阳极氧化铝板幕墙施工关键技术分析

2023-12-27李宝勇

中国建筑装饰装修 2023年23期

李宝勇

随着建筑行业的快速发展和技术的不断创新，外墙装饰材料也在不断演变和改进。阳极氧化铝板幕墙作为一种具有轻质、耐候、耐腐蚀等优点的建筑外墙装饰材料，正逐渐受到广泛的关注和应用[1]。其不仅可以呈现美观的外观效果，还能有效保护建筑物免受外部环境侵害。正确的施工方法和技术是确保幕墙安全性和质量的关键。因此，需要对阳极氧化铝板幕墙施工过程中的关键技术进行深入研究。本文从阳极氧化工艺控制、板材加工制作和密封处理等多个方面进行深入探讨与分析。通过研究这些关键技术，可为建筑行业提供参考，提高阳极氧化铝板幕墙施工的效率和质量。

1 项目案例

该项目案例位于浙江省杭州市滨江区，总用地面积约9.1 万m2，总建筑面积约56.8 万m2，其中地上总建筑面积约36 万m2，由6 栋研发办公楼、2 栋酒店和1 栋活动中心组成。外立面幕墙主要由玻璃幕墙、铝板幕墙、铝合金格栅、铝合金窗、装饰线条及铝板雨篷等多种先进的幕墙体系组成。整座建筑物线条流畅，立面造型新颖。

2 质量要求和控制标准

本项目的阳极氧化铝板面积用量大，约占幕墙总面积的60%，铝板的质量与色差等的控制是本工程质量控制的重点和难点。本项目的质量控制指标具体为：第1，基材。基材选用5005 系，板厚3 mm，分隔尺寸主要为1500、1400 和1200 mm。基材生产厂家、工艺和化学成分不能随意更换，避免因基材变化造成氧化膜出现色差。第2，氧化膜厚度。氧化膜应均匀稳定，无龟裂现象。第3，生产工艺。采用全自动加工和连续氧化工艺。

3 阳极氧化工艺与质量控制关键技术

3.1 阳极氧化工艺

阳极氧化铝板的表面处理技术与普通涂漆技术有着明显的区别，它通过施加电流使铝板与酸性电解液进行电解反应，在铝金属表面形成一层厚度均匀、致密的氧化铝保护膜。这一层氧化保护膜并非附加物，而是铝板的一部分，因此具有极好的附着力和稳定性，不会脱落或掉色。铝板经过阳极氧化处理后，能够更好地抵抗各种环境腐蚀，延长了铝板的使用寿命。经过色彩着色处理后，阳极氧化铝板还能够呈现出丰富多样的装饰效果，满足不同的设计需求。

一般情况下，阳极氧化铝板的生产工艺主要包括铝材准备、阳极氧化处理、染色处理及封孔处理等[2]。

阳极氧化铝板工艺流程（图1），具体步骤为：第1，准备铝材，选择高纯度的铝合金材料作为原材料。第2，将经过准备的铝材放入阳极氧化槽中，槽内注入相应的电解液，并通过电流进行阳极氧化处理。在电解液的作用下，铝表面会形成一层致密的氧化膜。经过阳极氧化的铝板根据需求可以选择染色处理[3]。第3，将已经经过阳极氧化和染色处理的铝板，使用封孔液进行封孔处理。封孔处理的目的是填充阳极氧化膜表面的微孔，提高其耐候性和耐腐蚀性，保护氧化膜不易受到机械损伤和化学腐蚀。这些步骤能够使阳极氧化铝板具有优异的耐候性、耐腐蚀性和丰富的颜色选择，满足建筑设计和幕墙施工的需求。

图1 阳极氧化铝板工艺流程（来源：作者自绘）

质量检验阶段，对铝板（卷）的表面质量、颜色和尺寸等进行检查，确保符合要求，对不合格的铝板进行返工或报废处理。将检验合格的铝板（卷）进行包装，以防止氧化膜受损，并运送到指定的储存地点进行储存。储存期间需要定期检查铝板（卷）的表面质量。

