属零配件除不锈钢和耐候钢外，钢材应进行热浸镀锌处理、无机富锌涂料处理或采取其他有效的防腐措施，铝合金材料应进行表面阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂或氟碳漆喷涂处理，以保证幕墙的耐久性。,2.3 具有不燃性和难燃性能 幕墙无论是在加工制作还是在安装施工中，还是在交付使用后，防火都十分重要，因此，应尽量采用不燃材料和难燃材料，但目前国内外都有不少材料还是不防火的，如双面胶带、填充棒等都是易燃材料，因此，在安装施工中应倍加注意，并要有防火措施。,二、骨架材料,幕墙所采用的骨架材料主要有两大类，一种是铝合金型材，一种是钢材。主要用于制作幕墙框架（也称幕墙龙骨）和面材板块的副框。一般来讲，铝合金型材用做玻璃、铝板幕墙的龙骨和副框，钢材则用做石材幕墙的龙骨。 1.铝合金型材 铝是继钢之后当今在建筑业中使用最多的金属结构材料。在建筑业中用铝的主要项目是铝门窗、幕墙。 铝材具有良好的材料性能，例如密度较小（2710kg/m3）、强度适宜、化学稳定性好、易于保持清洁、电导率高、辐射性能良好，适合于阳极氧化，而且容易加工。,铝通过添加剂诸如镁（Mg）、锰（Mn）、铜（Cu）、硅（Si）和其它一些元素可以很大范围内改变铝的性能，制成多种性能优越的铝合金材料。 1.1 铝合金型材形成的过程 1.1.1 铝钒土纯铝 纯铝是通过两级提炼法从矿石中提取的，第一级提炼法叫作“巴伐利亚提炼法”，此法是用化工程序从铝钒土中提炼出氧化铝粉。每两吨铝钒土可提供一吨氧化铝。第二级叫熔融电解，就是把氧化铝投入高温熔池中融化，并接通电流使它分解为氧和铝。每二吨氧化铝可提取一吨纯铝。纯铝也叫电解铝，其纯度在百分之九十九点五到九十九点八之间，这是冶炼铝的最终产品。,1.1.2 纯铝铝合金型材 程序如下 1.1.2.1 铸造 幕墙型材一般采用6063T5 牌号的铝镁硅合金。其生产工艺是在纯铝锭的溶液中添加所需的化学成份，并连续铸成各种规格的铝合金棒材。考虑到化学成份对机械性能的影响，有必要把镁和硅的含量比，调整到1.73：1。特别是过剩的镁会降低铝合金材料的强度；过剩的硅有损于铝的挤压性能和电解着色性能，过少的硅将会降低型材的机械性能；含铁成份过多，挤压型材表面会粗糙，会影响氧化膜的光泽，加大着色的色差，必须严格控制铁的含量，使之降到最小范围内；锌、铜含量过高，将对氧化膜,外观质量有明显降低，因此在熔铸时调整化学成份就必须严格按要求进行。 1.1.2.2 均化处理 均化处理是为了使材料具有良好的机械性能和表面质量（包括着色表面质量）。均化处理的加热温度为560-580。最短的保温时间为6 小时，冷却速度为200/小时以上。 1.1.2.3 挤压型材 挤压速度：一般挤压实心型材，挤出的型材速度在 40 米/分左右，空心型材在20 米/分左右。 冷却速度：一般是以T5（RCS）来处理，进行强冷，以 100-155/分的冷却速度进行冷却，厚度太大时，,会使冷却减慢，这时需采用水冷或液氮冷却。但使用水冷会使型材变形，给校正增加困难。 人工时效处理：6063 铝合金为时效硬化型铝合金，以提高型材的机械性能为目的，进行人工时效处理，将硬合金元素Mg2Si 固熔体，在170-200之间，加热一定时间后很均匀地析出。工艺参数：18010 小时，其中加热升温2 小时。 挤压比：即挤压筒直径大小面积与型材断面面积之比，一般取15-35，型材外轮廓即外圆尺寸应小于挤压筒直径。1.1.2.4 表面处理 表面处理的作用：,提高表面耐腐蚀性能，保持表面光泽不易划伤。 