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岩棉板薄抹灰外墙外保温系统应用研究

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0 建筑节能 Building Energy Saving 岩棉板薄抹灰外墙外保温系统应用研究 刘东华 杨 军 (富思特制漆(北京)有限公司,北京100176) 【摘 要】分析岩棉板薄抹灰外墙外保温系统优势,强调建筑外墙外保温用岩棉板必须满足的性能 要求。详细阐述FST岩棉板薄抹灰外墙外保温系统施工工艺过程,指出应注意的问题及解决方案。 【关键词]A级防火保温材料;岩棉与矿渣棉差异;岩棉板薄抹灰施工;关键节点 1 前言 目前市场上用于建筑外墙的A级保温材料.主要 包括玻化微珠无机保温砂浆、发泡水泥保温板、泡沫玻 璃保温板、岩棉板、喷涂无机纤维浆料等。相对而言.岩 棉板薄抹灰外墙外保温系统是可操作性较强的外墙外 保温应用技术,该技术在欧洲已有30年的应用历史。 表1 岩棉板规格和外观尺寸偏差 试验项目 厚度(mm) 允许偏差 ±3 试验方法 长度(mil1) 宽度(mm) 直角偏离度(mm/m) 板面平整度偏差(mm) +l 0/一3 +5/-3 ≤5 ≤6 GB厂I’5480 但是岩棉板与传统有机保温板有许多不同.完全照搬 有机保温板的应用方法是不可行的 岩棉板应严格按 照GB/T 25975—2010《建筑外墙外保温用岩棉制品》标 准选用.普通矿渣棉板是不能用于建筑外墙保温的。 注:允许偏差值以1200ram长x600mm宽的岩棉板为基准。 表2岩棉板综合性能 试验项目 性能指标 试验方法 导热系数(25 ̄C) [W/(m・K)】 压缩强度(kPa) 垂直于板面的 抗拉强度(kP≤0040 .GB厂I’10294 GB/T13480(A法) 2建筑外墙外保温用岩棉板性能要求 建筑外墙外保温用岩棉板的性能指标应符合 ≥40 TR8O TR15 TRlO TR7.5 ≥8O ≥15 ≥10 ≥75 .a) JGI49(注 GB厂r10299 GB/T 25975—2010(建筑外墙外保温用岩棉制品》的 相关规定Ⅲ 2.1 纤维平均直径和渣球含量 憎水率(%) 24h部分浸入 吸水 ̄(kg/m ) 28d部分浸入 吸水量(kg/m ) ≥98.O ≤1.O 纤维平均直径和渣球含量应符合GB/T19686《建 筑用岩棉矿渣棉绝热制品》中规定的要求。 2.2外观 GB,r5480 ≤3.0 质量吸湿率(%) 尺寸稳定性(%) 酸度系数 燃烧性能 ≤1.0 长、宽、厚均≤1.0 ≥1.6 A GB厂r88l1 GB,I’5480 GB,r8624—1997 外观质量要求:表面平整,不应有妨碍使用的伤 痕、污迹、破损。 2.3岩棉板规格和外观尺寸偏差 注:试样尺寸(200 ̄1)minx(200 ̄1)mill原厚,试样数量为5块。 岩棉板规格和外观尺寸偏差见表1 2.4岩棉板综合性能 岩棉板综合性能见表2 者生产工艺、纤维形态、耐碱性、导热系数、不燃性等 方面存在许多共性.故有人统称之为矿岩棉 但严格 来讲.两者不是同一种产品 由于二者主要原料的化 学成分不同、酸度系数不同,性能上存在着显著差异。 根据定义,酸度系数MK=(SiO2+A1203)/(CaO+MgO)。 易造成误解的是。矿渣棉色泽洁白偏黄.岩棉色泽暗 3建筑外墙外保温用岩棉与矿渣棉性能对比 3.1 耐水耐老化差异[21 建筑外墙外保温用岩棉与矿渣棉同属矿物棉.两 淡偏黄绿,似乎前者更好些。其实恰好相反。 2012.10墙材革新与建筑节能41 建筑节能 Building Energy Saving o 在我国.矿渣棉的主要原料 一表3岩棉与矿渣棉主要原料化学成分(%) 原料名称 SiO2 AI203 Ca0 MgO F02O3 Fe0 SiO2+A1203+CaO+MgO MK 般为高炉渣或其他冶金炉渣. 岩棉的主要原料则为玄武岩或 辉绿岩.