我國巖棉復合保溫材料研究現狀與展望

王雨　王鵬起　何亮　譚丹君

摘要：隨著我國對建筑節能保溫要求的提高，各種類型的保溫材料在我國得到了飛速的發展，主要分為無機保溫、有機保溫、金屬保溫和復合保溫四類。文章從巖棉纖維復合材料、復合板、裝飾一體化板及施工技術4個方面概述了巖棉復合保溫材料的研究復合現狀，提出功能性、高效保溫巖棉復合材料及裝飾一體化板為未來的發展方向。

關鍵詞：巖棉；保溫材料；施工技術

建筑能耗隨著我國城市化程度的不斷提高，在我國能源總消費量中所占比例越來越大，即便不包括建材生產過程中能耗（占全社會總能耗的16.7%），建筑能耗也占全社會總能耗的約30%，其中約二分之一的能量損失發生在墻體與外界環境間。隨著我國對建筑節能保溫要求的提高，各種類型的保溫材料在我國得到了飛速的發展，目前我國保溫材料主要分為無機保溫、有機保溫、金屬保溫和復合保溫四類，其中無機保溫材料主要包括纖維狀、多孔狀、玻璃類等材料；有機保溫材料主要包括聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛發泡板等材料；金屬保溫材料主要包括鋁箔波形紙保溫隔熱板、反射型保溫隔熱卷材等反射型材料；復合保溫材料主要為四大類型保溫材料的相互復合。

1.巖棉復合材料及施工技術研究現狀

巖棉作為無機不燃保溫材料，具有優良的防火性能，但導熱系數低于有機保溫材料，因此，國內學者采用巖棉纖維或巖棉板與有機材料進行復合，提高耐火、阻燃性能，或采用導熱系數更低的無機材料復合巖棉，提高保溫性能。另外，隨著建設工程的需求和施工技術的發展，金屬面夾心巖棉復合板、外墻保溫裝飾一體化板等復合材料也得到快速發展。

1.1巖棉纖維復合材料

路國忠等將聚氨酯樹脂噴涂在巖棉板表面經過高溫發泡成型，制備了聚氨酯，巖棉復合保溫板，其拉拔強度大于7.5KPa。通過對復合保溫板外保溫系統測試，其耐候性、抗沖擊強度、吸水量、耐凍融性等均符合JGl49-2003的要求。

任強等研究了巖棉纖維和偶聯劑對木纖維，巖棉纖維復合材料的影響，研究結果表明巖棉纖維可以提高復合材料的阻燃性能，但是會降低其靜曲強度和內結合強度，甚至會出現強度很低的缺陷區；KH-550偶聯劑對復合材料的靜曲強度和內結合強度均有提高作用，同時可以降低甲醛釋放量。

王小東研究了高硅氧玻璃、硅酸鋁、玄武巖棉、莫來石采用濕法復合方式制備氣凝膠復合材料的隔熱性能，冷熱板法測試結果表明巖棉，氣凝膠復合材料在熱面溫度為400-800℃時，冷面的溫度均低于其它復合材料，其中在熱面800%時，玄武巖棉，氣凝膠復合材料冷面溫度比莫來石，氣凝膠復合材料低30%。王虹等采用濕法復合制備了玻璃纖維氈、巖棉氈、硅酸鋁纖維氈與氣凝膠復合材料，其導熱系數測試結果表明復合材料具有較好的保溫性能，導熱系數均低于0.025W/（m·K）。

1.2金屬面夾心巖棉復合板

劉廣清對封邊巖棉金屬面夾芯板進行了研究，復合板上下為彩鋼板，夾心層為巖棉條，封邊材料為改性硬泡聚氨酯，黏結劑為改性聚氨酯。復合保溫板的黏結強度大于0.06MPa，保溫層厚度大于80ram板材耐火極限大于1小時，保溫層厚度為120mm的板材導熱系數小于0.38W/（m2·K）。王萍萍對金屬巖棉夾芯外墻板保溫性能進行了研究，研究結果表明67mm的金屬巖棉夾芯板即可達到250mm厚的加氣混凝土砌塊的保溫性能；復合板的防火性能優于聚苯或聚氨酯夾芯板；夾心層厚度為80mm的復合板隔聲能力大十30dB。

