石材蜂窩板雖然在我國以及世界各地的建筑外墻上得到應(yīng)用，但作為一種新型的建筑材料，其在應(yīng)用中還有很多問題需要去探討和關(guān)注。如膠粘劑老化性能對產(chǎn)品耐久性的影響、不同材料間熱膨脹系數(shù)對板材變形的影響、安裝連接方法、不對稱復合板飾面石材的彎曲強度計算以及石材蜂窩板的主要性能要求和質(zhì)量控制等。
1.產(chǎn)品耐久性
將石材蜂窩板作為一種建筑外墻材料，在使用過程中石材面板是否會因膠粘劑的老化而產(chǎn)生開裂或脫落，其安全性和耐久性是最為人們關(guān)注的主要問題和疑慮。其實，影響石材蜂窩板使用耐久性的關(guān)鍵是膠粘劑環(huán)境老化性能的問題。眾所周知，膠粘劑是一種高分子材料，有著優(yōu)異的結(jié)構(gòu)粘接性能，在建筑、航天航空、海洋運輸、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生、光學、電子等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。但在不同使用環(huán)境條件作用下，其性能的下降和老化，甚至失效是不可忽視的。我國目前對膠粘劑環(huán)境老化性能的研究水平， 遠遠未達到與材料實際應(yīng)用相適應(yīng)的水平。這種研究與應(yīng)用的差距，導致了對膠粘劑環(huán)境老化性能認識的不足， 進而產(chǎn)生懷疑和不信任，極大地限制了膠粘劑新材料的開發(fā)與應(yīng)用。對石材蜂窩板耐久性的關(guān)注，也正是這種差距的反映。參照應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)加固的膠粘劑，影響膠粘劑環(huán)境老化性能主要有兩方面的因素， 一是紫外線的照射，二是高溫濕熱環(huán)境的影響。根據(jù)石材蜂窩板的使用狀況，紫外線照射對石材蜂窩板的使用耐久性并不會產(chǎn)生影響，因為膠粘劑并不暴露在日光下，所以產(chǎn)生影響的主要原因是長期高溫濕熱環(huán)境。膠粘劑在長期高溫濕熱條件下粘接性能會有所下降，這是不可避免的事實。
國內(nèi)外眾多的試驗和研究結(jié)果表明，盡管膠粘劑的品種和添加劑不同，但它們都有大致相同的性能老化過程， 并在老化衰減到一定程度后穩(wěn)定下來，且保持相對穩(wěn)定的粘接承載能力。從圖6 中可以看出，在水煮過程中，部分膠粘劑剪切強度先呈快速上升（下降）趨勢，但隨著時間的延長，粘接力開始趨于穩(wěn)定。為此，只要我們選擇合適的、經(jīng)過耐濕熱老化性檢測的膠粘劑，并控制平面拉應(yīng)力處于膠粘劑老化衰減后的穩(wěn)定狀態(tài)范圍內(nèi)且小于其抗拉承載力，就可解決產(chǎn)品的長期使用而不致產(chǎn)生剝離的問題。使用膠粘劑進行建筑結(jié)構(gòu)加固處理，也采用了類似的方法。在產(chǎn)品的使用過程中，要防止因外部雨水直接浸泡膠粘劑而加速膠粘劑的性能老化問題的。因此，采用石材蜂窩板的建筑幕墻宜采用封閉式系統(tǒng)，當采用開放式系統(tǒng)時，石材蜂窩板周邊應(yīng)采用封邊處理。同時，要根據(jù)板材尺寸和不同飾面石材的抗彎強度，風荷載及其它作用的大小，計算石材蜂窩板飾面石材的彎曲應(yīng)力，確保飾面石材在荷載作用下不產(chǎn)生因彎曲應(yīng)力過大而導致飾面石材存在細小裂紋甚至斷裂。飾面石材上的細小裂紋將會導致雨水滲透到粘接層的膠粘劑，在長久的使用過程中， 將可能降低膠粘劑的粘接強度，從而影響石材蜂窩板的耐久性能。
2.板面變形
隨著建筑裝飾發(fā)展的需要，石材蜂窩板的應(yīng)用越來越趨向于大板塊發(fā)展， 板塊面積為2.5m2 以上的大板在工程中已常有應(yīng)用。但石材蜂窩板是由多種材料經(jīng)膠粘劑粘接而成，它們之間的熱膨脹系數(shù)互有差異，在環(huán)境溫度變化較大的情況下，特別是極端寒冷氣候環(huán)境條件下，可能由于各種材料的不同變形量而導致石材面板產(chǎn)生整板凹凸的變形現(xiàn)象，影響到建筑的美觀。同時也會在石材面板與蜂窩板的粘接層間形成附加的剪切應(yīng)力，影響石材蜂窩板的正常使用。為防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，在工程設(shè)計和使用中應(yīng)控制板塊單邊長度和最大面積。通常板塊單邊長度不宜大于2.0m，最大面積不宜大于2.0m2。
