植钉锚固砂岩施工技术

杜彬彬 王左同 邓磊 张晓波

摘 要：本文针对植钉锚固挂贴施工工法的特点、工艺原理、工艺流程、操作要点及材料设备要求、质量控制等进行阐述。

关键词：特点；原理；流程；操作要点；材料设备；质量控制

Abstract: This paper stud anchor hanging construction characteristics, process principle, process flow, operation points and the materials and equipment requirements, quality control and so on.

Key Word：Characteristics; Principles; Process; Operation; Materials and equipment; Quality control

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

引言

砂岩按常规施工方法是通过支承装置将砂岩安装在金属框架（立柱、横梁）组成的支承体系上，而植钉锚固挂贴是采用不锈钢沉头螺栓和结构胶，将砂岩直接挂贴于砌体外围护墙或结构外墙面上。故植钉锚固挂贴具有省料、省工等优点，尤其适用于以蒸压加气砼等自保温砌块砌筑的框架结构填充墙，其应用前景广阔。我项目通过对砂岩植钉锚固挂贴力学性能的试验、施工工艺的研究总结，形成本工法。

技术特点

1、植钉锚固挂贴受力合理，与常规干挂施工方法相比无需金属框架支承体系，节约钢材，节省空间，经济效益显著。

2、施工方便，操作简单，减少交叉作业，施工进度快。

3、砂岩可灵活布置，装饰效果好，单块安拆、更换维修方便。

4、锚固件为不锈钢螺栓，抗腐蚀性能较优。

适用范围

本工法适用于非抗震设防地区和抗震设防烈度不大于7度地区建筑物、构筑物的砂岩安装。墙体基材可采用混凝土或采用烧结砖、混凝土砌块、蒸压加气混凝土砌块砌筑；墙体保温可选用自保、外保或内保体系；砂岩安装高度不大于28m；砂岩厚度为石材20～45mm。

四、工艺原理

1、砂岩主要通过不锈钢沉头螺栓和结构胶植钉于砌体或混凝土结构墙上，砂岩背面加工有不锈钢沉头螺栓镶嵌用的槽孔，并在砂岩背面按一定点位和面积粘贴结构胶作为辅助措施，使植钉、粘贴共同受力形成特定的挂贴工艺(图4.1)。砂岩之间缝隙用发泡条填塞，用密封胶勾缝。

2、外保温体系采用可拆卸不锈钢沉头螺栓。根据保温材料的厚度加长不锈钢沉头螺栓长度，在基层墙体植钉后，不锈钢沉头螺栓外套贴三角支撑架，使三角支撑架与不锈钢沉头螺栓组合共同受力，以增强抗剪和抗拔力。

3、单块砂岩植钉数量按式4.3进行计算确定：

n=ξWA/N(4.3)

式中 n——植钉根数；

W——风荷载设计值（KN/m2）；

A——单块饰面板面积（m2）；

N——单根植钉轴向力设计值（KN）；

ξ——钉胶组合受力系数，取ξ=0.5～1.0，植钉数量较多时取高值。

五、工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

图5.1

5.2操作要点

5.2.1施工准备

1、砂岩安装应在主体结构工程验收合格后进行。

2、组织图纸会审，根据施工图要求和墙面实际尺寸设计整体墙面、边墙角墙、门窗洞口边等部位的砂岩和植钉点布置图。

3、根据砂岩类别选用不锈钢沉头螺栓直径≥ф10。根据不同墙体基体与墙面找平层厚度确定不锈钢沉头螺栓长度。

4、进行砂岩、结构胶和不锈钢沉头螺栓等材料的进场验收工作。

5、对现场操作人员进行技术与工艺交底，并试贴做好样板墙。

5.2.2基层准备

1、按规定程序修复混凝土结构墙面的蜂窝缺陷。墙面垂直度偏差应符合《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210）要求，找平层厚度≥35mm的严格采取加强措施。

2、砖结构墙面采用水泥砂浆找平，砌体墙面采用专用砂浆找平，其强度应达到设计要求，质量应符合《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210）要求。