使型材表面具有坚固的抗风化性能，保持型材表面的美观。 满足建筑艺术色彩的要求，使建筑长期具有魅力的外观。 表面处理的方法： a) 阳极氧化： 以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金阳极氧化处理。常用的方法是直流电硫酸阳极氧化法工艺过程：表面预处理阳极氧化沸水封孔 。,b) 电解着色： 电解溶液中的金属离子渗到膜孔隙底部还原沉积而使膜层着色的方法，称为电解着色法,也称二次电解法。 工艺过程：表面预处理直流电硫酸阳极氧化电解着色沸水封孔或电泳涂浸。 c) 电泳涂漆： 以阳极氧化（着色）后的制品作为阳极，铝或不锈钢为阴极，置于热固化型丙烯酸透明树脂溶液中，在外电场的作用下，带负电荷的涂料粒子向制品移动，从而在其表面形成一层带有胶粘性的漆膜。 工艺过程：表面预处理阳极氧化电解着色电泳涂漆,d) 粉末喷涂： 把干燥粉状物吸附于金属工件表面，经过200左右高温烘干后，粉状物固化成为一定厚度的坚固光亮的涂层。主要成份：环氧树脂、聚氨脂及它们之间的不同组合。 工艺过程：铝型材经过表面预处理，然后在铬酸盐溶液中进行化学氧化；清洗干燥后进入喷粉室，在强电场（40-100KV）中，通过喷枪（0.1-0.8*10pa）将带负电荷的粉末均匀地喷涂在型材表面上，所以能保持长时间粘合并能达到100m 厚。最后在烘干固化室固化，这种涂层抗蚀性、耐热性、硬度都很高，色泽鲜艳、颜色多达几十种，成本较低。,e) 氟碳漆喷涂： 在铝合金基材上喷涂氟碳树脂，并经高温烘干，在铝合金基体表面上形成固化的氟碳漆保护膜，氟碳树脂也就是聚偏二氟乙烯漆，氟碳树脂的化学结构是以氟、碳化学键结合的，这种短键性质的结构至今被认为最稳定、最牢固的结合，因此，氟碳喷涂漆膜在机械性能方面具有优异的耐磨性、抗冲击性，特别是在恶劣气候和环境下更显示出长久的抗褪色性、抗紫外线、抗粉化性及耐化学腐蚀性能，并可制成多种颜色。常用的PVDF 树脂主要品牌有kynar500 和Hylar5000 两种。 工艺过程：氟碳喷涂工艺流程一般要经过表面预处理、多层喷涂、流平、烘烤固化、冷却、检验、卸件等工序。,1.2 型材材质标准 1.2.1 规范标准： 根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003 规定： 玻璃幕墙采用铝合金材料牌号所对应的化学成份应符合现行国家标准变形铝及铝合金化学成份GB/T3190 的有关规定，铝合金型材质量应符合现行国家标准铝合金建筑型材GB/T5237 中规定，型材尺寸允许偏差应达到高精级或超高精级。玻璃幕墙铝合金型材采用阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂进行表面处理时，应符合现行国家标准铝合金建筑型材GB/T5237 规定的质量要求，铝合金型材表面处理层的厚度应满足规范要求。1.2.2 型材的合金牌号、状态及表面处理方式（见规范要求，此处不详细叙述）,1.2.3 型材尺寸允许偏差等级： 型材尺寸允许偏差等级分为普通级、高精级、超高精级三个等级。 1.2.4 型材的化学成分（见规范要求，此处不详细叙述） 1.2.5 力学性能（见规范要求，此处不详细叙述） 1.2.6 表面质量 型材表面应清洁，不允许有裂纹、起皮、腐蚀和气泡。 型材表面不允许有腐蚀斑点，电灼伤黑斑，氧化膜脱落等缺陷；非装饰面上允许存轻微的着色不均（不均度由供需双方协商），允许距型材端头80mm 内局部无膜。 