何國山等對不同厚度的巖棉、EPS、聚氨酯、酚醛、巖棉/EPS及巖棉，聚氨酯金屬面夾芯板耐火性能進行了研究，研究結果表明50、80、100mm厚的巖棉和酚醛夾芯板的耐火極限分別為61、82、123min和32、57、81min，符合金屬夾芯板相關標準的耐火性能要求；100mm后的EPS、聚氨酯夾芯板的耐火極限為38min和44min，不符合相關標準的要求；80、100mm厚的巖棉/EPS復合和巖棉/聚氨酯復合金屬面夾芯板的耐火極限分別為66、85min和70、90min。王宸研究了巖棉阻尼性能、巖棉夾心金屬復合板材阻尼性能及其對主體結構風致響應，研究結果表明巖棉夾芯是屋面板阻尼減振性能的主要貢獻元件，其可以降低主體結構跨在風振響應中的彎矩值。

1.3巖棉裝飾一體化板

耿震崗等對巖棉、纖維增強硅酸鈣板等材料組成的保溫裝飾一體化板系統材料選擇、工程設計及施工要點等進行了詳細研究，并提出了G型巖棉保溫裝飾一體板及組成一體板的巖棉板、硅酸鈣板和飾面涂料的性能指標，通過工程實例分析表明一體板外墻外保溫系統提高了防水性、抗腐蝕行和熱工穩定性。王新祥等介紹了國內多種節能裝飾一體化裝配式外墻板，承重混凝土巖棉復合外墻板和薄壁混凝土巖棉復合外墻板均具有導熱系數低、防火性能好的優點，但是前者面密度大，施工效率低，后者制作工藝復雜，不利于在建筑工業化中推廣應用。何金太等對巖棉保溫裝飾一體板進行了研究，一體板主要由硅酸鈣板和巖棉組成，其生產工藝主要包括飾面板的生產和面板及沖孔硅酸鈣背板與巖棉板的成型，施工流程主要包括墻體基層處理、裝飾板安裝及固定、板間縫隙處理。

1.4巖棉施工技術

紀振國研究了STO巖棉外墻外保溫體系施工技術，主要施工流程為原材料控制、墻面清潔、粘結劑涂抹、板材安裝、錨栓固定及門窗洞口、陰陽角、沉降縫處等處理，將保證巖棉外保溫系統較好的保溫性能。王統慧及向春陽也介紹了巖棉用于外墻外保溫施工工藝，其主要工藝流程基本與巖棉薄抹灰工藝一致，只是在局部細節處理方面有不同的要求。陳建等介紹了內墻巖棉保溫施工技術，工序主要為基層處理、主龍骨安裝、巖棉安裝、次龍骨安裝、石膏板安裝、面漆施工。該施工與目前具有幕墻的寫字樓外保溫體系基本相同，不同之處在于巖棉僅采用錨釘固定。

趙祥云等研究了水泥巖棉復合板施工工藝及注意事項，復合板由上、下面5mm水泥防火板和中間巖棉組成，側面用專用防潮膜封邊，其工藝流程主要為基層清理及找平、卡托固定件安裝、粘結砂漿涂抹、復合板安裝、罩面砂漿抹灰，施工過程需要注意窗口處復合板安裝前需反包玻纖網格布、粘結砂漿的制作及使用時間、罩面砂漿的養護。續俊峰等對無機漿料，豎絲巖棉復合板進行了研究，復合板由豎絲巖棉條、耐堿網格布和無機保溫漿料組成，復合板的高抗拉強度可使其單獨采用膠粘劑固定方式，防止保溫系統采用錨栓固定后，在負風壓長期作用下，出現裂縫、凸起等破壞。張秀永介紹了玻鎂巖棉復合板用于井塔外墻外保溫的應用，其施工做法是先將復合板通過砂漿粘貼與基體墻，同時用帶鎖片錨栓固定，然后用聚苯砂漿找平后抹抗裂砂漿。

2.結語

隨著社會的發展，建筑節能降耗的要求會越來越高，同時人們對保溫材料安全性能也會投入更多關注，但目前無機保溫材料導熱系數相對較高，有機保溫材料燃燒性能無法達到A級，這將促使復合保溫材料快速發展。采用保溫性能更好的SiO2氣凝膠對巖棉進行改性將滿足建筑節能的更高要求的同時保持A級不燃的性能；發展巖棉裝飾一體化板，將簡化外保溫施工工藝，節能省時，提高其推廣應用。另外，隨著建筑及建筑部品工業化推進，裝配式墻體正快速的推進，巖棉僅僅作為保溫材料填充于墻體，但是作為內墻，在具有保溫性能同時發展防電磁輻射、高隔聲、吸附分解等功能性復合材料，會提高其在裝配式墻體填充材料選材中的競爭力。因此，功能性、高效保溫巖棉復合材料和裝飾一體化板將會是其未來研究方向。