鋁合金裝飾型材
表面處理工程技術(shù)
研究開發(fā)中心
節(jié)約資源、節(jié)約能源、建立節(jié)約型社會就是要減少能源消耗和低碳排放，而建筑直接耗能占全社會耗能的46%-50%，其中門窗的能源損失又占到建筑能耗的50%，這樣近四分之一能耗就由于門窗而被消耗掉，所以減少門窗的能源損失是當(dāng)前建筑節(jié)能的主要途徑之一。
門窗節(jié)能與質(zhì)量主要在于門窗玻璃、門窗框材料、玻璃與門窗框的密封、開啟扇的密封和與建筑墻體的聯(lián)接的五大重要因素。而門窗與建筑墻體的聯(lián)接和密封在現(xiàn)行各種規(guī)范對此沒有明確規(guī)定，更沒有相應(yīng)試驗和檢驗標(biāo)準(zhǔn)，采用一種通常作法，另外由于門窗是由門窗企業(yè)進(jìn)行安裝，而建筑墻體和門窗安裝后的收口是由建筑施工企業(yè)來完成，雙方能否配合好顯得更加關(guān)鍵，為此現(xiàn)在門窗存在很多問題集中反映在這理，特別是熱橋(是指建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱流密度顯著增大的部位，成為傳熱較多的橋梁)問題，必須徹底解決建筑門窗與建筑墻體間的連接和安裝問題，使其規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化，達(dá)到門窗全方位實現(xiàn)節(jié)能。
1 門窗安裝用附框的產(chǎn)生與發(fā)展
1.1 附框的產(chǎn)生
建筑門窗在建筑墻體上安裝，是由建筑預(yù)留門窗洞口，采用固定片通過射釘(或膨脹螺栓)將窗框與墻體轉(zhuǎn)接固定(見圖1)或用膨脹螺栓將窗框與墻體直接固定(見圖2)的方式進(jìn)行安裝;窗框與墻體之間用發(fā)泡膠進(jìn)行保溫，水泥砂漿進(jìn)行收口，密封膠進(jìn)行密封;最后再安裝門窗玻璃等各種附件，完成整個門窗的安裝，這也就是門窗的濕法安裝。
由于門窗的濕法安裝時存在著：建筑施工過程中給門窗預(yù)留的洞口不規(guī)范;先安裝門窗后進(jìn)行二次抹灰收口對門窗的污損嚴(yán)重;在門窗具備安裝條件時，留給門窗洞口測量、門窗加工和安裝的時間很短，門窗安裝不能保證工期等問題。針對上述問題的解決辦法是先安裝附框、土建二次收口后再安裝門窗。
建筑門窗用附框是指在安裝門窗前在墻體洞口預(yù)先安裝的結(jié)構(gòu)框件，建筑門窗通過該框件與墻體相連。
選用什么樣的附框，現(xiàn)成的材料就是鋼附框，為不影響門窗的洞口尺寸，使門窗太小又不使二次抹灰量過大，為此要求截面要小，所以選用20mm×40mm的矩形方鋼管做為附框，其壁厚由先期的1.2mm到現(xiàn)在普遍使用的1.5mm。
有了附框，門窗安裝時要在建筑預(yù)留的洞口內(nèi)先安裝附框，建筑進(jìn)行二次抹灰收口，待土建裝飾工程完成后，再進(jìn)行門窗安裝，這樣相對的提高了門窗的安裝質(zhì)量，這也就是門窗干法安裝(見圖3和圖4)。為此附框具有規(guī)范洞口、轉(zhuǎn)接、解決門窗濕法安裝對門窗的污損、加快了門窗安裝工期的作用。
1.2 現(xiàn)行鋼附框的局限性
由于鋼附框是一種臨時代用品，它具有一定局限性。
1) 耐蝕性能差，不能與建筑同壽命，甚至于比門窗的壽命還短;
2) 尺寸單一，適用性差;
3) 導(dǎo)熱系數(shù)高，在墻體中形成了熱橋，影響窗與墻體間的保溫性能;
4) 線膨脹系數(shù)高于窗與墻體間的各種材料，導(dǎo)致膨脹伸縮后變形尺寸不一致，而形成裂縫，影響窗與墻體間的氣密性，水密性，因裂縫導(dǎo)致冷熱對流，形成了室內(nèi)結(jié)露、結(jié)霜、結(jié)冰，同時又影響保溫性能;
