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概述石材背栓技術
發布日期:18-05-26 11:29

  一、背栓技術介紹

  背栓技術最早源自歐洲,90年代初期被引入中國。隨著該技術在國內的發展,市場上出現了各種品牌的背栓產品,質量水平各有優劣。總的來說,每一種類型的背栓都是安全的,只有在合適的板材選用合適的背栓,才能發揮其最大的性能。

  背栓作為一種可有效固定各種幕墻板材的建筑錨固材料,其被安裝在專門的楔形孔中形成機械鎖定,一般單個背栓的拉拔力最多可達到15kN左右,且為錐形破壞。一般的分類方法如下:

  1. 按照錨固面的外觀效果可分為:間距式背栓、齊平式背栓

  套筒部分外露的背栓稱為間距式背栓,它在其套筒上有很明顯的六角頭,其六角頭可用作安裝時扭力的作用點。如下圖所示,間距式背栓安裝完成后六角頭部分外露,而齊平式背栓則剛好齊平與石材表面。這里涉及到一個問題,即是石材是否平整的問題,間距式背栓則是主要針對該問題衍生的產品,它安裝完成后固定可有效的消除石材表面的公差,使整個安裝過程更精準。

  與石材安裝齊平的背栓稱為齊平式背栓,它是利用套筒凹陷的方形槽口與安裝工具契合旋轉安裝。而對于表面公差較小的石材,使用齊平式背栓可一定程度上防范打孔不標準的問題。原來,背栓套筒采用全螺牙設計,直孔打的過深時,可通過擰緊套筒來消除隱患,將膨脹片死死地壓在背栓孔的擴孔部位,從而消除安全問題。

  2. 按照背栓的安裝方式分為:敲擊式背栓、旋進式背栓、防松式背栓。

  敲擊式背栓結構簡單,力學傳導設計清晰,是成熟的產品。一般適用于厚的硬質石材。安裝方便是其優點。對于薄形板材和松軟形板材,因為該類背栓采用敲擊安裝到位的方法,板材破損率較高。

  敲擊式背栓主要應用于較厚且硬質的板材上,因其擴孔直徑大于旋進式背栓,抗拉強度也就相對高于旋進式背栓。另外因其安裝到位后擴孔直徑約高于開孔直徑2.5mm,敲擊式背栓所能接受的誤差也相對較大,最大可達到接近1.5mm,這也是敲擊式背栓相對于旋進式背栓的優勢所在。該背栓一般用在30mm以上的花崗巖,砂巖、大理石還需更厚以減少破損率。

  旋進式背栓設計合理,力學傳導清晰,是成熟的產品。該類背栓采用旋轉安裝到位的方法,對板材沖擊力小,板材破損低。全螺牙錨接,防松效果好。但是該螺栓設計安全富余系數偏小,背栓打孔精度要求高,孔深度不超過0.5mm,孔徑公差不超過0.4mm。一般運用于陶瓷薄板上。

  旋進式背栓是一種有別于敲擊式背栓的產品。從整個結構上看,旋進式背栓主要是依靠螺桿的擰壓使得其底部的四腳膨脹開來,從來起到機械鎖定的作用。但因其螺桿直徑較小,且四腳參與擴孔的部分高度較小(約比敲擊式低1/3),使得其要求配合精度較高。

  防松式背栓結構簡單,力學設計清晰,是成熟的產品。該產品因為獨特的防松設計及獨特的無沖擊力電動安裝,適合幾乎所有15mm以上的裝飾板材。孔深度幾乎沒有要求,板材破損率基本為0,防松安全效果好。其不僅能適用于安裝花崗巖、大理石、砂巖,還同時適用于陶瓷板、水泥纖維板的安裝。

  防松式背栓將套筒制作為全螺牙,并更改了安裝方式,使得其產品的適用范圍大大增加。當因操作不當使打孔過深時,敲擊式背栓因套筒是松動的,可能造成背栓回彈的危險。而旋進式背栓則會導致底部不能漲開的風險,其安全性也不言而喻。防松背栓則不同,其多重防松設計使得其安全性能高于其他同類產品許多。背栓配套法式防松墊片、螺母,防松效果更佳。

  敲擊背栓、防松背栓、旋進背栓實物圖

  三種背栓應用特點對比表

  二、國內背栓應用現狀和問題:

  石材幕墻的工程質量控制一直是業內比較關心的話題,因為近年來也頻繁發生石材墜落傷人事件。石材屬非透明材料,安全問題往往隱藏的比較深,到真出問題了往往都是大問題,所以石材幕墻很少大面積用于高層和超高層建筑。安全問題涉及的因素非常多,有加工制作、施工放線、施工工藝流程等,筆者先從源頭的的根本——背栓是否有效固定進行分析。

