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岩棉在外墙的应用

岩棉在外墙的应用
1 岩棉的定义 岩棉保温板的类型与特点
  岩棉在20世纪30年代就已投入工业化生产,是目前世界上应用范围最广的保温材料。在国外岩棉被称为“第五常规能源”,此种材料在建筑中的应用最为广泛。
1.1岩棉的定义
  在我国的标准中对岩棉(Rock-wool)是这样定义的:主要由熔融天然火成岩制成的一种矿物棉称为岩棉。岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料,外加一定数量的补助料,经高温熔融离心吹制成人造无机纤维,其主要化学成分为:SiO2(46%)、Al2O3(15.6%)、MgO(5.1%)、CaO(28%)、Fe2O3(3.3%)。
1.2岩棉保温板的类型与特点
  在岩棉纤维中加入适量粘结剂、防尘剂、憎水剂等外加剂,经过压制固化可制成具有一定强度的岩棉保温板。根据目前的生产工艺,可分为沉降法岩棉保温板、摆锤法岩棉保温板和三维法岩棉保温板。
   1)沉降法工艺的主要生产流程是高温熔体经离心吹制,形成岩棉纤维,在沉降室的输送带上堆积,达到一定厚度以后,经过加压辊进入固化炉,沉降室法岩棉的纤维为平面分布,密度和粘结剂的均匀性较差,影响板的抗压性能和层间结合强度。
   2)摆锤法是在沉降法的基础上,通过改进收棉方法,先由捕集带收集较薄的岩棉层,经摆锤的逐层叠铺,达到一定的层数和厚度,再由加压辊进行压制,进入固化炉固化,再经冷却、切割、包装等工序制成成品。这种方法改善了棉层及所含的粘结剂的均匀程度,并且由于棉层叠铺时产生的斜度,纤维呈部分竖向分布,因而抗压强度和层间结合强度得到提高。
   3)三维法岩棉是把摆锤法叠铺形成的未固化岩棉层,通过机械方法改变棉层的分布方向,从而形成高强度的三维岩棉产品,三维法岩棉纤维呈三维分布,抗压强度高,不易分层和剥离。
  通过这3种方法生产出来的岩棉保温板在物理性质上有较大的差别,沉降法岩棉保温板基本上没有抗剥离强度,而摆锤法岩棉保温板的抗剥离强度大于14 kPa,三维法岩棉保温板的抗剥离强度大于22 kPa;10%压缩量的压缩强度沉降法岩棉保温板不到20 kPa,而摆锤法岩棉保温板可达40 kPa以上,三维法岩棉保温板则可达到60 kPa以上;采用完全浸入法测定岩棉保温板的吸水性,沉降法岩棉保温板的吸水量是其自身重量的几十倍,而且吸入的水分在十几天过后也不能完全排除,摆锤法岩棉保温板的吸水量比较小,是其自身重量的几倍,三维法岩棉保温板的吸水性与聚苯板差不多,吸水率很小。
  通过试验检验,摆锤法和三维法岩棉保温板导热系数低,在10 ℃时的导热系数不大于0.036 W/(m·K),吸湿率小于1.0%,憎水率不小于98%,无毛细渗透。采用这2种工艺生产的岩棉保温板尺寸极其稳定,无温度变化引起的线性膨胀和收缩。
  在民用建筑中,特别是在高层民用建筑中,采用岩棉保温板作为保温材料时,应该选用压缩强度和抗剥离强度比较大、吸水性比较小的岩棉保温板,因此,选用三维法岩棉保温板是最合适的,但是由于三维法工艺比较复杂,岩棉保温板价格也很高,在实际工程应用中还无法实现,综合考虑到岩棉保温板的价格因素,选用价格相对适中的摆锤法岩棉保温板是目前最好的方案。岩棉保温板选用技术指标见表1。
表1 岩棉保温板技术性能指标
项目 指标
沉降法岩棉 摆锤法岩棉 三维法岩棉
密度/(kg/m3) ≥150 ≥150 ≥150
密度允许偏差/% ±15 ±10 ±10
纤维平均直径/μm ≤7 ≤7 ≤7
导热系数/(W/(m·K)) 10 ℃ - ≤0.036 ≤0.036
50 ℃ - ≤0.039 ≤0.039
70 ℃ ≤0.044 ≤0.041 ≤0.041
渣球含量(颗粒直径>0.25 mm)/% ≤12.0 ≤6.0 ≤6.0
体积吸湿率/% ≤5 ≤1.0 ≤1.0
体积吸水率(全浸入)/% - ≤4.0 ≤4.0
憎水率/% ≥98 ≥98 ≥98
热荷重收缩温度/℃ ≥600 ≥650 ≥650
有机物含量/% ≤4.0 ≤4.0 ≤4.0
抗压强度(10%压缩量)/kPa >10 ≥40 ≥60
剥离强度/kPa >6 ≥14 >22
燃烧性能等级  A级 A级 A级
适用范围 20 m以下 100 m以下 100 m以下 
2 岩棉在建筑中的应用
  岩棉是一种优质高效的保温材料,它具有良好的保温隔热、隔声及吸音性能,与传统的保温材料相比,岩棉及其制品具有容重轻、导热系数小、不燃烧、防火无毒、适用范围广、化学性能稳定、使用周期长等突出优点,是国内外公认的理想保温材料,广泛应用于建筑等各个行业。在建筑业中,岩棉制品常用于建筑物的外保温围护结构、建筑物内部分隔墙的隔声填充材料及建筑物室内的吊顶吸声材料。
  在国外,尤其是欧洲的建筑市场中大量使用着岩棉制品,北欧人均消耗量在20 kg以上,美国人均消耗量为5~10 kg,前苏联人均消耗量也在5 kg以上。由于防火问题,在美国岩棉、矿渣棉占70%,在德国超过22 m的建筑外保温几乎全部采用岩棉保温材料。 
  在我国,岩棉作为建筑保温材料的使用率比较低,主要应用于能源、石油化工、船舶工业和建筑轻板的绝热、防火、隔音等方面,而在民用建筑中应用得很少。国内1985年引进了瑞典的外挂锚固系统解决了岩棉的上墙固定问题,在十几年的应用中稳定性可靠,但由于未能解决好面层开裂问题而无法推广。同时由于选用的岩棉保温板是沉降法生产的岩棉保温板,其强度小、吸水性大,也影响了其在民用建筑中的推广应用。
  笔者选用优质岩棉保温板,采用先进的锚固技术、现浇技术及保温抗裂技术成功地解决了目前国内岩棉在外围护结构外墙外保温度中应用的技术问题。
 
 

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