5) 當(dāng)鋁合金隔熱窗雙腔分別與其連接時，又形成了熱橋;
6) 因熱脹冷縮會引起響動、脫膠、固定點松動等現(xiàn)象發(fā)生;
7) 不能滿足門窗安裝對附框的更高要求。
1.3 附框的發(fā)展
國家建筑節(jié)能75%和被動房建筑，綠色經(jīng)濟(jì)、科技環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略，門窗整窗單元安裝，建筑和門窗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)對門窗安裝以及所用的附框提出了更高和新的要求。
以聚氨酯附框為代表的新型非金屬附框應(yīng)運而生，在滿足規(guī)范洞口、有利門窗成品保護(hù)和縮短門窗安裝工期的作用外，還具有以下功能，同時也代表了附框的研究與發(fā)展方向。
1) 附框是結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)耐蝕，同建筑同壽命;
2) 為門窗的安裝提供可靠的連接，保證其抗風(fēng)壓性能;
3) 附框材料要有同建筑墻體保溫相同或低的導(dǎo)熱系數(shù)，不能形成熱橋，不能因此而影響墻體的保溫性能;
4) 要保證窗與墻體之間無縫隙和裂縫，必須保證附框與墻體間相結(jié)合的材料要具有親和能力，也就是要有相近的線膨脹系數(shù)，才能保證門窗與墻體間的氣密性，而不漏水;
5) 為門窗的安裝用附框提供不同的斷面尺寸和結(jié)構(gòu)體系，保證門窗與墻體之間無通縫和便于密封;
6) 附框的安裝便捷和牢固，有利于建筑二次收口施工;
7) 為門窗的安裝、墻體的內(nèi)外裝飾提供整套的解決方案，并為窗臺板，窗套板等安裝提供配套的安裝和連接方式;
8) 為整窗單元安裝和住宅門窗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供可靠和便捷的的安裝方式;
9) 為被動式建筑門窗的安裝提供可靠和便捷的的安裝方式。
1.4 門窗和門窗附框的發(fā)展瓶頸：
1) 當(dāng)前門窗存在氣密性、水密性差而導(dǎo)致的漏水等問題以及門窗節(jié)能保溫差而導(dǎo)致結(jié)露、結(jié)冰主要是門窗與建筑墻體的連接和密封。
2) 建筑和門窗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)就要實行門窗整窗單元安裝，整窗單元安裝就要解決門窗與建筑墻體的連接。
3) 被動式建筑門窗也要要解決的是門窗與建筑墻體的連接。
4) 而門窗與建筑墻體的連接和密封的紐帶就是門窗用附框。
5) 而當(dāng)前被忽視的就是門窗用附框，現(xiàn)在沒有專門標(biāo)準(zhǔn)，而在一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也是模棱兩可，不可執(zhí)行。
6) 附框現(xiàn)在才開始，但發(fā)展還沒有目標(biāo)、不平衡，僅局限于鋼附框的結(jié)構(gòu)型式。
7) 由于開發(fā)商的短期行為、只追求經(jīng)濟(jì)利益，而附框又是隱蔽工程看不見，不采用具有功能要求和壽命長的附框。
8) 對非金屬附框的性能指標(biāo)提出了不切合實際的過高指標(biāo)要求，超出了建筑本身的節(jié)能要求和連接性能要求，阻礙了非金屬附框的健康發(fā)展。
2 現(xiàn)行門窗用附框的相關(guān)規(guī)定
