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岩棉板在建筑外墙外保温系统中主要担负重要的保温作用,而能让其担负保温作用的主要原因是因为外墙外保温系统的体系构成。瑞联外墙岩棉复合板岩棉板材料的保温层、抹面层 (抹面胶浆中满铺增强网)、固定层(胶粘剂、锚固件)、饰面层构成,固定在外墙外表面的非承重保温构造。
岩棉板外墙外保温系统主要由饰面层、外墙外保温防火隔离带、基层、保温层、抹面层。这些组成部分的具体功能是什么呢。
外墙外保温防火隔离带为防止火灾蔓延而在建筑外保温系统可燃保温材料之间设置的由不燃保温材料构成的,具有一定的设计宽度和长度且与墙体无空腔粘结构造。
基层:是指岩棉板外墙外保温系统所依附的建筑外墙位置。
保温层:是由憎水性岩棉板组成,在外保温系统中起保温作用的构造层。
抹面层:是由抹面胶浆与增强用玻纤网布复合而成,抹在岩棉保温层或找平层上,保护瑞联岩棉板并起防裂、防水、抗冲击作用的面层。
而在构建瑞联岩棉板外墙外保温系统时需要使用的主要材料有平行(垂直)纤维瑞联岩棉板、胶粘剂、界面剂、抹面胶浆、耐碱玻璃纤维网格布、锚栓组成
平行(垂直)纤维瑞联岩棉板:是由玄武岩及其他天然矿石为原料经高温熔融后通过离心力或高压气体喷吹成纤维,加入适量热固性树脂胶粘剂及憎水剂后,经压制、固化、切割制成的板状制品,纤维排列方向平行于板面的称为“平行纤维瑞联岩棉板”;纤维排列方向垂直于板面的称为“垂直纤维岩棉板”。
胶粘剂:是用于岩棉板与基层之间粘结的聚合物水泥砂浆。
界面剂:是用以改善岩棉板表面、基层粘结性能的聚合物乳液。应具有防水功能,宜采用聚丙烯酸酯类聚合物、憎水剂等配制而成。
抹面胶浆:是由高分子聚合物、水泥、砂和填料为主要材料制成,具有一定变形能力和良好粘结性能的聚合物水泥砂浆。
耐碱玻璃纤维网格布:是由耐碱玻璃纤维织成的网格布为基布,表面涂覆高分子耐碱涂层制成的网格布,简称耐碱玻纤网。
锚栓:是用于岩棉外墙外保温系统中,辅助固定保温材料于结构基层的锚栓。由尾端带圆盘的塑料膨胀套管和塑料敲击钉或具有防腐性能的金属螺钉组成,包括具有膨胀功能以及回拧功能两种。把瑞联岩棉板固定于基层墙体的专用连接件。
那么如何判断岩棉板外墙外保温系统是否合格呢。主要参照以下系数。
直角偏离度:是指X岩棉板压制面两相邻边的垂直程度,根据不同系统直角偏离度不同。
平整度:是指岩棉板压制面的翘曲程度,岩棉板制作过程中通过压制生成,因此会发生一点的弯曲。
酸度系数:是指衡量岩矿棉化学耐久性的指标值,为纤维成分中二氧化硅、三氧化二铝质量分数之和与氧化钙、氧化镁质量分数和的比值,其值越低材料耐久性越差。
质量吸湿率指岩棉所吸湿(即吸收空气中水分)的质量与干燥试样质量之比,以百分比表示。
由于消防规范过于严格,相关工程的外保温材料须用“A”级,岩棉板的应用同步放大,但带来的质量及安全隐患日趋显现,以致于像开封市政府出台禁止使用岩棉板外墙外保温工程等极端性的政策性文件。确实,采用简单的岩棉板应用于外墙外保温工程,质量及安全风险十分巨大,出问题是基本概率,无非是迟早的事,究其原因,不外乎以下几个原因:
1、普通岩棉板(包括著名品牌的),由于其生产工艺及产品构造因素所决定,抗压抗拉强度极低,尤其是抗拉性能仅为10~20KPa,也就是说,岩棉板的板材构造为无机纤维水平相叠加,属松散性板体,无法满足外保温工程所需的体积稳定性和体系力学强度要求;
