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| 巖棉外墻外保溫系統技術研究與應用 [摘 要] 本文介紹了巖棉在外墻外保溫領域應用的技術研究，該技術研究是北京市科委課題“高層建筑耐火外墻外保溫系統技術研究”的核心內容。研究提出了現澆和錨固巖棉板2種涂料飾面構造做法，其中采用機械錨固熱鍍鋅鋼網施工可充分利用國產各類型巖棉板；巖棉板的界面砂漿處理可起到防止巖棉纖維扎手、增強巖棉板的防水性能和提高巖棉板與找平層的粘結強度的作用；聚苯顆粒的低導熱系數過渡層提高了系統的整體性和抗裂性。2種構造做法經試驗和工程試點證明均可解決目前國內巖棉難以應用在外墻外保溫系統中的技術問題，具有優異防火性能的巖棉外保溫系統可應用于任何類型的建筑中，在高層建筑和防火要求高的建筑中其優勢更為明顯。 [關鍵詞] 巖棉；外墻外保溫 1 巖棉的定義、巖棉板的類型與特點 巖棉在20世紀30年代就已投入工業化生產，是目前世界上應用范圍最廣的保溫材料。在國外巖棉被稱為“第五常規能源”，此種材料在建筑中的應用最為廣泛。 1.1巖棉的定義 在我國的標準中對巖棉（Rock-wool）是這樣定義的：主要由熔融天然火成巖制成的一種礦物棉稱為巖棉。巖棉是以精選的玄武巖或輝綠巖為主要原料，外加一定數量的補助料，經高溫熔融離心吹制造無機纖維，其主要化學成分為：SiO2（46%）、Al2O3（15.6%）、MgO（5.1%）、CaO（28%）、Fe2O3（3.3％）。 1.2巖棉板的類型與特點 在巖棉纖維中加入適量粘結劑、防塵劑、憎水劑等外加劑，經過壓制固化可制成具有一定強度的巖棉板。根據目前的生產工藝，可分為沉降法巖棉板、擺錘法巖棉板和三維法巖棉板。 1）沉降法工藝的主要生產流程是高溫熔體經離心吹制，形成巖棉纖維，在沉降室的輸送帶上堆積，達到一定厚度以后，經過加壓輥進入固化爐，沉降室法巖棉的纖維為平面分布，密度和粘結劑的均勻性較差，影響板的抗壓性能和層間結合強度。 2）擺錘法是在沉降法的基礎上，通過改進收棉方法，先由捕集帶收集較薄的巖棉層，經擺錘的逐層疊鋪，達到一定的層數和厚度，再由加壓輥進行壓制，進入固化爐固化，再經冷卻、切割、包裝等工序制成成品。這種方法改善了棉層及所含的粘結劑的均勻程度，并且由于棉層疊鋪時產生的斜度，纖維呈部分豎向分布，因而抗壓強度和層間結合強度得到提高。 3）三維法巖棉是把擺錘法疊鋪形成的未固化巖棉層，通過機械方法改變棉層的分布方向，從而形成高強度的三維巖棉產品，三維法巖棉纖維呈三維分布，抗壓強度高，不易分層和剝離。 通過這3種方法生產出來的巖棉板在物理性質上有較大的差別，沉降法巖棉板基本上沒有抗剝離強度，而擺錘法巖棉板的抗剝離強度大于14 kPa，三維法巖棉板的抗剝離強度大于22 kPa；10%壓縮量的壓縮強度沉降法巖棉板不到20 kPa，而擺錘法巖棉板可達40 kPa以上，三維法巖棉板則可達到60 kPa以上；采用完全浸入法測定巖棉板的吸水性，沉降法巖棉板的吸水量是其自身重量的幾十倍，而且吸入的水分在十幾天過后也不能完全排除，擺錘法巖棉板的吸水量比較小，是其自身重量的幾倍，三維法巖棉板的吸水性與聚苯板差不多，吸水率很小。 通過試驗檢驗，擺錘法和三維法巖棉板導熱系數低，在10 ℃時的導熱系數不大于0.036 W/(m·K)，吸濕率小于1.0%，憎水率不小于98%，無毛細滲透。采用這2種工藝生產的巖棉板尺寸極其穩定，無溫度變化引起的線性膨脹和收縮。 在民用建筑中，特別是在高層民用建筑中，采用巖棉板作為保溫材料時，應該選用壓縮強度和抗剝離強度比較大、吸水性比較小的巖棉板，因此，選用三維法巖棉板是最合適的，但是由于三維法工藝比較復雜，巖棉板價格也很高，在實際工程應用中還無法實現，綜合考慮到巖棉板的價格因素，選用價格相對適中的擺錘法巖棉板是目前最好的方案。巖棉板選用技術指標見表1。 表1 巖棉板技術性能指標 項目 指標 沉降法巖棉 擺錘法巖棉 三維法巖棉 密度/(kg/m3) ≥150 ≥150 ≥150 密度允許偏差/% ±15 ±10 ±10 纖維平均直徑/μm ≤7 ≤7 ≤7 導熱系數/(W/(m·K)) 10 ℃ - ≤0.036 ≤0.036 50 ℃ - ≤0.039 ≤0.039 70 ℃ ≤0.044 ≤0.041 ≤0.041 渣球含量(顆粒直徑＞0.25 mm)/% ≤12.0 ≤6.0 ≤6.0 體積吸濕率/% ≤5 ≤1.0 ≤1.0 體積吸水率（全浸入）/% - ≤4.0 ≤4.0 憎水率/% ≥98 ≥98 ≥98 熱荷重收縮溫度/℃ ≥600 ≥650 ≥650 有機物含量/% ≤4.0 ≤4.0 ≤4.0 抗壓強度(10%壓縮量)/kPa >10 ≥40 ≥60 剝離強度/kPa >6 ≥14 >22 燃燒性能等級 A級 A級 A級 適用范圍 20 m以下 100 m以下 100 m以下 2 巖棉在建筑中的應用 巖棉是一種優質高效的保溫材料，它具有良好的保溫隔熱、隔聲及吸音性能，與傳統的保溫材料相比，巖棉及其制品具有容重輕、導熱系數小、不燃燒、防火無毒、適用范圍廣、化學性能穩定、使用周期長等突出優點，是國內外公認的理想保溫材料，廣泛應用于建筑等各個行業。在建筑業中，巖棉制品常用于建筑物的外保溫圍護結構、建筑物內部分隔墻的隔聲填充材料及建筑物室內的吊頂吸聲材料。 在國外，尤其是歐洲的建筑市場中大量使用著巖棉制品，北歐人均消耗量在20 kg以上，美國人均消耗量為5～10 kg，前蘇聯人均消耗量也在5 kg以上。由于防火問題，在美國巖棉、礦渣棉占70%，在德國超過22 m的建筑外保溫幾乎全部采用巖棉保溫材料。 在我國，巖棉作為建筑保溫材料的使用率比較低，主要應用于能源、石油化工、船舶工業和建筑輕板的絕熱、防火、隔音等方面，而在民用建筑中應用得很少。國內1985年引進了瑞典的外掛錨固系統解決了巖棉的上墻固定問題，在十幾年的應用中穩定性可靠，但由于未能解決好面層開裂問題而無法推廣。同時由于選用的巖棉板是沉降法生產的巖棉板，其強度小、吸水性大，也影響了其在民用建筑中的推廣應用。 筆者選用優質巖棉板，采用先進的錨固技術、現澆技術及保溫抗裂技術成功地解決了目前國內巖棉在外圍護結構外墻外保溫度中應用的技術問題請聯系我們的技術人員。 |