3.2 阳极氧化质量控制关键技术

3.2.1 基板原材料控制

由于氧化膜的颜色受基材化学成分影响大，因此需要选取高品质的用于制作建筑装饰级氧化板的铝卷材。同时，为保证在项目中的颜色均匀稳定，对于建筑物同一立面的铝板，应使用同炉的原材料进行加工，确保化学成分一致。每批次采购的原材料必须进行色差偏差检测，确保符合规定的质量要求。

3.2.2 染料控制

首先，要求供应商一次性统一足量采购氧化染料。在染料采购阶段，供应商应一次性提供足够数量的染料，确保在整个生产过程中不改变染料批次。其次，在染色过程中，需严格控制染料的使用量和浓度，确保按照规定的比例和工艺要求进行染色，以获得所需的颜色效果。过多或过少的使用量都可能导致颜色偏差。此外，还需定期检测染料的质量，包括染料的纯度、稳定性和色彩效果，确保染料的质量和稳定性。

3.2.3 生产过程控制

在整个生产过程中，应对槽内温度、电流强度和走卷速度等进行实时监控，并通过各种检测设备记录每一卷材料在加工过程中的氧化膜厚度和亮度值，确保颜色在要求的管控范围内。铝板的色差采用分光测色仪检测，避免铝板加工过程中产生色差。

4 阳极氧化铝板钣金加工注意事项

阳极氧化铝板的加工制作方法与普通涂漆铝板存在差异。普通涂漆铝板通常先进行钣金加工，再进行涂漆处理。然而，阳极氧化铝板的加工制作过程是在已完成阳极氧化表面处理的铝卷上进行钣金加工，以满足设计的尺寸和形状要求。在加工制作过程中，处理好的阳极氧化铝卷需要特别注意保护成品。整个钣金加工过程中，必须轻拿轻放，严禁拖拉，防止损坏表面氧化膜。

阳极氧化板的另一个主要特点是有方向性，方向不一致会造成视觉色差。铝板加工图纸需要按建筑物的同一立面、同一批次下单，生产前应事先制作排版图，明确编号。所有板材下料切割都要按照排版图进行下料加工，确保安装后的幕墙铝板方向一致。

为避免塌边缺陷，落料加工应使用雕刻机或激光切割机。植钉工序须注意植钉印痕对表观效果的影响，控制电压和电流的大小。每个加工批次均须严格试样后才能开始本批次加工，每批次加工周期不能大于6 h，超出时段应重新试样后才能继续加工。

5 阳极氧化铝板幕墙现场安装施工关键技术

5.1 板材进场检查

加工好的阳极氧化铝板到达现场后，除进行成品保护检查外，还应对每块到场的氧化铝板进行色差检查。色差是指板材之间的颜色差异，需要确保相邻两块板间的色差不大于0.5。此外，还需要对到场材料进行成品保护检查，确保板材表面没有明显划痕、污染或者其他的损伤。如果发现问题，必须及时采取措施进行修复或更换，以确保阳极氧化铝板的质量和外观完好无损。

5.2 施工顺序

施工顺序：测量、放线—固定骨架的连接件—固定骨架—安装铝板—收口构造处理—清洁—检查、验收。

5.3 横梁与立柱的连接及龙骨角码与埋件的焊接

进行阳极氧化铝板幕墙的框架结构设计与搭建时，需精确计算和设计，确保框架结构具有足够的承载能力和稳定性，满足建筑物的安全要求。横梁与立柱、横梁角码与立柱连接焊缝的焊接形式为满焊，焊缝按《钢结构焊接规范》（GB 50661―2011）中的有关规定进行检验，焊缝高度5 mm。焊接后，其他非焊接部位应保持无焊渣和电弧损伤的状态，而表面的焊渣和飞溅物需要进行彻底清理[4]。焊条型号选用E43xx 系列焊条。角码与横梁采用螺栓连接，螺栓需要配置防松垫片。角码与埋板连接焊缝的焊接形式为满焊，焊缝按《钢结构焊接规范》（GB 50661―2011）中的有关规定进行检验，焊缝高度为6 mm。焊接后，除焊接部位外，非焊接部位也须保持无焊渣和电弧损伤，并做好清理工作，以确保整个框架结构的表面质量。在清理过程中，需彻底清除焊渣和飞溅物，以免影响后续的防腐处理和美观效果。所有焊缝清理完成后，应尽快进行二度防腐处理。