2、岩棉板普遍存在着吸水率高的问题,有的甚至达体积重量的2~3倍。作为外墙用材,吸水率过高是绝对的负能量,一旦有水分渗入保温层后,水变汽,水变冰,产生的形变应力足以破坏整个系统构造,剥落、脱落事故也就不足为奇了;
3、普通岩棉板无法用粘结砂浆粘贴,而靠多打几个塑料锚栓补强,其作用微乎其微。作为无机纤维状、刚性强度极为低下的松散型板体,每个φ10cm的锚钉能起到的锚固受力面积有限,无法起到整个板体锚固稳定作用。所以,无粘贴效果的外保温材料光靠锚固件的补强,远远不足以达到外保温系统构造稳定性的要求,尤其是岩棉板。
二、对策
1、通过再切割,将水平岩棉改成竖向岩棉,以提高板材的抗压强度和抗压强,实践证明,整体强度可提高至原板体的5~8倍,极大的满足了外墙外保温工程对保温材料的强度指标要求。
2、增设复合层,形成质量可靠、构造稳定的复合岩棉板体。竖向岩棉条,独立、分散,无法整体上墙;只有通过复合整体工艺,组合成标准厚度标准质量的复合板体,才能满足工程需要。采用硬泡聚氨酯复合胶水和玻纤胎水泥基布,并用在全自动化生产工艺,能有效量化完成复合板生产要求。
三、结果讨论
综上所述,岩棉保温复合板与岩棉保温板的区别,可以说是完全两个不同构造的材料,或者说,岩棉保温复合板根本性的改变了岩棉保温板的三大致命缺陷:
①强度低,结构松散;②吸水率过高;③无法与墙体粘结,也无法保证抹面层的施工质量(厚度均匀、平整度、粘结性能等)。因此,岩棉保温复合板是岩棉外保温工程的不二材料之选择。
相信咱们对岩棉保温板现已不再生疏由于它当前现已广泛应用于建筑、冶金、船只、电力等领域中,本文首要向您具体引见岩棉复合板的体系布局组成。岩棉保温板的体系结构首要包罗:粘结层、保温层、抹面层、饰面层及配件。
粘接层为建筑归于,是介于底层和面层之间,首要用胶凝材料将上下两层牢牢粘接在一同。
保温层为避免和削减汽轮机的热量向环境流失,在汽轮机及管道等外外表敷设的保温材料层。首要保温层分为,内墙保温文外墙保温.如果您的房子是内墙保温的话,那您房子的建筑使用面积就会降底.也就是得房率底了.如今的开发商用的也少;外墙保温是指,由保温材料组成,在外保温体系中起到保温隔热效果的结构层.国家公布的节能规范,从2001年10月1日起规则,新计划的楼盘有必要强制做外墙保温层. 保温层的首要效果就是起到房子保温,隔热的效果。
饰面层应选用饰面砂浆、点缀灰浆等轻质功能性涂层或有杰出透气性的水性外墙涂料。
一、引 言
经过几十年来的持续发展,人们对建筑节能保温技术的要求也越来越高,一方面节能设计标准由节能50%,逐步提高到了75%,另一方面节能保温技术的结构安全、防火安全也都已成为建筑节能市场自我选择的重要决定因素。特别是GB50016《建筑设计防火规范》发布实施以来,保温隔热性能优异的有机保温材料因均为燃烧B1、B2 级材料,使用范围、使用形式均受到了极大的限制。同时,虽然无机保温材料为A级材料,可以很好地符合GB50016《建筑设计防火规范》的相关使用要求,但无机保温材料导热系数偏大,难以满足节能75%标准要求。那么,在节能75%标准和GB50016《建筑设计防火规范》双控的条件下,单一保温材料该怎么去选用?能不能为建筑节能市场提供一种安全可靠的复合材料?
