外墻外保溫用巖棉制品的性能及應用

自2006年1月1日起，中國開始實施民用建筑節能法，要求所有新建建筑嚴格執行50%的設計標準，并率先在北京、天津和上海等主要城市實施65%的節能標準。為了達到上述節能標準,僅僅依靠墻體結構材料的自保溫是非常難以達到的,即使能夠達到也是非常不經濟的,由此各種保溫絕熱材料開始大規模應用到墻體保溫體系中。盡管在目前中國外墻外保溫體系中,占據主要份額的EPS和XPS等有機保溫材料,但巖棉由于其自身所具有的良好的防火性能、透氣性能和優異的隔音性能,越來越多的公共工程和高端的住宅建筑開始使用巖棉作為其外墻外保溫系統的溫材料。1巖棉外包溫劑的性能1.1巖棉制品防火性能(1)巖棉制品為不燃材料,根據標準GB8624-2006和EN13501-1,獲得最高A1級防火評定,具有絕佳的防火性能。(2)最高使用溫度為650℃以上,巖棉制品的熔點超過1000℃。(3)在遇到火災時,巖棉制品不會引發煙霧或造成火星,更不會滴落,不會導致火勢蔓延;即使在高溫狀態下也不會釋放出對環境和人體不利或有害的氣體。1.2巖棉板導熱系數巖棉是一種多孔纖維狀材料,本身具有非常好的保溫絕熱性能,按國家標準GB/T19686和EN13162,巖棉板導熱系數(25℃)應不大于0.040W/(m·K),有標稱值時還應不大于其標稱值;巖棉制品在25℃的熱容量為0.84kJ/(kg·K)。1.3透氣性能好巖棉是一種多孔的纖維狀材料,與其他有機保溫材料不一樣,巖面的孔狀結構多為開孔的,從而使得巖棉具有非常好的透氣性能,根據歐盟標準EN12086,巖面的水蒸氣滲透阻值僅為1.3左右,水蒸氣基本上可以自由地透過巖棉制品(見圖1)。由于巖棉本身所具有的優良的保溫性能和透氣性能,水蒸氣在通過巖棉制品時,基本不會出現冷凝現象,可有效地減少建筑墻體發霉情況,同時提高外墻保溫系統的壽命。1.4互消耗聲能巖棉制品的開孔的纖維狀結構,聲音通過時,纖維的振動和相互摩擦會消耗聲能而起到吸音的作用。根據ASTMC423-01,50mm厚的巖棉,其NRC系數可以達到0.90以上:100mm厚的巖棉,其NRC系數可以達到1.0。1.5巖棉制品的熱脹行為巖棉制品能確保持久的隔熱功能,制品的導熱系數不會隨時間變化;巖棉制品能確保尺寸的長期穩定性,其膨脹率非常低,常溫下,其膨脹率僅為1×10-6,根據ASTMC356,巖棉制品在最高使用溫度650℃時,24h的線收縮率不超過1%,因此巖棉不會因熱脹冷縮而對表面的網格布、砂漿等產生附加應力。1.6巖棉制品的吸水率外墻外保溫用巖棉,不僅具有非常好的防水性能、憎水性能,而且還具有很好的防水蒸氣的性能:根據國家標準GB11835-2007,巖棉制品的吸水率:≤5%;巖棉制品的憎水率:≥98%。根據ASTMC1104/1104M巖棉制品的吸水率應<0.2%(體積比)。根據歐盟相關標準:EN1609,巖棉短期部分浸水吸水率應<1.0kg/m2。EN12087巖棉長期完全浸水吸水率<3.0kg/m2。1.7抗壓強度測試經過生產工藝的改進,外墻外保溫用巖棉可以具有比較好的機械性能,主要表現在:⑴抗壓強度(在10%的壓縮變形下),按EN826或GB/T19686-2005測試:巖棉板≥40kPa,巖棉條≥100kPa。⑵拉拔強度(垂直與表面)按EN1607測試,巖棉板≥10kPa,巖棉條≥80kPa。