談巖棉在外墻外保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用

張國(guó)良 張 璐

(1.保定供電公司行政處，河北 保定 071000;2.華北電力大學(xué)基建處，河北 保定 071003)

外墻外保溫是國(guó)家推薦的建筑節(jié)能技術(shù)，不但能夠保護(hù)建筑物的結(jié)構(gòu)，還可以防止外墻的熱橋現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在我國(guó)，保溫材料的導(dǎo)熱性能、耐候性和抗拉強(qiáng)度是評(píng)價(jià)選用的主要指標(biāo)，而保溫材料的安全性無論是在標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范中的要求，還是評(píng)價(jià)體系中都沒有得到應(yīng)有的重視。隨著多起因保溫材料造成的重大火災(zāi)事故發(fā)生，各地消防主管部門要求外墻外保溫材料必須達(dá)到防火A級(jí)(不燃)，而最為常用的保溫材料，如聚苯板、擠塑板、聚氨酯板等，均是防火B(yǎng)級(jí)(難燃)，使用何種材料對(duì)現(xiàn)有可燃材料進(jìn)行合理替代成為了當(dāng)務(wù)之急。

1 巖棉材料的特點(diǎn)

在所有的A級(jí)防火保溫材料中，巖棉不僅保溫性能優(yōu)異、透氣性好、防火級(jí)別高，具備隔音性能，其施工工藝還與聚苯板(EPS)薄抹灰系統(tǒng)相似，現(xiàn)場(chǎng)操作容易，整個(gè)系統(tǒng)不存在冷橋，對(duì)聚苯板、擠塑板(XPS)等系統(tǒng)可以直接替代。

在歐洲國(guó)家，巖棉在外保溫材料中僅能占到10%左右的市場(chǎng)份額，聚氨酯和聚苯板的有機(jī)保溫材料占據(jù)了80%以上，但是在必須選用A級(jí)防火外保溫材料的高層建筑(一般規(guī)定為22 m以上)上，巖棉占到80%以上的份額，是居于主導(dǎo)地位的防火保溫材料，應(yīng)用普遍，技術(shù)成熟。巖棉在應(yīng)用中主要有兩種形態(tài)，一種是纖維平行排列的“巖棉板”，另一種是纖維呈上直立狀態(tài)的“巖棉條”，兩種形式的巖棉及常用材料的對(duì)比見表1。

表1 巖棉及常用有機(jī)保溫材料對(duì)比

1.1 抗拉強(qiáng)度

抗拉強(qiáng)度是指材料在拉伸斷裂前所能夠承受的最大拉應(yīng)力，表1中進(jìn)行比較的抗拉強(qiáng)度為與墻面垂直的方向，由于巖棉纖維排列方式的不同，巖棉的抗拉強(qiáng)度也不盡相同，巖棉條在容重較小的前提下?lián)碛休^高的抗拉強(qiáng)度，可以達(dá)到巖棉板的6倍～10倍。與現(xiàn)在常用的保溫材料對(duì)比，巖棉板在表面能夠承受的拉力是要遠(yuǎn)小于各種常用的有機(jī)材料的，即使是巖棉條的抗拉強(qiáng)度也存在不小的差距。不過需要考慮的是即便抗拉強(qiáng)度最高的擠塑板(XPS)在使用容重較大的飾面材料時(shí)也需要采取必要措施進(jìn)行加固，因此在外墻飾面的材料選擇上應(yīng)該重點(diǎn)考慮各種材料在抗拉強(qiáng)度上的差異，選取與所選用的保溫材料和飾面材料相適應(yīng)的施工措施來保障工程的質(zhì)量。

1.2 吸水性

巖棉材料具有很高的吸濕性，在潮濕狀態(tài)下強(qiáng)度會(huì)大幅衰減，導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)大幅上升，嚴(yán)重影響保溫系統(tǒng)的安全性與性能。因此，吸水量的評(píng)價(jià)是巖棉在實(shí)際應(yīng)用中的重要指標(biāo)，一般以“短時(shí)間、部分浸泡吸水量”的指標(biāo)作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1609，將尺寸為(200±1)mm×(200±1)mm的樣品局部浸入水中，浸水深度(10±2)mm，浸水時(shí)間24 h，然后在溫度(23±2)℃和濕度(50±5)%的條件下干燥(10±0.5)min后測(cè)量樣品重量，計(jì)算吸水量。