  在背栓產品質量穩定可靠的假設前提下,石材背栓孔是否準確可靠,是保證加工質量的最重要環節。石材背栓孔一般是在石材廠加工的,不同石材廠對于背栓孔的質量控制水平參差不齊,這也是外包加工的弊端,但作為專業廠家,有責任對石材開孔的質量進行嚴格控制,采用高精度的機器鉆頭,對開孔工人進行專業培訓,從而保證加工孔的尺寸合乎背栓的精度要求。

  1. 鉆頭

  我們知道市場上現存的背栓打孔鉆頭有兩種,分別為燒接式金剛石鉆頭和電鍍式金剛石鉆頭,兩者構造上有差異,所以價格也略有不同,其中燒接式背栓鉆頭打孔數量較多,而電鍍式背栓鉆頭價格相對便宜。

  電鍍式鉆頭與燒接式鉆頭

  2. 機器

  手提式打孔機一般作為臨時現場打孔用,主軸精度一般在0.3mm-0.5mm。

  便攜式手提打孔機

  臺式打孔機作為專業批量生產設備,主軸打孔精度能控制在0.2mm-0.3mm。

  臺式雙頭打孔機

  以上是背栓孔加工需要的三要素之二,最后一個要素當然是人,而且這是決定性的,那么,擁有了先進的機械后,我們怎樣操作才能減少或杜絕石材背栓的松脫情況呢?一般敲擊式背栓和防松式背栓的打孔是通用的,只是規格型號不同,而旋進式背栓打孔與前兩者均有所不同。下面筆者分析一下敲擊式和放松式的背栓孔尺寸變化對固定效果的影響。

  M6×15背栓打孔圖

  如上圖所示,以M6×15的背栓孔為例(假設背栓為標準件),其中15.5mm為直孔高度,3mm為擴孔高度,13.5mm為擴孔直徑。

  背栓直孔段:

  ①當背栓直孔孔徑為10.7-11.3mm時,背栓可放入孔中,此時背栓的晃動較小,也較為安全。

  ②當背栓直孔孔徑為11.4-11.9mm時,背栓放入孔中晃動較大,此時會處于危險的邊緣,但也相對安全。

  ③當背栓直孔孔徑為12mm以上時,背栓放入孔中后晃動非常大,稍稍用力便會將背栓從孔中拔出,此時背栓安裝后會處于非常危險的境地。

  背栓擴孔段:

  當背栓直孔高度過大時,敲擊式背栓套筒可能會回彈,而防松式背栓套筒為全螺牙設計不會回彈,這也是防松式背栓的一個重要優勢所在,而當其直孔高度過小時,背栓安裝后套筒外漏,此時便需要用平彈母固定住掛件以防止背栓松動。下面的分析是以背栓直孔高度標準(11±0.3)為前提所做的分析。

  ①當擴孔高度為2.5mm以下時,背栓安裝后膨脹片/膨脹環可漲開的話背栓就會很難晃動,此時背栓處于壓迫狀態,有部分應力,但相對來說比較安全。而當背栓因擴孔高度太低時不能漲開的話,此時背栓安全性能極低,有較大的安全隱患,為不合格施工不能進行后續操作。

  ②當擴孔高度為2.5-3mm時,背栓安裝后可有微小的晃動,此時背栓基本無應力,該情況下背栓安裝最為合理。

  ③當擴孔高度為3mm以上時,背栓晃動比較厲害,因總高度一定,擴孔高度占去一部分后,其抗拉力會有微小的折損,但不影響使用,此時背栓也是相對安全的。

  ④當擴孔直徑為13.8mm以上時,背栓安裝到位后也基本無應力,安全系數較高。

  ⑤當擴孔直徑為13.2-13.8mm時,背栓安裝到位后安全系數最高,有輕微晃動是有益的。

  ⑥當擴孔直徑為12.8-13.2mm時,背栓擴孔效果不夠明顯,此時硬質石材相對軟質石材更安全,而背栓也可繼續進行安裝。

  ⑦當擴孔直徑為12.8mm以下時,背栓擴孔效果太差,此時背栓存在較大的安全隱患。如對其進行拉拔檢測,膨脹環式背栓會很輕易的被拉出石材孔,而膨脹片式背栓也不能很好的受力,此種打孔屬于不合格的施工,需要重新打孔。

  由此可見,背栓鉆頭為耗材,當打孔達到一定數量后必須進行過更換才能繼續施工。實際中,新鉆頭的直、擴孔孔徑均會稍微偏大,而由于鉆頭底部需要擴孔,所以磨損也比較快,后期的話,多數鉆頭不能再使用的原因均為擴孔太小,當然也有少部分直孔擴孔孔徑太小致使背栓無法放入的情況。有些打孔隊伍為了節省成本,多數時候擴孔不到位,這樣既會給下一步的施工帶來安全隱患。石材作為一種天然具有一定離散性的材料,我們不能保證每一個孔都分毫不差,但我們要熟悉背栓的作用原理,使其能正確發揮錨固作用。


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