1.8巖棉的化學穩定性巖棉制品是玄武巖、輝綠巖等天然巖石經高溫熔融,離心噴吹而成的無機纖維.其98%以上的成分為無機物,且酸度系數達1.6以上,使巖棉具有良好的化學穩定性。巖棉不含活潑元素與腐蝕成分,也不含影響建筑的溶劑,油性物質或軟化劑。因此,好的巖棉制品,配以合理的安裝施工,便無需維護,不會老化,根據歐洲外墻外保溫系統的應用經驗,巖棉可以做到與建筑同壽命。1.9風險成分cfc巖棉制品中不含CFC,HFC,HCFC或石棉等有毒、致癌等成分。同時,巖棉的放射性以及游離醛含量等均符合標準要求,是一種綠色環保的建材產品。1.10施工簡單在施工現場,使用簡易的切割工具即可將巖棉切割成需要的形狀。2棉外包溫系統結構形式外墻外保溫系統形式多種多樣,而不同的系統對巖棉制品的要求也不盡相同,下面介紹幾種國外常用的外墻外保溫系統及其對巖棉制品的要求。2.1巖棉板砂巖薄砂涂料外保溫系統巖棉板技術要求見表1;巖棉板砂漿薄摸灰外墻外保溫系統示意見圖2。2.2巖棉條砂巖的薄砂包被防水室外保溫系統巖棉條技術要求見表2;巖棉條砂漿薄抹灰外墻外保溫系統結構示意見圖3。2.3巖棉板砂巖厚砂涂料外保溫系統巖棉板技術要求見表3;巖棉板砂漿厚抹灰外墻外保溫系統結構示意見圖4。2.4巖棉板夾心墻保溫系統巖棉板技術要求見表4;巖棉板夾心墻保溫系統結構示意見圖5。2.5通風式幕墻保溫系統巖棉板(帶貼面)技術要求見表5;巖棉板(帶貼面)通風式幕墻保溫系統結構示意見圖6。除上述介紹的各種外墻外保溫形式外,外墻外保溫還有很多其他的形式,但目前世界上應用最多的還是薄抹灰系統和幕墻式保溫系統。3巖棉外墻保溫上海地區的外墻外保溫系統最早應用于2000年。當時上海新型建材礦棉廠與專威特公司合作,將上海新型建材礦棉廠的一棟辦公樓外墻用巖棉外墻外保溫薄抹灰系統進行保溫。此后,上海新型建材礦棉廠先后與上海堡密特公司、海喜得以及申得歐公司合作,應用巖棉板外墻外保溫薄抹灰系統分別對工業廠房外墻、高層建筑外墻和別墅等外墻進行外保溫。3.1地下主流系統該案例是上海市第一個巖棉外墻外保溫系統的工業工程,辦公樓和廠房總面積20000m2,巖棉板密度為150kg/m3,采用巖棉板薄抹灰外墻外保溫系統,2006年7月竣工(見圖7)。3.2巖棉板巖棉板使用工程該案例是國內首例使用巖棉外墻薄抹灰外保溫系統的住宅小區,由6棟高層和4棟雙拼別墅組成,工程采用密度140kg/m3,厚度100mm的巖棉板,使用面積約50000m2。項目于2006年開始施工,第一、二期以分別于2007、2008年初竣工(見圖8、9)。3.3巖棉板薄抹灰外墻外保溫系統該案例選用密度為150kg/m3的巖棉板,使用面積約2000m2,采用巖棉板薄抹灰外墻外保溫系統,項目于2007年竣工(見圖10)。3.4外墻外保溫用巖棉制品進行外墻保溫該案例采用密度為140kg/m3,厚度為100mm的巖棉板,使用面積約500m2,采用巖棉外墻薄抹灰外保溫系統,2000年初竣工(見圖11)。2010年9月份,我們分別回訪了以上這些案例項目。經過多年的使用,這些項目依然完好,沒有出現明顯的開裂,脫落和漏水、滲水等影響使用的情況。各項目外墻保溫效果良好,取得了非常好的節能效果,其中上海中鷹黑森林項目通過外墻保溫,配以門窗等保溫措施,節能效果達到歐洲3升房的節能標準。雖然近年來上海地區不斷推進巖棉外墻保溫系統,但由于缺乏相關的系統標準、規范以及施工手冊指導,要將巖棉外墻外保溫系統進行大