根據(jù)表1對(duì)比，經(jīng)過表面憎水處理的巖棉產(chǎn)品完全可以適應(yīng)潮濕環(huán)境，達(dá)到與各種有機(jī)材料相仿的吸水量水平，但在潮濕環(huán)境中，巖棉的性能與正常狀況存在很大的差距，雖然能夠接近最常用的聚苯板外保溫系統(tǒng)，但應(yīng)結(jié)合本地的氣候條件對(duì)這方面進(jìn)行重點(diǎn)考察。值得注意的是我國(guó)國(guó)產(chǎn)巖棉板的質(zhì)量參差不齊，大量以礦渣為原料的劣質(zhì)產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，在吸水性的各個(gè)指標(biāo)上與正規(guī)產(chǎn)品有巨大的差距，在選用過程中務(wù)必要嚴(yán)把材料質(zhì)量，選擇合格產(chǎn)品。

另外，因?yàn)閹r棉不宜在潮濕環(huán)境中使用，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)就必須考慮能否避免在特定氣候條件下結(jié)露，結(jié)露形成冷凝水能否滲透排出，因此對(duì)使用何種飾面層提出了較高的透氣性要求。

1.3 最高工作溫度與燃燒特性

巖棉材料完全為天然石材原料加工而成，主要成分是無機(jī)礦物纖維，無法燃燒，單純的巖棉材料可以在400℃的工作環(huán)境內(nèi)保持大部分保溫功能，在火災(zāi)條件下，自身不燃燒，不釋放有毒氣體，還可以起到一定的隔絕溫度的作用，這是現(xiàn)有各種有機(jī)保溫材料所無法企及的。EPS等材料在100℃左右就會(huì)軟化，開始喪失保溫和支撐效果，在明火條件下會(huì)迅速液化，并且可以促進(jìn)火焰蔓延。特別是聚氨酯，在明火條件下迅速碳化，并釋放大量含有氰化氫的劇毒氣體，可以說是導(dǎo)致人員傷亡的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

2 巖棉材料的固定及系統(tǒng)組成材料的技術(shù)要求

巖棉的主要固定方法為粘貼法和錨栓法，或兩者互相輔助。如表1所示，巖棉自身的容重遠(yuǎn)大于有機(jī)保溫材料，在保溫層較厚的情況下，外保溫的自重甚至可以達(dá)到10 kg/m2以上。因此，巖棉材料在采用粘貼法時(shí)大多需要使用錨栓加固，粘貼的面積不小于總面積的40%，輔助加固的錨盤直徑不應(yīng)小于14 cm，每平方米使用錨栓4個(gè)～6個(gè)，負(fù)風(fēng)壓較大的位置可局部增加至每平方米6個(gè)～10個(gè)，錨栓可以在玻纖網(wǎng)上固定，也可在巖棉條上固定。

與常見的聚苯板薄抹灰系統(tǒng)比較，巖棉的特殊技術(shù)要求見表2。

表2 巖棉外保溫系統(tǒng)及組成材料的技術(shù)要求

巖棉也可以配合容重較高的外飾面材料使用，但巖棉材料本身的抗拉強(qiáng)度不足，如果要達(dá)到足夠的強(qiáng)度，需要相應(yīng)的措施進(jìn)行配合:

1)選用高強(qiáng)度板材，或采用條形切割的巖棉;

2)增強(qiáng)玻纖網(wǎng)的耐堿斷裂強(qiáng)力，AR耐堿型應(yīng)大于1 000 N/5 cm，表面涂敷耐堿處理的應(yīng)大于1 300 N/5 cm;

3)錨栓應(yīng)錨固在玻纖網(wǎng)格布增強(qiáng)層上;

4)提高膠粘劑的使用面積，不應(yīng)少于50%;

5)通常為連續(xù)長(zhǎng)(高)每6 m預(yù)留一條分隔縫，分隔縫進(jìn)行隔水處理;

6)瓷磚應(yīng)選用重量不超過30 kg/m2，長(zhǎng)度 ×寬度不大于300 mm×300 mm或200 mm×400 mm，厚度不大于14 mm，吸水率不大于3%;

7)杜絕水泥砂漿的使用，采用面磚粘結(jié)劑粘貼，使用隔水、伸縮系數(shù)高的勾縫劑勾縫。

3 結(jié)語

巖棉類外保溫系統(tǒng)作為一種較為傳統(tǒng)的外保溫材料，已經(jīng)有了很長(zhǎng)的應(yīng)用時(shí)間，技術(shù)成熟，保溫性能和耐候性雖略遜于各種有機(jī)材料，但在A級(jí)防火的各類材料中有較大的優(yōu)勢(shì)，而且施工工藝與聚苯板薄抹灰系統(tǒng)相似，現(xiàn)場(chǎng)操作便捷，不存在冷橋，對(duì)于各種新型防火保溫材料還存在較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在氣候比較干燥的地區(qū)，不失為現(xiàn)有B級(jí)保溫材料的替代品。

［1］徐 峰，張雪芹.建筑保溫隔熱材料與應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］GB 02J121-1，外墻外保溫建筑構(gòu)造(一)［S］.

［3］JGJ 144-2004，外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程［S］.