两者成分差异较大(见 表3)。 玄武岩 辉绿岩 47.4l l5.0 8.O2 9.40 6.89 3.99 7-36 6.56 6.O 4.65 77-32 81.8 4.18 4.13 49-32 l6.61 铸造生铁高炉渣 40~4l 8-17 36-42 6-8 炼钢生铁高炉渣 38~40 6-12 38-43 5~l2 0.65 0.4 ̄0.8 90-95 90-95 O.95 O.95 由表3可见:高炉渣化学成 分中SiO2+A12O3+CaO+MgO含量达90% 95%,而 这两种反应产物对矿渣棉的使用均产生不良影 Fe20 +FeO含量小于1%:玄武岩和辉绿岩化学成分中 响:Ca(OH) 使水呈碱性,矿渣棉中的B一2CaO.SiO SiO2+A1203+CaO+MgO含量77% 83%,比高炉渣低 在碱性水溶液的激发之下.更促使其水化反应的进 l0%左右,而FezO +FeO含量平均在1 1%左右,最高 17%,是高炉渣中铁氧化物含量的十余倍。这些差异决 定了岩棉的酸度系数MK一般大于1.5.甚至可高达 2.0以上.矿渣棉的酸度系数MK一般只能保持在1.2 左右。这是因为.若要进一步提高矿渣棉的酸度系数. 就必须提高熔体中SiO 和A1 O 的含量,使CaO和 MgO含量相应地有所降低.在铁含量较低的情况下. 导致熔体粘度增大.以致难以保证矿渣棉纤维的品 质。含氧化铁较低的熔体.当其MK=1.2左右时,在最 佳成纤温度下有宽而稳定的粘度范围.这种情况下即 使熔体温度上下波动100%.其纤维质量和成纤率也 不受很大影响。但是.随着酸度系数逐步提高,熔体稳 定性变差.对温度变化的敏感性也随之提高.只要温 度略有波动。其粘度将发生较大幅度的变化.甚至无 法成纤。这就是矿渣棉酸度系数一般均在1.2左右、不 可能像岩棉酸度系数达到1.5以上的原因所在 岩棉与矿渣棉化学成分及酸度系数的差别.导致 它们在耐水、耐老化性能上存在一定的差异。本质上 而言。岩棉与矿渣棉均归属于硅酸盐CaO—A120 一SiO 物系。但两者包含的结晶相不同。岩棉的结晶相包含 硅灰石、铝方柱石、钙长石,均不具备水硬特性。遇水 后几乎没有变化,使得岩棉具有较好的耐水性。而矿 渣棉的结晶相包含硅灰石、铝方柱石、硅酸二钙,虽然 铝方柱石、硅灰石不会与水发生反应,但硅酸二钙在 一定条件下能与水起反应.这是硅酸二钙的基本结构 决定的。 此外.生产矿渣棉所用高炉渣中含有5%左右的 CaS.是由于冶炼时要脱除生铁中的大部分硫,防止 其在使用时产生热脆问题。这些脱除的硫以硫化钙 (CaS)的形态留在高炉渣之中,最终留在矿渣棉中。当 矿渣棉在湿度大的环境中使用时.其中的CaS遇水会 分解为氢氧化钙和硫化氢:CaS+2H O=Ca(OH) +H2S。 42 墙材革新与建筑节能2012.10 行,使矿渣棉耐水性进一步降低;H2S遇水会生成氢硫 酸.对周边环境造成腐蚀。 造成岩棉与矿渣棉耐水、耐候性差异的另外重要 因素是在生产和使用过程中形成的 岩棉在生产过程 中.纤维表面须采用特殊有机树脂处理.以赋予岩棉 更好的耐水性和耐老化性。树脂的种类、性能、用量、 处理工艺是关键要素.当然这必须在不影响岩棉A级 不燃属性前提下完成。岩棉板在施工使用时.两面均 使用专用界面剂处理。这对于改善岩棉板的耐水性、 耐候性也起到了积极作用 岩棉板矿渣棉板对比的实物照片见图1 该照片 是在北京富思特装饰有限责任公司岩棉板薄抹灰外 墙外保温工程天津某工地现场拍摄的.照片左侧两条 是北京富思特公司外墙保温施工废弃料.照片右侧散 状棉是同一工地另一家施工单位室内保温所用矿渣 棉废弃物 这是两种废弃物在同等自然环境下放置一 个月后的真实情形.岩棉板几乎完好无损.而矿渣棉 已溃散、萎缩,丧失完好状态,保温性能无法实现。 图1岩棉板矿渣棉板对比 3.2垂直于板面抗拉强度差异 GB/T 25975—2010(建筑外墙外保温用岩棉制品》规 定不同情况下岩棉板垂直于板面的抗拉强度见表4。 