2.1 《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB 50411-2007)》6.2.7條規(guī)定：外門窗框或附框與洞口之間的間隙應(yīng)采用彈性閉孔材料填充飽滿，并使用密封膠密封，外門窗框與副框之間的縫隙使用密封膠密封。6.2.7條規(guī)定：金屬外門窗隔斷熱橋措施應(yīng)符合設(shè)計要求和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，金屬附框隔斷熱橋措施應(yīng)與門窗框的隔斷熱橋措施相當(dāng)。
2.2 《鋁合金門窗工程技術(shù)規(guī)范(JGJ 214-2010)》7.1.2規(guī)定: 鋁合金門窗的安裝宜采用干法施工方式，而對干法安裝后與墻體之間的處理未做規(guī)定。7.3.2第6項規(guī)定: 鋁合金門窗采用濕法安裝時，鋁合金門窗框與洞口縫隙，應(yīng)采用保溫、防潮且無腐蝕性的軟質(zhì)材料填充密實：宜可使用防水砂漿填塞，但不宜使用海砂成分的砂漿。使用聚氨脂泡沫填縫膠，施工前應(yīng)清除粘接面的灰塵，墻體粘接面應(yīng)進(jìn)行淋水處理，固化后的聚氨脂泡沫膠縫的表面應(yīng)做密封處理。7.3.5規(guī)定:鋁合金門窗安裝就位后，邊框與墻體之間應(yīng)采用粘接性能良好并相溶的耐候密封膠進(jìn)行密封防水處理，膠縫采用矩形截面膠縫時，密封膠有效厚度應(yīng)大于6mm;三角形截面膠縫時，密封膠截面寬度應(yīng)大于8mm。
2.3《天津市建筑節(jié)能門窗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(DB 29-164-2010)》6.0.3規(guī)定:外門窗宜采用鋼附框的安裝方式。6.0.5規(guī)定：外門窗框與外墻之間以及外門窗框與附框之間的縫隙應(yīng)采用聚氨脂等材料發(fā)泡填充飽滿，其外表面應(yīng)采用中性硅硐或耐候密封膠密封。附框與外墻之間的縫隙應(yīng)采用防水砂漿填充飽滿。密封膠施工宜在批膩子、涂刷涂料之前，密封膠應(yīng)連續(xù)均勻。門窗扇的安裝宜在密封膠施工24小時后執(zhí)行。6.0.6規(guī)定：外窗框與下墻體之間的縫隙應(yīng)采用聚氨脂等材料發(fā)泡填充飽滿，外墻保溫材料應(yīng)略壓住窗下框。做外保溫保護(hù)層時，應(yīng)在窗框與保護(hù)層之間預(yù)留寬度宜為5mm，深度宜為8mm的槽。槽內(nèi)宜用中性硅硐或耐候密封膠密封。
2.4江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳的蘇建函科〔2013〕443號，《關(guān)于印發(fā)《江蘇省民用建筑外窗應(yīng)用暫行規(guī)定》的通知》，從自2014年1月1日起執(zhí)行，并規(guī)定;民用建筑外窗必須采用附框安裝。附框性能應(yīng)滿足節(jié)能、強度高、耐腐蝕、耐久性好等要求。積極推廣采用節(jié)能型附框，節(jié)能型附框材料性能應(yīng)滿足：導(dǎo)熱系數(shù)(25℃)應(yīng)不大于0.2W/(m·K)，吸水率(24h)應(yīng)不大于0.5%，加熱后尺寸變化率(60℃，24h)應(yīng)不大于0.1%，握釘力應(yīng)不小于4000N。
2.5DB37 T 5016-2014《山東省民用建筑外窗工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定： 5.6.1 附框應(yīng)滿足節(jié)能、強度、耐腐蝕、耐久性以及安裝連接功能要求。5.6.2附框材料性能宜符合：導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.25W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)小于1.5×10-5m/℃。