玻璃纖維板與石材板塊的熱膨脹系數(shù)非常接近，同時具有很好的力學性能，其模壓板的彎曲強度可達740MPa 以上。因此，采用玻璃纖維蜂窩板與石材復合而成的石材蜂窩板可有效地防止板塊的變形問題，并已在國外建筑上得到推廣應(yīng)用，如前述的巴克利大廈，同時它將有可能成為今后石材鋁蜂窩板的一個發(fā)展方向。但由于玻纖蜂窩板相對鋁蜂窩板和鋼蜂窩板的脆性較大， 彎曲剛度較小，受載時產(chǎn)生的變形較大，所以在確定其面板尺寸的大小時應(yīng)更加慎重。
3.安裝連接
目前，石材蜂窩板通常采用四點支承的安裝連接方法。安裝連接件為特制的異形螺母，并通過膠粘劑固化于石材蜂窩板中。通過國家建材檢測中心對單個異形螺母的抗拉極限承載能力的檢測，當鋁蜂窩芯厚度為14mm， 兩邊鋁合金板厚度為0.5mm時， 其最大抗拉拔力為4.263kN， 最小抗拉拔力為3.400kN，平均抗拉拔力為3.706kN；當鋁蜂窩芯厚度為19mm，兩邊鋁合金板厚度為0.5mm 時，其平均抗拉拔力為6.250kN。由于安裝連接件的承載能力是石材蜂窩板安全應(yīng)用的關(guān)鍵之一，所以安裝連接件的加工和固定均應(yīng)在工廠中按照一定的工藝要求和質(zhì)量控制程序來完成， 不得在現(xiàn)場臨時埋設(shè)，出廠前還應(yīng)經(jīng)過產(chǎn)品出廠檢驗。
4.彎曲強度
彎曲強度是石材蜂窩板抗彎能力的主要性能指標，也是工程設(shè)計的主要參數(shù)和依據(jù)。要計算石材蜂窩板的彎曲強度，首先應(yīng)該確定石材蜂窩板彎曲破壞的判定形式。通過對石材蜂窩板的大量彎曲試驗結(jié)果證明，當石材蜂窩板彎曲變形時，通常為飾面石材先行產(chǎn)生細小裂紋后隨之產(chǎn)生斷裂，飾面石材斷裂后蜂窩板仍然可繼續(xù)承受更大的荷載直到蜂窩芯產(chǎn)生失穩(wěn)或整板斷裂等現(xiàn)象而導致整板的彎曲破壞。由此可見，石材蜂窩板最先產(chǎn)生彎曲破壞的最薄弱環(huán)節(jié)是飾面石材裂縫和斷裂。盡管飾面石材斷裂后的石材蜂窩板，此時并沒有即時出現(xiàn)喪失使用功能的狀況或有任何危險的安全問題，但如前所述，由于石材細小裂紋的存在，使水分容易滲透到粘接層的膠粘劑，在長久的使用過程中，將可能降低膠粘劑的粘接強度，從而影響石材蜂窩板的耐久性能。因而應(yīng)將石材開始產(chǎn)生細小裂縫時的荷載值作為石材蜂窩板彎曲破壞的極限荷載值，而不是將整板所能承受的最大值作為石材蜂窩板彎曲破壞的極限荷載值。在考慮石材蜂窩板的承載能力時，應(yīng)以石材的彎曲強度標準值作為石材蜂窩板的彎曲強度標準值。石材蜂窩板在彎曲變形時，在飾面石材處于彎曲受壓狀態(tài)下， 飾面石材與整板幾乎可承受相同的荷載，而在飾面石材處于彎曲受拉狀態(tài)下，在很小的荷載作用下飾面石材就已經(jīng)產(chǎn)生斷裂。這表明，當石材蜂窩板用作幕墻板時，其抗負風荷載的能力要低于抗正風荷載的能力。
由于石材蜂窩板是由不同材料、多層次經(jīng)膠粘劑粘接固化而成，沿板面厚度方向為非對稱結(jié)構(gòu)的板材，其彎曲強度的計算不同于一般的蜂窩板和實心板材。特別是它的彎曲破壞主要表現(xiàn)在飾面石材的破壞，所以計算石材蜂窩板的彎曲強度，實際上是對石材蜂窩板受彎時飾面石材內(nèi)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力的計算。
在我國，與石材蜂窩板相關(guān)的產(chǎn)品標準和設(shè)計規(guī)范目前還處于完善和編制過程中，國外也尚未有完整的規(guī)范體系，各種研究和探討還在進行中。但近年來，石材蜂窩板在我國建筑裝飾中的應(yīng)用正呈現(xiàn)出不斷發(fā)展的良好勢頭，板材生產(chǎn)企業(yè)和規(guī)模不斷的增加和擴大。從我們收集到的上千個國產(chǎn)產(chǎn)品的檢測結(jié)果表明，產(chǎn)品的各項物理力學性能檢測值離散性較大，這反映出產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和質(zhì)量還有待進一步的提高。因此，當采用石材蜂窩板作為建筑外裝飾墻板時，應(yīng)以科學的態(tài)度對板材質(zhì)量進行嚴格的檢測并取得真實的物理力學性能指標，才能為工程設(shè)計提供可靠的技術(shù)參數(shù)。并從安全使用的角度出發(fā)，對外墻系統(tǒng)進行全面的評估和設(shè)計，使得石材蜂窩板在使用過程中真正發(fā)揮它的技術(shù)和經(jīng)濟性能優(yōu)勢，確保我國石材蜂窩板材料行業(yè)沿著健康的道路發(fā)展。