3、粉刷找平层有空鼓和开裂的，应查明原因进行修复。

5.2.3放样及弹线

根据砂岩的预排图，在墙面上逐层逐段放样与弹线，确定每块砂岩与植钉点的实际位置。先设置总控制点，再局部放细样。

5.2.4砂岩加工

1、确定槽位。单块砂岩面积不宜大于1.0 m2,长边不宜大于1.5m。当单块面积S＞0.8m2时，砂岩背面应设置3个植钉槽位（如图5.2.4-1）；当单块面积0.36＜S≤0.8m2时，砂岩背面应设置2个植钉槽位（如图5.2.4-2）；当单块面积S≤0.36m2时，砂岩背面可设置1个植钉槽位，设置于板中偏上50mm位置，亦可采用边沿植钉法。如图5.2.4-3。

2、槽位加工。在砂岩背面画出植钉槽位，用手提角磨机和专用钻头进行槽孔制作。方形槽口边长约25mm，槽底边长约28mm；圆形槽孔直径略大于不锈钢沉头螺栓直径5mm，但不得小于螺栓头直径，深度为板厚的2/3。如图5.2.4-4。

3、孔槽清理。钻孔开槽完毕，采用强力吹风机清理槽位粉尘，应清刷干净，严禁使用化学剂冲洗清理。

5.2.5植钉

1、定位

先在墙面待安装的第一层两端头首块砂岩的植钉位置上，各植入一个标准钉，再挂通长控制线，控制每个植钉的外露长度,使螺栓沉头端部均处在同一平面上。

2、引孔

根据已确定位置，选择直径比植钉直径D大于等于4mm钻头的电锤进行钻孔，孔深进入混凝土墙基体不小于50mm，进入砌体墙基体不小于70mm，钻孔时钻机宜略往下倾斜。引孔后，用孔刷在孔中不断循环搅动，再用强力吹风机彻底清尘，直至孔洞内完全干净,对于潮湿的孔,应进行烘干处理,可采用电吹风烘干。

3、配胶

宜选择在无尘条件的环境下进行，先用小刮刀分别取出A胶和B胶，按1：1的比例分别称量，再用小灰刀将双组分A胶和B胶放在平滑的面板上翻拌，应做到混合均匀，色泽一致后方可上胶使用，应掌握每次拌胶量以20min用完为限，对拌制好的胶要专人验收。

4、植钉

将搅拌均匀的结构胶粘剂填满孔洞及不锈钢螺栓周边，在不锈钢螺栓杆表面形成比孔洞略大些的胶团，以旋转渐进方式将满涂结构胶粘剂的不锈钢螺栓植入墙面上的孔洞中，使露在孔洞外的螺栓头与墙面上的限位通线持平，同时将挤压在不锈钢螺栓周边的结构胶用刮刀尽力挤压进孔洞缝隙中，最后将残余胶刮干净，以免干涸后影响砂岩的粘贴。见图5.2.4。

5、验收。

当植钉点结构胶完全固化后，应进行现场抗拉拔试验检验，检测数量按7.2.8条要求。检验满足要求时，方可进行现场植钉预埋的隐蔽验收。

5.2.6砂岩安装

1、安装顺序

砂岩安装工程一般采用由下向上、由两边向中间渐进的挂贴方式，并按砂岩的编号顺序进行。

2、上胶

挂贴上胶点分为粘贴点与植钉点。先采用角磨机对砂岩背面粘贴点进行毛化处理后再抹上已配制好的结构胶，粘贴点呈圆形状（直径约6cm）对称均匀分布（每公斤质量的饰面板胶粘贴总面积应≥3.0cm2），厚度控制在3-5mm。砂岩背面槽位上填注结构胶，使其呈圆锥形胶团；同时墙面植钉点处也注上胶团，保证其有效厚度3-5mm。

3、挂贴

将砂岩圆形孔槽朝上挂贴于植钉上，随后用手进行挤压并根据控制线进行校正与固定。在砂岩上口与墙面结合处用快干胶(云石胶)临时固定，相邻砂岩之间的缝隙采用同厚度的十字型塑料垫块。