3 聚氨酯附框在門窗安裝中的應(yīng)用
3.1聚氨酯附框的特點及性能
聚氨酯附框采用以纖維及其制品為增強材料，以聚氨酯樹脂為基材，將纖維及織物經(jīng)壓力注射聚氨酯樹脂后，通過加熱專用模具高溫固化成型，經(jīng)牽引機(jī)牽引拉擠工藝生產(chǎn)出表面光潔、尺寸穩(wěn)定、強度高的拉擠工藝復(fù)合的異型材附框。，它是新型高分子復(fù)合材料，基體樹脂和增強纖維構(gòu)成的類似于鋼筋混凝土的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)體，由于樹脂和纖維在性能上的“優(yōu)勢互補”，使其具有具有輕質(zhì)高強、耐潮濕、耐腐蝕、抗老化，阻燃、絕熱、絕緣、保溫、隔聲等優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在高低溫作用下，仍能保持尺寸穩(wěn)定性，工藝先進(jìn)，在生產(chǎn)過程中不會造成公害。
3.2聚氨酯附框的結(jié)構(gòu)體系
按附框斷面的寬度尺寸分為40、50、60、70、80、90、100等系列，按附框的不同用途和功能構(gòu)造又分為普通型、功能型和單元型三種附框。
3.2.1 普通型附框
是指附框結(jié)構(gòu)簡單的矩型結(jié)構(gòu)，其功能只起轉(zhuǎn)接作用(見圖5和 圖6)。
圖中：1——吃灰槽：提高水泥砂漿與附框的固定強度;
2——外定位平面：用于附框與建筑墻體間的定位;
3——單斜坡結(jié)構(gòu)：使防水水泥砂漿很容易進(jìn)入到附框與墻體之間，消滅了空洞現(xiàn)象，提高水泥砂漿與附框的固定強度，為建筑施工提供了方便;
4——內(nèi)定位平面：為門窗安裝提供了定位和注密封膠;
5——螺釘加厚壁：提高螺釘?shù)某休d能力和門窗的抗風(fēng)壓性能;
6——安裝定位線：附框安裝位置與建筑軸線的控制定位用。
7——組裝槽口：為窗臺板、披水板和其它門窗配件提供的安裝槽口。
3.2.2功能型附框
是指附框的結(jié)構(gòu)能夠滿足附框與墻體聯(lián)接所必備的功能要求(見圖7和圖8)。
圖中：1——卡槽結(jié)構(gòu)：為固定片提供了卡接和調(diào)整位置;
2——雙斜坡結(jié)構(gòu)：使防水水泥砂漿很容易進(jìn)入到附框與墻體之間，消滅了空洞現(xiàn)象，為建筑施工提供了方便，同時保證了附框的固定強度;
3——上面單斜坡結(jié)構(gòu)：內(nèi)高外低可有效的排出滲水;
4——附框與墻體之間的結(jié)構(gòu)空間：通過填充閉孔的彈性保溫材料，提高門窗與墻體間的保溫性能，并為金屬門窗因熱脹冷縮提供了變形空間，而不會影響結(jié)構(gòu)變形，消除了響動、脫膠、固定點松動等現(xiàn)象發(fā)生;
5——分腔結(jié)構(gòu)：使附框形成多腔體，提高其保溫性能;
6——室內(nèi)的凸邊結(jié)構(gòu)：為門窗安裝提供了定位和注密封膠，并可有效的解決墻體與窗框間的通縫問題。
3.2.3 單元型附框
是指附框結(jié)構(gòu)能夠滿足建筑門窗進(jìn)行整窗單元安裝的要求(見圖9)。
圖中： 1——卡槽結(jié)構(gòu)：為固定片提供了卡接和調(diào)整位置;
2——雙斜坡結(jié)構(gòu)：使防水水泥砂漿很容易進(jìn)入到附框與墻體之間，消滅了空洞現(xiàn)象，為建筑施工提供了方便，同時保證了附框的固定強度;