表4岩棉板垂直于板面抗拉强度 0 建筑节能 Building Energy Saving 矿渣棉垂直于板面的抗拉强度几乎为零 影响岩 增加.板材保温效果略微下降。 棉与矿渣棉垂直于板面的抗拉强度差异因素包括以 下几个方面:(1)有机树脂种类、性能、用量、处理工艺 和分布状况;(2)产品密度、纤维均匀分布状况;(3)纤 用过程中。界面剂处理状况。 3.2-3熔体配方的酸度系数因素 纤维方向抗拉强度估算式3:Tensiles=一243.62+ 159.42Ratio+1.46Densitv。式中:Tensi1es为纤维方向抗 维三维立体分布状况;(4)熔体配方的酸度系数;(5)使 拉强度(kPa);Ratio为酸度系数;Density为密度(k ̄/m )。 从估算式3可以发现.酸度系数的贡献巨大.是 抗拉强度的贡献大于增加lOk ̄m3的密度 尽管酸度系 前四个因素。西斯尔(广州)建材有限公司郑青松 密度的100余倍。即增加O.1的酸度系数.对纤维方向 在《外墙外保温用岩棉性能的研究》一文中做了详细 介绍.并给出了相关计算公式【3]。 3.2.1有机树脂处理和产品密度因素 有机树脂用量增加且分布均匀.岩棉板机械强度 会增强。但用量增加到一定程度会影响不燃性能 产 品密度增加且纤维分布状况良好.岩棉板机械强度会 增强。但高密度受到生产工艺条件。 垂直于板面抗拉强度估算式1:Tensiles=-30.466+ 0.223Density+2.909Binder。式中:Tensiles为垂直于板 面抗拉强度(kPa);Density为密度(kg/m );Binder为有 机树脂百分比(%)。 估算式1是垂直于板面的抗拉强度估算式 从估 算式中可以看出,随着密度和有机树脂用量的增大. 抗拉强度也随着增大:单位有机树脂的贡献是密度的 l0倍以上.即增加1个百分点的有机树脂略大于每立 方米增加10kg的密度 3.2.2纤维三维立体分布状况因素 从侧面看.矿渣棉板的纤维是水平分布的。通 过特殊工艺处理.岩棉板的纤维呈三维立体交错分 布。由于纤维立体分布。机械性能表现为各向异性. 适度的纤维三维立体交错分布.能够提高垂直于板 面的抗拉强度.又不明显地影响其他机械强度和导 热系数 垂直于板面抗拉强度估算式2:Tensiles=一a1+ 0.096Cr+blIo+O.081 1Density+0.8733Binder。式中: Tensiles为垂直于板面抗拉强度(kPa);Densitv为密度 (kg/m3);Binder为粘合剂百分比(%);Cr为A向立体 交错比例(%);Io为B向立体交错比例(%)。 从抗拉强度估算式2可以看出.随着三维立体交 错(Cr和Io)的增加,抗拉强度随之增加;控制适度的 纤维三维立体交错分布.可以增强抗拉强度.其贡献 大于密度。纤维三维立体交错分布.还会影响导热系 数。纤维水平分布。垂直于板面的导热系数低于纤维 立体分布,即随着纤维立体分布的增加.空气通道略 数大于1.6的产品属于岩棉产品.但酸度系数1.7以下 产品机械强度较低.抗拉强度很难达到标准要求。 3.2.4岩棉板界面剂因素 选用几种不同类型界面剂.涂刷于岩棉板两表 面.测试岩棉板与砂浆的抗拉强度见表5.试验照片见 图2 表5不同类型界面剂岩棉板与砂浆的抗拉强度 界面处理产品 方式 抗拉强度 破化模式 强度提高 空白 3l7.5kN 岩棉板 BEloo 辊涂 392.5kN 岩棉板 23.6% FBJ—O2 辊涂 372.5kN 岩棉板 17_3% RN-II 辊涂 420.5kN 岩棉板 32.5% 图2试验照片 结论:采用界面剂处理可以提高3O%以上的拉伸 粘结强度,作用明显:采用界面处理后破坏模式为岩 棉板内部,说明界面剂具有渗透增强作用。 采用同一种岩棉板界面剂以不同方式施工测试 岩棉板与砂浆抗拉强度。得出试验数据见表6。 表6同一界面剂不同施工方式岩棉板与砂浆抗拉强度 : ! ! l !:! :!竺 l !: 竺!! 结论:在岩棉板上通过滚涂、抹涂、喷涂三种不同 的界面处理方式.通过比较.