二、岩棉复合板
本项目组充分考虑无机保温材料与有机保温材料各自的优势和不足,提出了无机/有机复合保温材料的技术思路,分别选取无机保温材料-岩棉和有机保温材料-硬泡聚氨酯(PUR) 这两种保温材料,采用合适的方式将二者进行复合,制成岩棉复合板。复合方式可采用粘结胶浆粘贴或聚氨酯直接发泡的方式进行。其基本构造见图1,工程应用时岩棉侧为外侧。
因为岩棉板本身的抗拉强度较低,为了保证岩棉复合板具有较高的抗拉强度,我们选用了河北某公司产的纵丝岩棉带,其主要性能参数见表1。
硬泡聚氨酯( PUR) 保温材料我们选用的是山东某公司生产的外墙保温用硬泡聚氨酯,其主要性能参数见表2
无机/有机复合保温材料岩棉复合板的优点:自GB50016《建筑设计防火规范》发布实施以来,燃烧性能B1、B2级保温材料的使用受到诸多限制(建筑高度、构造形式、须配套耐火门窗等),极大的阻碍了有机类保温材料的使用。但是当满足GB50016《建筑设计防火规范》中第6.7.3条“当保温材料的燃烧性能为B1、B2级时,保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度不应小于50 mm”的规定时,有机保温材料的应用可不受建筑高度、设置防火隔离带和耐火门窗的限制。岩棉复合板可以通过控制岩棉保温层和聚氨酯保温层各自的厚度,来满足这一防火规范要求。同时,在节能标准日益提高的前提下,岩棉复合板可以扩大岩棉类无机保温材料在保温领域中的应用,这类无机保温材料导热系数偏大,单独应用需大幅增加保温层的厚度。但是,无论从经济适用性,还是使用安全性来说,保温层厚度是有限值要求的,无法靠一味增加保温层厚度的做法来解决这一问题。
以山东省工程建设标准 DB37/5026—2014《居住建筑节能设计标准》(节能75%)中外墙传热系数K限值0.45 W/(m2·K) 为判定依据,来分别计算当满足传热系数限值要求时保温材料的厚度取值。
表 3 保温材料厚度计算选用表
从表3可以看出,单独使用岩棉时,岩棉厚度105 mm,传热系数K为0.440 W/(m2·K),而采用岩棉/聚氨酯复合板时,在满足GB50016《建筑设计防火规范》第6.7.3条规定的前提下,复合板的总厚度为80 mm,传热系数K就能达到0.417 W/(m2·K)。如果考虑一些现浇类外保温系统还需要在保温板外侧进行找平和抹面,从而降低岩棉/聚氨酯复合板中岩棉层的厚度进一步减少岩棉复合板的整体厚度,降低了材料成本,减轻了保温系统的自重,提高了工程质量的稳定性。
三、岩棉复合板的安全稳定性研究
实验用主要仪器设备:
(1)BH-NH 保温系统耐候性试验装置源自沈阳紫微机电设备有限公司。
(2)JW-Ⅱ型建筑热工温度热流巡回检测仪为北京东方奥达仪器设备有限公司生产。
(3)HG101-3A 鼓风干燥箱源自南京实验仪器厂。
(4)游标卡尺为上海量具刃具厂生产。
为了研究岩棉复合板在保温系统应用中的安全稳定性,我们设计了岩棉复合板现浇混凝土保温系统,其基本构造做法为:现浇混凝土墙体+岩棉复合板(岩棉带50 mm、聚氨酯25 mm)+10 mm厚胶粉聚苯颗粒浆料+5 mm抹面胶浆(内复合耐碱玻纤网)+饰面涂料。在实验室拟进行大型耐候性试验。耐候性试验模拟夏季墙面经高温日晒后突然降雨和冬季昼夜温差情况下的反复作用,是对大尺寸的保温系统墙体进行模拟自然气候条件下的加速老化试验,是检验和评价保温系统质量稳定性最重要的试验项目。耐候性试验与实际工程有着密切的相关性,能较为实际地反映保温工程耐候性能的优劣。根据法国 CSTB的试验,通过在严酷气候条件下经过了几年考验的保温系统实际性能变化与实验室耐候性试验的对比来看,为了确保保温系统在规定使用年限内的可靠性,耐候性试验是十分必要和可行的。
同时,为了研究整个保温系统在外界温度变化时各材料层的温度分布情况,我们在进行耐候性试验的同时进行了温度测点布置,测点位置如下:1#测点(基层混凝土墙体与聚氨酯板间),2 #测点(聚氨酯板中间),3#测点(岩棉带中间),4 #测点(聚苯颗粒浆料间),5#测点(抹面胶浆间),6#测点(试验装置内部空间)。。