型材表面允许有轻微的压抗、碰伤、擦伤和划伤，其允许深度（mm）,T5 装饰面0.03，非装饰面T50.07； T6 装饰面0.06，非装饰面T60.10 ； 由模具造成的纵向挤压痕，6063 和6063A 铝合金模具挤压痕深度不得超过0.03mm。 1.2.7 阳极氧化膜厚度级别应符合以下规定。 级别AA10，平均膜厚不小于10m，局部膜厚不小于8m； 级别AA15，平均膜厚不小于15m，局部膜厚不小于12m； 级别AA20，平均膜厚不小于20m，局部膜厚不小于16m；,级别AA25，平均膜厚不小于25m，局部膜厚不小于20m； 1.2.8氟碳漆喷涂膜厚 氟碳漆喷涂膜厚度应符合以下规定二涂 平均膜厚30m，最小局部膜厚25m；三涂 平均膜厚40m，最小局部膜厚34m；四涂 平均膜厚60m，最小局部膜厚55m； 1.2.9型材物理性能（见规范要求，此处不详细叙述）,2.钢材 2.1 幕墙用钢材类型比较大的幕墙工程都要以钢结构为主骨架，铝合金幕墙与建筑的连接构件大部分也采用钢材，钢材主要以碳素结构钢Q235B 为主，也使用低合金钢和耐候钢。 用于幕墙的钢材主要有槽钢、工字钢、方钢、角钢等。具体规格与型号应由计算决定。 2.2 钢材性能 2.2.1 强度 钢材的强度指标有比例极限p、弹性极限e、屈服点fy 和抗拉强度fu。前三个指标实际上可用屈服点fy 作为代表，设计时可认为这是钢材可以达到的最大应力值。抗拉强度fu 是钢材在破坏前能够承受的最大应力值。,2.2.2 塑性 钢材的塑性一般是指当应力超过屈服点后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。衡量钢材塑性好坏的主要指标是伸长率 和断面收缩率。在测量时，断面收缩率容易产生较大的误差。因而在钢材标准中常采用伸长率来表示塑性。 2.2.3 韧性 钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也表示钢材抵抗冲击荷载的能力，与钢材的塑性有关而又不同于塑性，它是强度与塑性的综合表现。韧性指标是由冲击试验获得的，它是钢材在冲击荷载作用下是否出现脆性破坏的重要指标之一。,2.2.4 可焊性 钢材的可焊性是指在一定的工艺和结构条件下，钢材经过焊接后能够获得良好的焊接接头的性能。可焊性分为施工上的可焊性和使用性能上的可焊性。施工上的可焊性是指焊缝金属产生裂纹的敏感性以及由于焊接加热的影响使近缝区钢材硬化和产生裂纹的敏感性。可焊性好提指在一定焊接工艺条件下焊缝金属和近缝区的钢材均不产生裂纹的性能。 使用性能上的可焊性是指焊接接头和焊缝的缺口韧性（冲击、韧性）和热影响区的延伸性（塑性）。要求焊接构件在施焊后的力学性能不低于母材的力学性能。 2.2.5 冷弯性能 冷弯性能是指钢材在冷加工（在常温下加工）产生塑,性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。钢材冷弯性能是用冷弯试验来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，并显示其缺陷的程度。冷弯性能合格是一项衡量钢材力学性能的综合指标。2.2.6 耐久性能 影响钢材使用寿命的因素较多，主要是由于钢材的耐腐蚀性较差，因此必须采取有效的防腐措施。随着时间的增长，钢材的力学性能有所改变，出现所谓“时效”现象。根据结构的使用要求和所处的环境条件，必要时对钢材进行快速时效后测定钢材的冲击韧性，以鉴定钢材是否适用。钢结构在多次重复荷载或交变荷载的作用下，虽然钢材应,