談巖棉在外墻外保溫系統中的應用

張國良 張 璐

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

外墻外保溫是國家推薦的建筑節能技術，不但能夠保護建筑物的結構，還可以防止外墻的熱橋現象，達到節能降耗的目的。在我國，保溫材料的導熱性能、耐候性和抗拉強度是評價選用的主要指標，而保溫材料的安全性無論是在標準與規范中的要求，還是評價體系中都沒有得到應有的重視。隨著多起因保溫材料造成的重大火災事故發生，各地消防主管部門要求外墻外保溫材料必須達到防火A級(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級(難燃)，使用何種材料對現有可燃材料進行合理替代成為了當務之急。

1 巖棉材料的特點

在所有的A級防火保溫材料中，巖棉不僅保溫性能優異、透氣性好、防火級別高，具備隔音性能，其施工工藝還與聚苯板(EPS)薄抹灰系統相似，現場操作容易，整個系統不存在冷橋，對聚苯板、擠塑板(XPS)等系統可以直接替代。

在歐洲國家，巖棉在外保溫材料中僅能占到10%左右的市場份額，聚氨酯和聚苯板的有機保溫材料占據了80%以上，但是在必須選用A級防火外保溫材料的高層建筑(一般規定為22 m以上)上，巖棉占到80%以上的份額，是居于主導地位的防火保溫材料，應用普遍，技術成熟。巖棉在應用中主要有兩種形態，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的“巖棉條”，兩種形式的巖棉及常用材料的對比見表1。

表1 巖棉及常用有機保溫材料對比

1.1 抗拉強度

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

1.2 吸水性

巖棉材料具有很高的吸濕性，在潮濕狀態下強度會大幅衰減，導熱系數會大幅上升，嚴重影響保溫系統的安全性與性能。因此，吸水量的評價是巖棉在實際應用中的重要指標，一般以“短時間、部分浸泡吸水量”的指標作為評判標準，參照歐洲標準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后測量樣品重量，計算吸水量。

根據表1對比，經過表面憎水處理的巖棉產品完全可以適應潮濕環境，達到與各種有機材料相仿的吸水量水平，但在潮濕環境中，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，但應結合本地的氣候條件對這方面進行重點考察。值得注意的是我國國產巖棉板的質量參差不齊，大量以礦渣為原料的劣質產品充斥市場，在吸水性的各個指標上與正規產品有巨大的差距，在選用過程中務必要嚴把材料質量，選擇合格產品。

另外，因為巖棉不宜在潮濕環境中使用，在進行計算時就必須考慮能否避免在特定氣候條件下結露，結露形成冷凝水能否滲透排出，因此對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，主要成分是無機礦物纖維，無法燃燒，單純的巖棉材料可以在400℃的工作環境內保持大部分保溫功能，在火災條件下，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，這是現有各種有機保溫材料所無法企及的。EPS等材料在100℃左右就會軟化，開始喪失保溫和支撐效果，在明火條件下會迅速液化，并且可以促進火焰蔓延。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，可以說是導致人員傷亡的罪魁禍首。

2 巖棉材料的固定及系統組成材料的技術要求

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，巖棉自身的容重遠大于有機保溫材料，在保溫層較厚的情況下，外保溫的自重甚至可以達到10 kg/m2以上。因此，巖棉材料在采用粘貼法時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小于14 cm，每平方米使用錨栓4個～6個，負風壓較大的位置可局部增加至每平方米6個～10個，錨栓可以在玻纖網上固定，也可在巖棉條上固定。

與常見的聚苯板薄抹灰系統比較，巖棉的特殊技術要求見表2。

表2 巖棉外保溫系統及組成材料的技術要求

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度不足，如果要達到足夠的強度，需要相應的措施進行配合:

1)選用高強度板材，或采用條形切割的巖棉;

2)增強玻纖網的耐堿斷裂強力，AR耐堿型應大于1 000 N/5 cm，表面涂敷耐堿處理的應大于1 300 N/5 cm;

3)錨栓應錨固在玻纖網格布增強層上;

4)提高膠粘劑的使用面積，不應少于50%;

5)通常為連續長(高)每6 m預留一條分隔縫，分隔縫進行隔水處理;

6)瓷磚應選用重量不超過30 kg/m2，長度 ×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，采用面磚粘結劑粘貼，使用隔水、伸縮系數高的勾縫劑勾縫。

3 結語

巖棉類外保溫系統作為一種較為傳統的外保溫材料，已經有了很長的應用時間，技術成熟，保溫性能和耐候性雖略遜于各種有機材料，但在A級防火的各類材料中有較大的優勢，而且施工工藝與聚苯板薄抹灰系統相似，現場操作便捷，不存在冷橋，對于各種新型防火保溫材料還存在較大的價格優勢，在氣候比較干燥的地區，不失為現有B級保溫材料的替代品。

［1］徐 峰，張雪芹.建筑保溫隔熱材料與應用［M］.北京:中國建筑工業出版社，2007.

［2］GB 02J121-1，外墻外保溫建筑構造(一)［S］.

［3］JGJ 144-2004，外墻外保溫工程技術規程［S］.