3——內(nèi)平面結(jié)構(gòu)：為門窗安裝提供由室內(nèi)向室外平推平面，保證銷釘或彈簧卡片的入位;
4——室外的凸邊結(jié)構(gòu)：為門窗安裝提供了定位和注密封膠，并可有效的解決墻體與窗框間的通縫問題; 下面附框無此結(jié)構(gòu)是保證排水腔體系的設(shè)置;
5——附框與墻體之間的結(jié)構(gòu)空間：通過填充閉孔的彈性保溫材料，提高門窗與墻體間的保溫性能，并為金屬門窗因熱脹冷縮提供了變形空間，而不會影響結(jié)構(gòu)變形，消除了響動、脫膠、固定點松動等現(xiàn)象發(fā)生;
6——附框內(nèi)凹槽結(jié)構(gòu)：提供了銷釘?shù)陌惭b槽口，不用在附框上銑工藝孔，保證了門窗的整窗單元安裝。
3.3 聚氨酯附框的組裝工藝
3.3.1 聚氨酯附框組裝工藝
3.3.2 組裝時的注意事項
1) 組角件是有方向性，為此不能安裝反了，更不能安裝不上硬安裝，以免損壞附框;
2) 自攻釘距邊距離不要小于10mm，防止撕裂附框;
3) 自攻釘應(yīng)選用盤頭自攻釘，最好是帶墊圈式自攻釘，要先鉆孔后攻釘;
4) 采用專用切割鋸片和鉆頭進(jìn)行切割和鉆孔，切割和鉆孔時不能用力過大;
5) 材料要輕拿輕放、不得踩踏。
3.4 聚氨酯附框在建筑預(yù)留洞口上的安裝工藝
3.4.1 安裝方式
按附框與建筑墻體的固定方式可分為：
直接固定式：將附框直接用金屬膨脹螺栓或尼龍脹錨螺栓直接與建筑墻體進(jìn)行固定的方式(見圖10);
轉(zhuǎn)接固定式：將附框通過固定片將中間部分與附框進(jìn)行卡接(或用自攻釘進(jìn)行固定)后，再將固定片的另兩端用金屬膨脹螺栓或尼龍脹錨螺栓或身釘與建筑墻體進(jìn)行固定的方式(見圖11)。
按附框在建筑預(yù)留的洞口安裝位置可分為：結(jié)構(gòu)內(nèi)(見圖12)、結(jié)構(gòu)內(nèi)外平齊(見圖13)和結(jié)構(gòu)外(見圖14)三種。
3.4.2 安裝工藝
3.5門窗在聚氨酯附框內(nèi)的安裝系統(tǒng)
3.5.1 安裝工藝
3.5.2直接固定式
本系統(tǒng)應(yīng)用于門窗采用先安窗框再安裝玻璃的分體安裝方式，窗框在附框上安裝采用的是用自攻釘將窗框直接固定在附框上的安裝方式(見圖15-圖18)。
先將窗框從室內(nèi)或室外安裝在附框內(nèi)，窗框與附框間下面要加硬質(zhì)矩型墊片或斜型墊片，將窗框安裝在指定的位置上，用自攻釘在窗框預(yù)留的安裝孔內(nèi)固定在附框上,同時要穿透附框的兩個壁厚,在安裝工藝孔上加蓋工藝孔蓋，工藝孔蓋要用密封膠進(jìn)行密封。
窗框與附框間填充閉孔保溫材料，室內(nèi)室外注密封膠，膠高要5-8mm，并形成圓弧狀，膠要連續(xù)，接縫不要在轉(zhuǎn)角部和下面。
本系統(tǒng)固定點牢固可靠，簡單易行，經(jīng)濟(jì)合理。
3.5.3 轉(zhuǎn)接固定式
本系統(tǒng)應(yīng)用木窗或鋁包木窗整窗單元安裝的轉(zhuǎn)接固定式(見圖19)。
窗框在附框上安裝，采用室內(nèi)安裝方式，窗框與附框間下面要加硬質(zhì)矩陣型墊片，將窗框安裝在指定的位置上，用自攻釘將15×60單孔固定片一端固定在窗框的指定位置，另一端固定在在附框上,要保證其安裝尺寸不大于10mm。
窗框與附框間填充閉孔保溫材料，室內(nèi)室外注密封膠，膠高要10-15mm，并形成圓弧狀，膠要連續(xù)，接縫不要在轉(zhuǎn)角部和下面。
本系統(tǒng)固定點牢固可靠，簡單易行，經(jīng)濟(jì)合理，但膠縫過大。
3.5.4 整窗單元安裝彈簧銷釘固定式