5.4 铝板安装固定与密封处理

现场施工时，应严格按照排版图安装铝板。施工前，需要检查选用的铝板和型材，确保其符合要求[5]。安装过程中，要注意板材的准确定位、水平调整和垂直度控制，确保板材之间的平整度和间隙的一致性。施工人员应严格按照施工图纸和技术要求安装板材，确保板材的位置和间距与设计要求一致。此外，施工过程中还要注意板材的处理和保护。在搬运和安装过程中，应轻拿轻放，避免划伤板材表面，以保证阳极氧化膜完好。对于有特殊表面处理的板材，如镜面或拉丝面等，要特别小心处理。铝板的安装与固定规范，如图2 所示。

图2 铝板的安装与固定规范（来源：作者自绘）

除安装与固定规范外，铝板幕墙还需要进行密封处理，以确保其防水性能。在板材的接缝处和与建筑墙体之间需要采用合适的密封材料进行密封处理，以防止漏水现象[6]。在明框组件中，玻璃与铝框之间的装配空隙需使用建筑密封胶进行密封，确保幕墙的防水性能和空气密封性能。在施工过程中，注胶需均匀、密实且无气泡。施工人员应使用适当的工具，如注胶枪，控制胶流的速度和压力，保证胶料充满整个装配空隙，并紧密粘附在玻璃和铝框之间。在注胶后，多余的胶应立即刮除，保持胶缝表面平整。如果装配空隙过深，应首先使用聚氯乙烯发泡条或其他适当材料填充空隙，然后再注入密封胶，这样可以避免过多的密封胶消耗和浪费，并确保装配空隙的充实度。在不同缝宽和缝深的情况下，密封胶的使用量也会有所不同。施工人员根据实际情况，选择合适的密封胶材料和使用量，并根据施工经验和标准计算密封胶的需求量[7]。

5.5 质量检验与保证

阳极氧化铝板幕墙施工质量检验与保证是确保幕墙工程符合设计要求和质量标准的重要环节[8]。施工前，应检查阳极氧化铝板的表面质量，确保氧化膜均匀且粘附良好。在施工过程中，必须严格按照施工图纸和技术规范进行施工，并监控施工现场的操作流程、工艺参数以及施工质量。抽样检查阳极氧化铝板和铝合金型材的尺寸、外观质量以及连接件的安装质量，以验证其符合设计要求和质量标准。完成安装后，进行幕墙的抗风压试验。通过模拟风荷载检验幕墙系统的稳定性、刚度和连接处的密封性能等，确保其能够承受实际使用中的风压力。通过这些质量检验和保证措施，确保阳极氧化铝板幕墙施工质量符合设计要求和质量标准，延长幕墙的使用寿命[9]。通过采取质量控制和检验措施，有效保证阳极氧化铝板幕墙施工质量符合要求。

6 效益分析

阳极氧化铝板幕墙施工关键技术的应用，能带来多方面的效益：第1，通过合理的设计、精确的板材加工制作、准确的安装与固定以及有效的密封处理，能够大幅提升阳极氧化铝板幕墙的施工质量。第2，正确的密封处理能够有效防止漏水现象，进一步增强阳极氧化铝板幕墙的防水性能，这样可减少因水的侵入而引起的损坏和腐蚀，延长幕墙的使用寿命。第3，由于阳极氧化铝板幕墙具有优异的隔热和保温性能，科学的板材安装与密封处理能够减少热量和能量的损失，进而提高建筑的节能效果[10]。这有助于控制室内温度，并降低建筑的能耗，达到节能的目的。

因此，通过科学合理的加工制作和安装方法，可以实现多样化的设计要求和艺术效果，提升建筑物的外观效果。美观的外观不仅能增加建筑物的视觉吸引力，还能提升其整体价值。

阳极氧化铝板具有耐腐蚀性，不易受到氧化和腐蚀的影响，维护保养也相对方便，节省了后期维护的成本和工作量。总的来说，阳极氧化铝板幕墙施工关键技术的应用能够提升施工质量，实现快速施工和便捷维护。