谭泽波
广州埃特尼特建筑系统有限公司广东广州
摘要：纤维水泥板作为一种新型人造板材，主要应用于建筑外墙、室内吊顶、隔墙及墙面装饰，在港珠澳大桥东西人工岛建筑中，纤维水泥板得到了大量应用，本文简单介绍了纤维水泥板墙体在港珠澳大桥及东西人工岛中的应用，并从纤维水泥板的特点与优势入手，结合在本工程中的具体应用，浅析纤维增强水泥板这种新型材料墙体在设计和施工中面临的主要技术风险，从而为同类项目提供技术参考。
关键词：纤维水泥板墙体施工风险控制
一.港珠澳大桥东西人工岛简介
1.1港珠澳大桥简介
港珠澳大桥所在海域即伶仃洋，所以港珠澳大桥原规划名字叫伶仃洋大桥。长期以来，香港与珠海、澳门中山等地因中间隔着伶仃洋，各方面的联系都受到限制，2009年，中国国务院批准了港珠澳大桥的建设，以加强粤港澳大湾区内尤其是港珠澳三地的互联互通。
因珠海横琴岛盛产蚝贝，因此在设计上，港珠澳大桥东西人工岛外形像“蚝贝”。东人工岛西边距铜鼓航道中心1563米，采用椭圆形布设，岛长625米；西人工岛东边距伶仃西航道中心2018米，也设为椭圆形岛，岛长625米，宽185米；东西人工岛主要以管理、运营、养护以及救援功能为主，附加旅游服务功能，岛内建设了环岛步道用以观光。
港珠澳大桥东西人工岛为人工造岛，岛上建筑采用表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染的新型清水混凝土，施工时一次浇注成型，无任何外装饰，有效应对外海高风压、高盐和高湿度不利环境。同时人工岛外墙和内隔墙的非透视区域采用纤维水泥板，由于纤维水泥板与清水混凝土成分相近，质感相当，颜色一致，加上其轻质高强，因此成为了本工程外墙应用的优良选择。其中纤维水泥板外墙应用
1.2东人工岛简介
港珠澳大桥东人工岛接近香港一侧，可以远眺香港大屿山和香港国际机场，是港珠澳大桥桥隧东连接枢纽，向东通过约3公里海上桥梁连接香港，向西则通往6公里长的海底隧道，并连接至西人工岛，通往珠海、澳门。东人工岛主体建筑与隧道结构连为一体，地下两层，地上四层，建筑高度为23.6米，主体建筑竖向位于人工岛隧道暗埋段上，平面围绕隧道通排风防排烟孔（以下简称中央风孔）周边布置，建筑使用功能空间同中央风孔在平面上采用保全防火板隔墙分隔，结构上采用变形缝完全隔开，变形缝位置分别设置两道纤维水泥板隔墙，并通过钢通龙骨支撑。
1.3西人工岛简介
港珠澳大桥西人工岛位于6公里海底隧道的西端，是港珠澳大桥桥隧西连接枢纽，向东通过约6公里海底隧道连接至东人工岛，通往香港。西人工岛主体建筑地下两层，地上三层，建筑高度为20.2米，纤维水泥板墙体做法与东岛一致。
二.本工程纤维水泥板墙体简介
2.1纤维水泥板简介
纤维水泥板是一种具有强度高、耐久等优越性能的纤维硅酸盐板材，具有多种厚度及密度，低、中密度一般用于建筑吊顶、隔墙等部位，低密度板不适宜用于建筑外墙，高密度板一般用于建筑外墙装饰，除满足装饰性要求外，纤维水泥板还可以做成穿孔吸音板，卫生间隔断、防火隔断等，满足功能性要求。也可以替代石膏板在装修使用上用做基材。纤维水泥板不含石棉及其它有害物质，为不燃A1级产品。在建筑外墙装饰中，纤维水泥板可钻孔、可随意切割、布置灵活，安装简便。
2.2本工程纤维水泥板墙体简介
本工程纤维水泥板墙体施工工艺及质量标准均严格按《建筑装饰装修工程质量及验收规范》GB50210-2001执行。隔墙面板采用中密度纤维水泥板，符合规范JC/T412.1-2006《纤维水泥平板_第1部分_无石棉纤维水泥平板》、JG/T396-2012《外墙用非承重纤维增强水泥板》的有关要求。产品采用植物纤维作为增强材料，采用天然矿物颜料成色，不含任何有机成分；产品生产经过万吨级压机压制成型，具有相较普通纤维水泥板更高的材料强度，而且不易变形、翘曲。其主要技术参数要求如下：
内墙板
厚度：7.5mm（隔墙基层板），9mm（隔墙外层板）
密度：不低于1.20g/cm2，
抗折强度：不低于9N/㎜2，
燃烧性能：A1级不燃
外挂板
厚度：12mm（用于室外有风压的区域）\8mm（用于室内走道等位置），
密度：1.60（±0.1）g/cm2，
抗折强度：不低于14N/㎜2，
