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