4、调整

每块砂岩安装后均应进行平整度的检查，有偏差处应在结构胶凝结前及时进行调整。

5、墙体采取外保温的处理

在植钉处附加辅助三角支撑架，如图5.2.5。将3mm厚三角支撑架与100mm×100mm的1.5mm厚钢板焊接，钢板上均匀设置8个φ8的溢胶孔，用结构胶将其套贴在已植于墙上的不锈钢沉头螺栓上。待胶体固化后再在墙体上粘贴保温板，然后按上述方法进行砂岩的安装。当单块砂岩面积大于0.36m2时，砂岩背面应设置4个植钉开槽位；当单块面积不大于0.36m2时，应采用边沿植钉法。对于墙面突出≤100mm的部位，亦可按此法处理。

6、板缝处理

砂岩安装3天待结构胶粘剂完全固化后，方可进行两块板材间的缝隙处理。将聚氯乙烯发泡圆条塞进板缝，留出约5mm缝深，在缝隙两边的板面上贴上防污胶带，再注入石材专用密封胶封闭，缝隙注胶应均匀、顺直。

5.3劳动力组织

每一劳动组合为钻孔2人，植钉2人，饰面板安装3人。

六、材料与设备

6.1材料要求

1、基体混凝土强度等级应≥C20，基体砌筑材料采用自保温砌块时，砌块强度应符合《蒸压加气混凝土砌块》（GB11968）、《普通混凝土小型空心砌块》（GB8239）等相关标准规定；基体砌筑材料采用烧结砖时，烧结砖强度应分别符合《烧结普通砖》（GB/T5101）和《烧结多孔砖》（GB13544）等相关标准规定；墙体粉刷层宜采用专用抹面砂浆，抹面砂浆应符合《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》（JC890）标准的要求。

2、砂岩应符合现行国家标准《天然砂岩建筑板材》（GB/T23452-2009）、《干挂饰面石材》（JC830.1）和《建筑幕墙用瓷板》（JG/T217）的要求；砂岩应符合现行国家标准《建筑材料放射性核素限量》（GB6566）的规定，不应有崩裂、缺棱掉角、隐伤等现象。

3、结构胶采用双组份环氧胶粘剂，产品应符合现行国家标准《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》（JC887）的要求，其指标应符合下表6.1.3的要求,人工老化试验经1000h后剪切强度降低值不超过5%；产品应具有質保年限的质量证明。

表6.1.3

4、植钉用不锈钢沉头形螺栓，其材料性能应符合《不锈钢建筑型材》（JG/T73）规定，牌号为奥氏体型ocr18Ni9（使用代号为304），其中含镍量不应小于8%，含碳量应小于0.07%。

5、砂岩嵌缝密封胶条应符合现行行业标准《建筑橡胶密封垫-预成型实芯硫化的结构密封垫用材料规范》（HG/T3099）的规定；嵌缝建筑密封胶应符合现行《石材用建筑密封胶》（JC/T883）标准的要求，且应与相应的饰面板相容。

6.2设备机具

6.2.1施工机具

板材拓孔机、电动切割机、角磨机、强力吹风机、电锤、空压机、木槌、胶泥量斗（自制）、油灰刀、小灰刀、刮刀、注胶器、固定夹具、电吹风。

6.2.2检测机具

水平靠尺、水平仪、铅锤仪。

七、质量控制

7.1构造措施

1、混凝土基材的厚度h应满足《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145）有关规定，粘土砖、加气砌块和混凝土砌块砌体基材的厚度h≥2hef，。hef为植钉的有效锚固深度。

2、植钉最小边距值Cmin≥10d，Cmin为植钉至基材边的间距，不得包括装饰层或抹灰层，d为不锈钢螺栓直径。

3、不锈钢螺栓植钉不得布置在混凝土的保护层和墙体的粉刷层中，有效锚固深度hef不得包括装饰层或抹灰层。

4、一切外露的连接件，应考虑环境的腐蚀作用及火灾的不利影响，应有可靠的防腐、防火措施。

7.2质量控制

1、本工法应按国家现行标准《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210）、《高层建筑装混凝土结构技术规程》（JGJ3）、《建筑瓷板装饰工程技术规程》（CECS101：98）进行验收。

