幕墻飾面石材的物理化學(xué)及力學(xué)性能分析

1、幕墻飾面石材的物理化學(xué)及力學(xué)性能分析幕墻飾面石材的物理化學(xué)及力學(xué)性能分析本文對(duì)幕墻用飾面石材的物理化學(xué)和力學(xué)性能進(jìn)行了初步分析，并用有限元方法對(duì)石材單本文對(duì)幕墻用飾面石材的物理化學(xué)和力學(xué)性能進(jìn)行了初步分析，并用有限元方法對(duì)石材單元內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行了理論計(jì)算，指出了選擇飾面石材時(shí)的注意事項(xiàng)。元內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行了理論計(jì)算，指出了選擇飾面石材時(shí)的注意事項(xiàng)。幕墻用飾面石材的選擇主要取決于工程實(shí)施所在地的氣候條件和空氣中的污染介質(zhì)情況。當(dāng)污染介質(zhì)與水和空

2、氣混合時(shí)，便會(huì)形成腐蝕性的化合物。而石材的表面往往存在裂紋，如孔洞和裂縫。這些裂紋或是天然形成的，或是由于加工過程（如加熱、鑿打、夾固等）而引起，或是由于礦石的化學(xué)組織發(fā)生變化而引起。腐蝕性的物質(zhì)通過表面裂紋進(jìn)入石材內(nèi)部，對(duì)石材產(chǎn)生破壞。同樣，水可以通過裂縫進(jìn)入石材內(nèi)部，在寒冷的氣候條件下，會(huì)產(chǎn)生頻繁的冰凍和解凍過程，這必然導(dǎo)致石材裂縫擴(kuò)張，使水滲透到石材的更深層，從而加速了石材的破損。緩慢而持續(xù)的化學(xué)腐蝕加上板材的物理機(jī)械損傷，致使破

3、損不斷加劇，使板材不斷喪失抵抗力。當(dāng)板材較薄和微觀裂紋相對(duì)其厚度尺寸可比時(shí)，這種現(xiàn)象就越突出。幕墻所受載荷主要的也是最危險(xiǎn)的是風(fēng)載荷，因?yàn)殡S著飾面石材厚度的減少，風(fēng)可在飾面上產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力。一旦作用于飾面上的載荷已經(jīng)確定，即便根據(jù)單個(gè)板材的尺寸和要采用的固定系統(tǒng)來檢測(cè)其固定點(diǎn)處的整體和局部壓力，固定系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生彈性變形，彈性變形將使固定點(diǎn)偏離了理論上計(jì)算位置，從而使固定溝槽的邊緣超載。在選用石材時(shí)，應(yīng)充分考慮氣候、環(huán)境和載荷條件，仔

4、細(xì)、精確分析材料的物理化學(xué)性能和力學(xué)性能，并根據(jù)石材特性和受力情況確定合適的幅面和厚度尺寸。本文對(duì)石材的物理化學(xué)和力學(xué)性能進(jìn)行了初步分析。并用有限元法對(duì)石材單元內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行了理論計(jì)算。1實(shí)驗(yàn)方法對(duì)于天然石材的物理化學(xué)性能，各國均制定了有關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法的標(biāo)準(zhǔn)，最常用的有ASTM（美國材料實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）、BS（英國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）和DIN（德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），我國也制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。表1是依據(jù)美國的ASTM標(biāo)準(zhǔn)及我國相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)給出的天然石材性能的測(cè)試

5、項(xiàng)目和方法。由表可知，在各類測(cè)試方法中，只有一項(xiàng)即耐候性實(shí)驗(yàn)方法（ASTMC217）是用來評(píng)價(jià)石材在類似的氣候條件下的化學(xué)性能，其余幾項(xiàng)均是用測(cè)定石材的物理和力學(xué)特性來得到數(shù)據(jù)的。通過這些實(shí)驗(yàn)，我們可以獲取有關(guān)石材性能方面及其破損情況的信息，同時(shí)也可以用它來評(píng)價(jià)應(yīng)用特殊的表面加工方法的可行性。在采取各類復(fù)雜的或先進(jìn)的加工方法來加工石材制品時(shí)，不能只考慮美感和藝術(shù)性而忽略加工過程對(duì)石材物理性能的影響。這一點(diǎn)應(yīng)該引起我們的重視。表1測(cè)試方法

6、ASTM試驗(yàn)內(nèi)容我國對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)內(nèi)容ASTMC97GB9966.3體積密度、真密度、真空氣孔率、吸水率圖22.3吸水率試驗(yàn)和循環(huán)冰解凍后的強(qiáng)度試驗(yàn)由前述試驗(yàn)可知，減少板材厚度必然引起彎曲應(yīng)力和拉伸應(yīng)力增大，使板材強(qiáng)度降低。在冰凍解凍過程中，風(fēng)載荷作為一個(gè)主要載荷，其影響力會(huì)大大提高。由于石材的抗拉強(qiáng)度要比抗壓強(qiáng)度低，（抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比有時(shí)甚至小于120），如果該材料吸水率高，且使用寒冷氣候下，其彎曲強(qiáng)度將會(huì)更低。實(shí)驗(yàn)證明，寒冷條件

7、下的材料彎曲強(qiáng)度回減小20%以上。對(duì)于天然石材在頻繁冰凍、解凍后的反應(yīng)情況，我們可作以下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。在頻繁冰凍、解凍后石材的殘余抗彎強(qiáng)度；在頻繁冰凍、解凍后，在板材固定點(diǎn)周圍的殘余靜剛度。由于溫度的循環(huán)變化，在板材上作用著交變應(yīng)力，使材料逐漸變形。時(shí)間長了，最終會(huì)使板材遭到破壞。通常條件下，板材表面產(chǎn)生小裂紋，材料的靜剛度大大減小，安全水平明顯降低。2.4天然石材化學(xué)性能淺析花崗石主要來自于巖漿巖及部分火山巖與變質(zhì)巖，它們主要是由鎂

8、、鐵、鈣、鈉、鉀的碳酸鹽和鋁硅酸鹽類以及少量鈦、錳、鐵氧化物組成。大力士包括各種各種碳酸鹽或鎂質(zhì)硅酸鹽巖，它們的主要礦物組成是各種方解石、白云石或蛇紋石。對(duì)于石材來說，對(duì)其影響最大的氣體是SO（主要來自于使用石油或煤炭作能源的工礦企業(yè)生產(chǎn)的污染）NO（主要來自交通污染）。在工業(yè)污染區(qū)，空氣中的SO和NO、CO等氣體與水溶解粘附于碳酸鹽石材表面，可反應(yīng)生成可溶性鹽或微溶鹽。這些腐蝕性的鹽類或是被雨水沖走?；蚴俏交覊m在石材表面形成堅(jiān)硬而骯