燃烧性能：A1级不燃
2.3本工程纤维水泥板墙体构造
（1）装配式轻质隔墙基层板采用中密度纤维水泥板（7.5mm），安装遵循《轻钢龙骨石膏板隔墙、吊顶》07CJ03-1的要求。订制加强C型龙骨作为横、竖向龙骨，竖向龙骨间距为408mm，横向龙骨间距为1222mm，交接后的横、竖向龙骨，保持平直，中间填充隔声防火材料。顶棚、地面设沿顶龙骨、沿地龙骨，顶、地龙骨固定点间距应不大于1000mm，龙骨的端部须固定牢固。两面各封固7.5mm基层板及9mm装饰面板，板材规格2440*1220。局部负重墙面（如挂饰品、小便器、洗手台等），加装钢龙骨提高墙体负重强度，基层板两板拼接的位置在横、竖向龙骨面上，基层板拼接缝与装饰面板拼接缝相互错开，不能落在同一根龙骨上。基层板四周不密拼留10mm的接缝。基层板采用不锈钢自攻螺钉固定，螺钉与板边缘的距离不少于20mm，螺钉的间距不大于400mm。高密度佳莱装饰面板视应用部位采用聚氨酯类结构胶或配套的带箍套件铆钉固定。
（2）室内隔墙墙体内须加设扁钢方通，用于室内清水混凝土立柱保护，扁钢方通上下两端使用化学锚栓紧固件和其他连接件固定于上下楼板，以作为墙体的加固支撑构件。
（3）室外挂板重新根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定，按基本风压1.17KN/m2，重现期50年为标准进行设计，加设满足结构计算要求的矩形钢龙骨作为支撑龙骨，上下两端使用化学锚栓紧固件和其他连接件固定于钢筋混凝土结构上。
（4）中央风孔位置以3000Pa风荷载标准值为标准进行深化设计，加设钢方通以满足风压要求。风机房等有隔音要求的墙体，隔音效果以55dB为设计标准，隔音墙体位置做法在普通墙体（单层龙骨双面双层板）基础上增设龙骨和板材，以满足隔音要求。本工程设计使用双层龙骨双层板材两道隔墙作为隔音墙体。
（5）柴油机房和厨房烟道位置隔墙满足耐400度高温要求，设计使用专业防火耐高温板材和结构。
（6）餐厅和活动房室内挂板使用喷涂苹果绿饰面的板材，板缝预留5-6mm.
三.本工程纤维水泥板墙体设计与施工主要技术风险
3.1．台风问题
本工程地处珠三角地区海中人工岛，经常会有台风光顾，施工期间更是经历了台风“山竹”、“天鸽”的袭击，“山竹”是1979年8号台风“荷贝”（HOPE，1979年8月2日登陆深圳）以来，影响珠三角地区最严重的台风。2017年第13号台风“天鸽”登陆珠海时的强度为15级（48米/秒），也属于强台风。“天鸽”的大风主要影响珠海、澳门和江门等地，而“山竹”则要更广一些，属于超强台风，包括广东中南部和香港、澳门等地。强台风的袭击对纤维水泥板墙体尤其是外墙的设计与施工构成巨大挑战。
3.2．层高特别大
本工程西岛一层的层高达到8.1米，这对纤维水泥板内隔墙的施工是个巨大挑战。层高过大，为保障整面墙体的稳定性，需要在设计时考虑加强支撑龙骨，会对纤维水泥板支持龙骨的挠度要求更严格，需要扩大龙骨尺寸规格以及增加造价成本。
3.3．纤维水泥板开裂问题
纤维水泥板内隔墙在安装时，因龙骨本身的强度和刚度较低，或者使用了不合格的龙骨、固定点的间距过大，板缝处理的材料质量不合格及施工方法不当等会造成板块开裂。有的开裂问题是由于安装前板材已经产生暗裂，板材安装后受到剧烈冲击后被破坏结构或龙骨变形、错位等导致开裂。
而对于纤维水泥板外墙，除前述开裂原因外，其开裂的因素还有以下几点。
（1）固定板材的竖向龙骨离墙体间距过小，甚至紧紧贴着墙体，在风荷载等荷载作用下，竖向龙骨体系无可调节空间，外墙体系所受到的荷载集中到横向龙骨和面板上会导致板材开裂。
（2）横向龙骨全部采用非可调节连接也会导致应力集中现象，从而造成板材开裂。横向龙骨如果从东到西全部连为一体，因龙骨线膨胀系数与板材不同，将导致某些连接部位出现集中应力，从而导致板材开裂。
（3）龙骨间距太大，支撑面不充分，板材中部剪切破坏会促使产生裂纹。
（4）龙骨安装不平整，支撑面不平整，导致板面受力不均亦会产生裂纹。
3.4纤维水泥板色差问题