从图2和实际耐候性试验结果来看,经过耐候性试验的岩棉复合板现浇混凝土保温系统试验墙完好,未出现饰面层起泡、粉化,抹面层空鼓、脱落、开裂等破坏现象。这说明使用了岩棉复合板的保温系统是稳定可靠的,从而也证明了岩棉复合板是稳定可靠的。为了进一步验证岩棉复合板的稳定可靠性,我们分别选取了加热升温阶段、加热恒温阶段、喷淋降温阶段3组测点温度数据,。
从表4数据可以看出,最外侧抹面胶浆层(,5#测点)直接面对外界温度(6#测点)的变化,在不同升降温阶段的变化是比较显著的,这也反过来要求抹面胶浆必须要具备优异的柔韧抗裂性能,这也是所有的保温系统标准均要求抹面胶浆的压折比必须≤3.0的缘由。而聚氨酯(2#测点)因其前面有岩棉和聚苯颗粒浆料,在不同升降温阶段温度变化相对均匀平缓,最高 40.6 ℃,最低35.8 ℃。岩棉(3#测点)的变化也相对比较平缓,最高51.3 ℃ ,最低,40.2 ℃。众所周知,对于岩棉和聚氨酯等有机类保温材料进行复合,无论是采用粘结胶浆粘贴还是采用聚氨酯直接发泡的复合方式,二者之间的粘结安全性是没有问题的。对这类有机/无机复合材料而言,最容易导致其不稳定、不安全的影响因素是面对外界温度变化,二者因各自材性特质会产生差异较大的尺寸变化差,二者无法实现同步形变,进而出现破坏。从表1和表2我们也可以看出同为70 ℃的测试条件,因岩棉是经高温烧结熔融而成,所以尺寸变化率较小,长度、宽度、厚度方向尺寸变化率分别为0.1%、0.1%、0.2%,而聚氨酯则分别为0.5%、0.4%、0.8%,二者相差比较悬殊,但为什么岩棉复合板现浇混凝土保温系统在严酷的耐候性试验中并没有因二者悬殊的形变差异而导致出现破坏现象呢?笔者以为,这主要是因为岩棉与聚氨酯复合后,因有岩棉保温层的保护作用,在面对外界温度变化时,聚氨酯一方面不会出现较高的温度,另一方面其温度变化速率也变得较为平缓。为了验证这种推断,我们在实验室对聚氨酯在不同温度下的尺寸稳定性进行了测试,测试数据见表5。
表 5 聚氨酯在不同温度条件下的尺寸稳定性
从表5中测试数据我们得出聚氨酯在50 ℃以下时,尺寸变化率是较小的,特别是在40℃左右时与岩棉的尺寸变化率相近。因此,综合耐候性试验结果、现浇体系各材料测点温度数据及聚氨酯在不同温度下的尺寸变化率测试数据,相互印证,岩棉复合板及其现浇体系均是安全稳定的,这也说明无机/有机复合保温材料这一技术思路是切实可行的。
四、结 语
( 1) 岩棉复合板可很好地融合有机保温材料与无机保温材料各自的优点,规避各自单一使用时的不利因素,符合 GB50016《建筑设计防火规范》的相关防火规定和建筑节能高标准的要求, 有较高市场推广应用价值。
( 2) 经耐候性试验、系统各材料层温度测试及尺寸稳定性测试,证明岩棉复合板及岩棉复合板现浇保温系统均是安全可靠的, 同时亦表明无机 /有机复合保温材料这一技术理念是可行的。
岩棉作为保温板材有其不可替代的优势和特性,我们不能因为它的一些缺陷将这种材料完全否定。如何使岩棉材料安全、优异的用于外墙外保温是值得我们去分析和研究的。
一、通过反复试验和实践印证,采用网格布四面包裹的增强竖丝岩棉复合板可以解决岩棉板自身缺陷。
网格布四面包裹增强竖丝岩棉复合板改变了岩棉的纤维分布方向从而大大提升了板材的抗拉强度和尺寸稳定性;改变了岩棉板锚固受力的受力方式,从本质上解决了岩棉板的外墙外保温施工缺陷。
网格布四面包裹增强竖丝岩棉复合板,是将120kg/m³的岩棉作为保温芯材切割成岩棉带(条),经特殊工艺固定岩棉丝垂直于板体表面,板体沿长度方向的四个表面涂覆无机保温浆料复合耐碱玻纤网防护层,简称增强竖丝岩棉复合板,其结构示意图如下:
增强竖丝岩棉复合板具有如下特点:
竖丝岩棉经过网格布抗裂砂浆四面包裹之后,岩棉板的物理性能指标转换为网格布和砂浆复合后的物理性能指标,反映了岩棉板复合砂浆网格布之后的状态。
1、高强:
由于增强竖丝岩棉复合板的芯材丝径垂直于板面呈竖向排列,将岩棉丝垂直于墙面,改变了岩棉的纤维分布方向,从而改变了纤维的受力方向和运动方向,改变了岩棉的物理性能指标。从根本上解决了纤维分层、膨胀变形的问题,同时大大增强了抗拉强度。