本系統(tǒng)應(yīng)用木窗或鋁包木窗整窗單元安裝的彈簧銷釘固定式(見圖20和圖21)。
附框采用下邊以有利于排水無擋邊附框和另三邊的可以對窗框進(jìn)行限位有外擋邊的附框。
窗框采用從室內(nèi)向室外安裝方式，在窗框指定位置將彈簧銷釘安裝在孔內(nèi)，安裝到彈簧拉環(huán)為止，拉環(huán)應(yīng)水平面向室內(nèi)，此時彈簧銷釘?shù)撵鐖A頭面應(yīng)與附框的溝槽平行。
窗框與附框間下面要加硬質(zhì)矩型墊片，將整窗從室內(nèi)向室外平推安裝到位，調(diào)整附框與窗框的間隙和水平及垂直度，合格后開始彈簧銷釘固定，先將拉環(huán)拉開，彈簧銷釘會自動彈入到附框的溝槽內(nèi)，然后用專用搬手將銷釘扃圓頭旋轉(zhuǎn)90°，使銷釘?shù)膱A弧面頂住附框溝槽內(nèi)的兩個側(cè)壁，固定結(jié)束。
本系統(tǒng)可以有效的提高安裝效率，固定點牢固可靠，并保證了整窗的質(zhì)量,提高了墻體與窗框間的保溫性能。
3.5.5 整窗單元安裝彈簧卡片固定式
本系統(tǒng)應(yīng)用整窗單元安裝的彈簧卡片固定式(見圖22)。
附框采用下邊以有利于排水無擋邊附框和另三邊的可以對窗框進(jìn)行限位有外擋邊的附框。
窗框采用從室內(nèi)向室外安裝方式，在附框上安裝彈簧卡片，將彈簧卡片的U槽卡在附框的U槽槽口內(nèi)卡住，此時彈簧卡片的前端應(yīng)朝向室外。
窗框與附框間下面要加6mm厚硬質(zhì)墊片，將整窗從室內(nèi)向室外平推,此時窗框壓下彈簧卡片,安裝到位后，彈簧卡片前端卡住窗框內(nèi)槽口的內(nèi)壁,與附框的擋邊共同固定住窗框,調(diào)整附框與窗框的間隙和水平及垂直度，合格后整個固定結(jié)束。
窗框與附框間填充閉孔保溫材料，室內(nèi)室外注密封膠，膠高要5-8mm，并形成圓弧狀，膠要連續(xù)，接縫不要在轉(zhuǎn)角部和下面。
本系統(tǒng)可以有效的提高安裝效率，固定點牢固可靠，并保證了整窗的質(zhì)量,提高了墻體與窗框間的保溫性能。
3.5.6 被動式建筑窗與附框的安裝
由于門窗在建筑洞口墻體結(jié)構(gòu)外進(jìn)行安裝，這樣也相應(yīng)決定了附框要安裝在建筑墻體結(jié)構(gòu)外的位置。采用聚氨酯角型連接件通過金屬膨脹螺栓與建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接固定，再將聚氨酯角型連接件與附框進(jìn)行固定，窗在安裝附框內(nèi)，窗、附框和保溫系統(tǒng)形成統(tǒng)一的保溫結(jié)構(gòu)體系，保證了等溫線在同一位置，聚氨酯附框與保溫系統(tǒng)的相近的線膨脹系數(shù)可以保證連接處不開裂而出現(xiàn)裂縫(見圖23)。
在固定時要注意固定點要距混凝土邊緣大于50mm，防止混凝土因固定而開裂。
本體系固定方式簡單易行，可適用于不同的附框的安裝，也可適用窗框在附框上的不同安裝方法，是完善的被動式建筑的安裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
4 結(jié)論
在國外對門窗的性能要求是窗安裝在墻體上的整體性能，在國內(nèi)現(xiàn)在也開始了門窗與墻體間的整體保溫檢驗，而影響此處的最大問題就是附框，附框雖簡單，但它是門窗與墻體連接的結(jié)合體和紐帶，此處處理不好，保溫、強度、氣密、水密等性能也無法保證，為此門窗用附框勢在必行，低導(dǎo)熱系數(shù)高強度的節(jié)能附框也勢在必行。
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