2、混凝土基材墙体施工质量应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）的要求，粘土砖基材墙体施工质量应符合《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203）的要求，蒸压加气混凝土砌块基材墙体施工质量应符合《蒸压加气混凝土砌块应用技术规程》（DB13-29）的要求，混凝土小型砌块基材墙体施工质量应符合《混凝土小型空心砌块应用技术规程》（DBJ13-38）和《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203）的要求；烧结砖强度≥MU10，蒸压加气混凝土砌块强度≥A3.5，混凝土小型砌块强度≥MU7.5；烧结砖和各类砌块基材墙体应按规范组砌，灰缝饱满度应符合规范标准，墙体垂直度偏差应符合规范标准。

3、砂岩上墙前应核对尺寸、图案和留缝尺寸等细部作法是否与设计相符，避免出现返工。砂岩上墙前应进行防护处理。

4、砂岩进场应进行复检，石材开槽应采用机械进行加工，严禁现场采用人工进行加工，加工后的表面应用高压水冲洗或用水和刷子清理，严禁用熔剂型的化学清洁剂清洗石材。

5、结构胶应在有效期内使用，在结构胶的初凝时间后终凝前，不得对饰面板进行任何的调整和碰动。

6、施工环境温度不应低于5℃，雨天施工应做好防雨措施，确保饰面板、植钉孔和墙体干澡不湿，否则不得进行植钉粘贴施工。

7、植钉锚孔深度允许偏差+10mm，垂直度允许偏差5mm，位置允许偏差10mm。

8、植钉应进行现场拉拔检验，检测数量：混凝土基材墙体的为1‰，且单位工程应≥3根；不同材料砌块基材墙体或黏土砖基材墙体的各为3‰，且单位工程应≥5根。其拉拔力T≥γRN（式中γR为锚固承载力分项系数，对于砼墙体时，取γR=2.15；对于砌体结构，取γR=3.0，N为植钉轴向力设计值，见表7.2.8）。

表7.2.8

9、嵌缝建筑密封胶宜优先采用石材专用密封胶。当采用其他品种硅酮建筑密封胶时，产品应符合GB/T14683的规定，在施工前应进行密封胶与板材、填缝材料的相容性试验和密封胶与饰面板的污染性试验。

10、工程验收时应提供下列文件：

1）施工图纸会审记录及工程设计变更记录，建筑设计单位对饰面板工程的设计确认文件。

2）不锈钢螺栓、结构胶、砂岩和密封胶的原材料合格证、性能检测报告和进场复验报告。

3）现场工艺试验纪录。

4）现场后置埋件抗拉拔检测报告。

5）密封胶的相容性和抗污染性检测报告

6）隐蔽工程记录：引孔、清孔及对孔的烘干处理记录、环氧胶粘剂配制记录、植钉记录、面板安装记录（表格按GB50210—2001中附录C要求）。

7）验收批质量验收记录。

八、安全措施

1、施工过程应严格按照《建筑安装工程安全技术规程》有关规定施工。

2、外墙脚手架安装牢固符合有关规范要求，配有安全网，离墙距离适当，应经安全检查验收合格方可上人施工。

3、工人上高空时，须配戴劳保用品，带电作业时，要配防触电保护器。

4、操作工必须经过技术培训和安全教育方可上岗，

5、高处施工作业时应防止工具、材料坠落的措施。

6、结构胶属化学制品，操作时应采取隔离措施，要戴塑料手套，若粘在人体上应尽快用洗涤用品清洗。

九、环保措施

1、严格执行国家和地方有关环境保护的规范和规章制度。

2、结构胶属化学制品，施工过程剩余的结构胶，以及饰面板清理的残存胶点，应集中统一回收处理，不得随意倾倒。

3、砂岩切割和开槽作业应采取防尘和隔音降噪措施。

4、砂岩残存的胶点、灰尘应及时清理干净，拆除架子应防止破坏已清理干净的饰面层，门窗洞口、边角垛宜采取保护性措施，其它工种作业时不得污染或损坏饰面层。

十、结语

砂岩植钉锚固挂贴与常规砂岩钢架干挂法作业，按每平方米完成砂岩直接费用对比，每平方米可节省钢材约20～30Kg和钢架安装人工一个工日。下表10所示：（以已完成20多项工程为例作分析）

表10

砂岩植钉锚固挂贴施工技术与传统的钢架干挂技术对比节省经济明显，施工快捷且无质量缺陷，为传统砂岩施工技术摸索了一条新路。