增强竖丝岩棉的抗拉强度可达到0.15MPa,是岩棉板抗拉强度的20倍。使用无机保温浆料复合耐碱网格布包覆后,板面材料的抗拉强度甚至高达0.3MPa,是普通岩棉15kPa的20倍。
2、防水:
有效的包裹岩棉,使岩棉与外界水隔离,同时面层无机保温砂浆是一种优异的防水保温砂浆,通过在砂浆中掺加憎水材料,使无机保温砂浆复合增强网防护层(厚度3~5mm)具有憎水效果。即使芯材憎水性只有30%,其短时间浸泡吸水率和憎水率都有成倍的提高。
增强竖丝岩棉板面层保温砂浆的憎水效果如图:
3、粘接力强:
四面包裹增强竖丝岩棉复合板通过网格布复合防护砂浆的四面包覆,每一块板材形成一个相对独立的受力单元,由于网格布整体受力,板材受力的整体性会大大提高。
如果网格布采用双面复合,两个大面与岩棉板的粘接仅仅是岩棉板的表面粘接,随着岩棉在湿热状态下不稳定问题的产生,同样会产生前述岩棉板的一系列问题。同时由于面层防护砂浆的收缩变形,双面复合板的边角会产生一定的翘曲。双面复合竖丝岩棉,受到悬挑受力的破坏,构造很不稳定,容易产生分层滑坠的现象。
网格布四面包裹增强竖丝岩棉复合板与网格布双面包裹岩棉板、岩棉板受力对比如图4。
网格布四面包裹增强竖丝岩棉板与双面包裹和岩棉板不同,除了受到自身重力和向上的粘接力之外,还增加了网格布向上的拉力和向墙体方向的拉力。
二、 岩棉外墙外保温采用贴砌法,可以解决岩棉板体系构造的问题。
贴砌增强竖丝岩棉复合板涂料饰面、面砖饰面示意图:
类型
构造层
组成材料
构造示意图
涂料饰面
基层①
混凝土墙或砌体墙
界面层②
界面砂浆
粘结层③
贴砌浆料
保温层④
增强竖丝岩棉板
抗裂层⑤
抗裂砂浆复合玻纤网+弹性底涂
饰面层⑥
柔性耐水腻子(设计要求时)+涂料
增强竖丝岩棉复合板使用胶粉聚苯颗粒贴砌浆料满粘做法,在系统构造上更为科学合理,可以更为有效解决岩棉的系统问题,其优势如下:
1、系统采用A级保温材料,能满足建筑防火要求;
2、无空腔的岩棉保温系统,正负风压力一般只对基层墙体有作用效果,对保温系统没有破坏作用。
3、网格布四面包裹之后,每块板材形成一个独立的受力单元,改变岩棉板锚固受力方式为增强竖丝岩棉复合板粘接受力方式。
4、抗裂构造设计,通过表面20mm的胶粉聚苯颗粒找平层的过度,能够很好的消纳板材变形应力,提高系统整体的抗裂性能。
5、找平作用,由于增强竖丝岩棉复合板外表面无法打磨和裁切,因此通过20mm的胶粉聚苯颗粒找平层施工能够更好的满足系统表面的平整性要求。避免了锚栓对保温系统的负面影响
6、施工适应性优异,无需对基层剔凿和找平,板尺寸使操作工艺易施工,不易出现虚贴,工人更易操作,更利于环境友好。
涂料饰面体系,岩棉外墙外保温贴砌法充分考虑到增强竖丝岩棉板强度高、自重大等特性,利用燃烧性能达到A2级的胶粉聚苯颗粒贴砌浆料对该复合板进行满粘固定,并在建筑围护的最底层增设金属卡托。有效的消除了系统存在的负风压,与基层粘接更牢固,构造更合理,安全性能更高,并省去了打锚栓及固定增强网的施工工序,使该系统除具有岩棉系统防火优势外,还降低了工程造价,使施工操作简便易行。
面砖饰面体系,其固定体系由A2级胶粉聚苯颗粒浆料贴砌浆料、热镀锌钢丝网、锚固件构成。根据墙体不同材料选取不同的锚固件,用塑料胀栓、射钉等锚固件配合热镀锌钢丝网对增强竖丝岩棉板进行加固,这种固定方式下的增强竖丝岩棉板其受到的拉应力均匀的分布在钢网上,然后通过锚栓分散在基层墙体,使增强竖丝岩棉板能更加牢固的固定于外墙表面,充分的消除了贴砖带来的安全隐患,提高了系统的安全性。
三、综上所述,可以做出以下结论:
1. 增强竖丝岩棉复合板通过网格布复合防护砂浆的四面包覆,全面提升了岩棉板的各种物理性能指标。
2. 增强竖丝岩棉复合板通过网格布四面包裹解决了工程应用中给工人带来的施工不便问题,利于环境友好和工人身体健康。
3. 增强竖丝岩棉复合板改变了岩棉板以锚固为主的粘接方式,依靠粘接受力,安全稳定,解决了岩棉板及双面复合砂浆的岩棉复合板在使用过程中的弊病,提升了岩棉在建筑节能应用领域里的技术水平。
4. 增强竖丝岩棉复合板贴砌做法从构造上进一步提升了系统的安全性、合理性,构造设计合理。