滚涂方式对岩棉板的渗 透效果最好,拉拔数据最高.所以岩棉板外墙保温系 统界面剂应采用滚涂方式 2012.10墙材革新与建筑节能43 建筑节能 Building Energy Saving 0 玻纤网格布外侧安装锚固件 为保证系统的安全性和 基层应不小于30mm,于砌体墙应不小于50mm。门窗 洞口、阳角边缘应适当增加1至2个锚固件进行加固 缘不小于60mm。锚固件安装数量:17层以上采用不 低于7个/m2.17层以下采用6个,m 。 固件 这也不同于现行的某些外墙外保温面砖饰面做 法,只适用于涂料饰面,或采用真实漆、弹性质感、液 网格布的平整性.锚固件有效深入基层深度于混凝土 法.FST岩棉板外墙外保温系统不适用于面砖饰面做 态花岗石及其他功能性涂料仿砖饰面做法 常规的节点.按膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温做 2.6关键节点处理 处理,锚固件水平、垂直间距不大于500mm,距基层边 4.法处理。不再赘述。在岩棉板外墙外保温系统中,门窗 加强型耐碱玻纤网格布铺设和锚固件安装完成 洞13、外墙勒脚、女儿墙处的节点处理有其特殊性,施 后.在其表面抹第二遍抹面胶浆。厚度2mm~3mm,以覆 工过程中应予以注意 盖加强型耐碱玻纤网格布和锚固件.随即压入耐碱玻 (1)门窗洞1:3节点处理(图10、图l1):门窗附框 纤网格布.并在其表面抹第三遍抹面胶浆。厚度lmm~ 与基层墙体间用泡沫密封胶封闭.附框外侧涂刷防水 :3处应及时抹防水 2mm,进行找平处理。三层抹面胶浆总厚度控制5mm~ 涂膜.岩棉板保温层与门窗框的接17mm为宜。 砂浆:门窗洞口外侧墙面周边按下图的构造要求实施 3等粘贴岩棉板不易施 上述过程应连续进行.中间不得间断,工序间断 耐碱玻纤网格布翻包.门窗侧1时。耐碱玻纤网格布应有搭接预留。网格布应绷紧压 工部位.采用无机保温砂浆抹灰方式进行收口处理. 实,不得出现褶皱。严禁干搭、漏搭。耐碱玻纤网格布 厚度可视门窗构造与安装情况确定。窗下口应做I>5% 横向搭接长度不得小于lOOmm.纵向搭接长度不得小 于80mm。 的坡度。窗上13顶部做滴水线条。外保温系统与门窗 框边缘接口部位要采用硅酮密封胶封闭处理。 要强调的是.FST岩棉板外墙外保温系统中。机械 (2)勒脚部位保温做法见图12。出于系统防潮考 锚固件的安装位置.不同于传统的聚苯板薄抹灰系统 虑.此处采用挤塑聚苯板沿外墙四周做一道防潮隔离 中安装在聚苯板外表面且位于板缝间的做法.而是要 带.要求挤塑聚苯板密度大于30kg/m3.厚度与岩棉板 求安装在岩棉板表面抹第一遍抹面胶浆铺压耐碱玻 厚度相同.高度200mm,挤塑板双面涂刷挤塑板专用 纤网格布的外侧 这是根据岩棉板自身强度特点而设 界面剂.用胶粘剂满粘于基层墙体之上。外墙保温层 计的.机械锚固件位于第一遍网格布的外侧.可以使 与散水坡距离应适合建筑结构沉降而不导致外墙外 系统充分获得锚固件的机械锚固强度.与基层墙体有 保温系统损坏的要求 效结合在一起。如果每平方米安装6个机械锚固件, 每个机械锚固件的抗拉强度 聚氨酯泡沫塑料 加强型耐碱玻纤网格布 翻包耐碱玻纤网格布 0.5kN 0.8kN.则机械锚固件为系 统增加的强度是0.003MPa~ 0.0048MPa。 耐碱玻纤网格布 无机保温砂浆 注意到.国外的岩棉板薄抹 灰外墙外保温系统是单网构造. 嗣密封胶 "『 沫塑料 / 与传统的聚苯板薄抹灰外墙外保 温系统的构造完全相同.并且这 种技术在德国已有30年的应用 经历 国内的情况有其特殊性.我 们的建筑多是高层建筑.加之岩 棉板的抗拉强度和内聚强度均不 及聚苯板.出于安全考虑,FST岩 棉板外墙外保温系统设计为双网 构造.三遍抹灰,中间附加机械锚 窗框外侧洞13周边构造做法 窗洞口截面图 加 图10门窗洞口节点处理 46 墙材革新与建筑节能2012.10 

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