纤维水泥板是一种原生态的板材，主要成分为纯硅酸盐水泥、天然植物纤维及精选的矿物质填充料，100%不含石棉，无辐射。为了保证板材颜色的美观，需添加优质的矿物质填充料，经化学反应形成板材的颜色。其色质由矿物内部的晶体结构及所含色素离子决定，不同色素离子构成的晶体大小不均匀，晶体结构不同，晶体所形成的先后顺序也不同，从而引起板材色质、纹理与晶格的不完全相同，这与天然石材构成机理相类似。
因此，作为天然建筑材料或采用天然建筑材料直接生产的制品（例如石材、硅钙板等），就可能存在色差。同时，板材表面有特殊的纹理，在光线漫反射过程中，各个角度的光线不同，给人的视觉也会带来些许差异，这也是产生色差的原因之一。
本工程纤维水泥板应用面积广，应用批次多，因此色差问题在所难免，而本项目对美观要求极高，因此本工程板材的色差问题是风险之一。
四.本工程纤维水泥板墙体设计与施工技术风险控制措施
4.1抗台风设计
4.1.1纤维水泥板外墙的抗台风设计
本工程纤维水泥板外墙采用150X100X5的钢通作为主龙骨支撑，面板采用更厚的12mm高密度外墙板，厚度和抗风压能大大提高，主龙骨设计成610mm间距布置，外墙铆钉加密，钉体加长，铆钉间距控制在300-350mm，从而保证整个墙体的安全性。
4.1.2纤维水泥板内隔墙的抗台风设计
针对内隔墙，其设计原本不考虑台风的影响，因为其位于室内，日常使用时无台风作用，但是本工程在安装时，由于外墙尚未安装，导致台风会直接吹进室内，作用于内隔墙上，台风天鸽到来时，内隔墙正好正面抗击了14级台风。之所以有如此强的抗台风能力，是因为我们在设计时，每隔3米设置了一道钢通，采用规格为150X100X3，另外，整个隔墙龙骨采用150X75X1.5的粗厚轻钢龙骨，按照间距410mm布置，大大增加了隔墙本身的稳定性和抗风能力，另外就是本工程隔墙全部采用两面双层板，共计四层板，因此整面隔墙的稳定性和安全性大大增强，从而抵抗住了14级台风天鸽的正面袭击。
4.1.3纤维水泥板中央风孔位置的抗风压设计
为加强中央风口位置墙体的抗风压能力，我们在每块板上额外设置了15块50mm方钢板通过自攻钉固定，并专门做了结构计算，计算时假设其他钉全部失效，补强的15颗钉（加50X50的钢垫片）能够单独支撑整面墙体不被负风压吹下来。计算书结果显示这15颗钉能满足要求。
4.2针对层高特别大所采取的风险控制措施
针对内隔墙层高特别大的问题，我们在设计时，采用粗钢通加粗轻钢龙骨的方案，加密了龙骨的布置间距，加大龙骨的截面，从而确保在8.1米层高位置的墙体的稳定性。
4.3针对开裂风险采取的控制措施
针对板材开裂的问题，我们设计了阿斯托铆钉系统及专用对中钻头进行安装固定，采用固定点搭配活动点的安装方式，龙骨全部采用可调节连接的方式固定，从而让整面墙体可以根据热胀冷缩和动态荷载作用的需要进行调节，避免应力集中作用，从而有效防止板材开裂。
4.4针对色差问题采取的控制措施
作为一种水泥制品，纤维水泥外墙板的生产工艺特点决定了板面花纹与色差的自然形成。板材在成型后，水泥经过高温蒸压养护的过程中，板材表面与内部，材料经历了一次化学结晶的过程。这种化学结晶类似于天然石材的生长过程，只不过纤维水泥板通过蒸压养护大大加速了这种过程。这种过程对于外观的呈现来说，是人为不可控的过程，因而所有线条都是自然的曲线，云朵状，没有人工的痕迹，这也更加体现了纤维水泥板本身所强调的自然纹理特点。同时，在生产的过程中，采用严格的色差控制措施。从原料的添加比例到各个加工环节的控制，都是在专门的电子控制系统下完成；排除了人为的不可控因素。但是，这种色差依然难以避免。
其次，这种加速结晶生产出来的产品，在使用初期可能会感觉线条轮廓比较锐利，所以视觉效果显得比较突兀明显。但是这种结晶体线条边缘在使用一段时间后，会逐渐钝化，色泽与花纹日渐柔和，从而让建筑外墙的色泽效果变得更加均匀。进一步体现出历久常新，与自然融合的材料特性。
另外针对本工程的特点，我们采取了一些额外的技术措施，同一个外立面的施工采用同一批次的板材以减少色差。板材安装之后刷涂了一层亚光色的透明涂料，以减少色差观感。
五.结语
纤维水泥板是低能耗、绿色环保、性能优良的优质新型建筑材料，是生态环境与建设发展和谐共进的典范，值得大力推广。本文通过介绍纤维水泥板在港珠澳大桥东西人工岛建筑中的应用，希望能为同类项目提供技术参考。