外墻外保溫用巖棉性能的研究

1、外墻外保溫用巖棉性能的研究鄭松青(西斯?fàn)?廣州)建材有限公司，廣州510623)摘要參照歐洲規(guī)范和系統(tǒng)認(rèn)證指南的要求，探討提高巖棉垂直于板面的抗拉強(qiáng)度等性能的途徑，并提出外墻外保溫巖棉生產(chǎn)的四點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞外墻外保溫用巖棉；垂直于板面的抗拉強(qiáng)度；酸度系數(shù)在我國，巖棉作為A級防火材料應(yīng)用于外墻外保溫系統(tǒng)還比較少見，但在歐洲已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，擁有成熟的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)認(rèn)證指南。歐洲外墻外保溫用巖棉的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要是prEN13500-2003建筑外墻外保溫復(fù)合系統(tǒng)用礦物棉規(guī)范（Thermal都采用礦渣作為原料或主要原料，產(chǎn)品酸度系數(shù)普遍在屬于巖棉這一標(biāo)準(zhǔn)來劃分，這些產(chǎn)品并不是巖棉產(chǎn)品，而是礦渣棉

2、產(chǎn)品，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到歐洲標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。國內(nèi)主要巖棉產(chǎn)品的性能見表1。insulationproductsforbuildings-Externalthermalinsu-lationcompositesystems（ETICS）basedonmineral2質(zhì)量影響因素下面就國內(nèi)如何提高巖棉垂直于板面的抗拉強(qiáng)wool-Specification），該規(guī)范的部分指標(biāo)引用了EN13162-2001建筑保溫用人造礦物棉規(guī)范。在歐洲，該系統(tǒng)的認(rèn)證指南主要是帶抹灰外墻外保溫復(fù)合系統(tǒng)的歐洲技術(shù)評定指南，即EOTAETAG004（Match2000）。這些規(guī)范和指南對我國外墻外保溫系統(tǒng)用巖棉的研究、生產(chǎn)

3、和施工提供了重要的指導(dǎo)。巖棉應(yīng)用于外墻外保溫，其形式可以是整個(gè)墻體使用巖棉保溫（使用巖棉板，纖維平行于墻面），同時(shí)具有外墻防火的作用；也可以配合其他保溫材料使用，其中巖棉帶起防火隔離的作用（稱隔離帶，纖維垂直于墻面）。度（包括干樣和老化后）進(jìn)行探討。外墻外保溫用巖棉干樣垂直于板面的抗拉強(qiáng)度主要與以下因素有關(guān)：（1）黏合劑特別處理、用量和分布狀況；（2）產(chǎn)品密度、纖維均勻分布狀況；（3）纖維三維立體分布狀況；（4）熔體配方的酸度系數(shù)（此為內(nèi)在因素，也最為重要）。巖棉老化后垂直于板面的抗拉強(qiáng)度保留率除了干樣性能優(yōu)越外，還與黏合劑耐老化處理等因素有關(guān)。2.1黏合劑和產(chǎn)品密度很多參數(shù)的作用是相互制約或

4、者其共同作用受1我國的巖棉產(chǎn)品性能我國目前有巖礦棉生產(chǎn)廠家200余家，但絕大部分表1國內(nèi)巖棉達(dá)不到技術(shù)要求的項(xiàng)目垂直于板面的抗拉強(qiáng)度（kPa）吸水性部分浸入（）（kg/m2）標(biāo)準(zhǔn)到限制的，黏合劑和密度就受到不燃性能的限制。（1）對黏合劑進(jìn)行憎水耐老化等處理有利于降低其吸水性，提高其耐老化等性能。國內(nèi)主要巖棉產(chǎn)品的性能要求測試方法EN13500-2003建筑外墻外保溫復(fù)合系統(tǒng)用礦物棉規(guī)范、EN13162-2001建筑保溫用人造礦物棉規(guī)范7.5/10/15短期1.0長期<3.0（28d）EN1607建筑用絕熱材料制品拉伸強(qiáng)度的測定EN1609建筑物用的隔熱產(chǎn)品部分浸濕短時(shí)水吸收的測定BS29

5、72粘合人造礦物纖維板的規(guī)范老化后垂直于板面的抗ETAG004帶抹灰的外墻外保溫復(fù)合系統(tǒng)拉強(qiáng)度保留率（%）的歐洲技術(shù)評定指南EOTA50·40·2010年5期（2）隨著黏合劑用量的增加，分布均勻，機(jī)械強(qiáng)度會(huì)增強(qiáng)。但黏合劑用量增加到一定程度就會(huì)影響其不燃性能（參照GB8624-1997建筑材料燃燒性能分級方法，主要是燃燒熱值和爐內(nèi)溫度都太高）。（3）隨著產(chǎn)品密度的增加，纖維分布狀況良好，機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)增強(qiáng)，但密度增加到一定程度也會(huì)影響不燃性能。高密度還受到工藝條件的限制。垂直于板面的抗拉強(qiáng)度估算式為：0.8733Binder某一個(gè)方向的剪切強(qiáng)度估算式為：（2）（3）ShearS

6、=-a2-b2Cr-c2Io+d2Density+e2Binder式中：TensileS垂直于板面抗拉強(qiáng)度（kPa）；Density密度（kg/m3）；Binder黏合劑百分比（%）；CrA向立體交錯(cuò)比例（%）；IoB向立體交錯(cuò)比例（%）；ShearSA向的剪切強(qiáng)度（kg/m3）。從式（2）可以看出，隨著三維立體交錯(cuò)（Cr和Io）的增加，抗拉強(qiáng)度也隨之增加；但從式（3）可以看出，隨著三維立體交錯(cuò)（Cr和Io）的增加，剪切強(qiáng)度隨之下降（常數(shù)-b2和-c2）。故控制適度的纖維三維立體交錯(cuò)分布可以增強(qiáng)抗拉強(qiáng)度，其貢獻(xiàn)率大于密度。纖維三維立體交錯(cuò)分布還會(huì)影響導(dǎo)熱系數(shù)。纖維水平分布時(shí)，巖棉垂直于板面的導(dǎo)

7、熱系數(shù)低于纖維立體分布，即隨著纖維立體分布的增加，空氣通道略增加，板材的保溫效果略為下降。但是用于防火隔離帶的巖棉切條則剛好相反，即隨著纖維立體分布的增加，切條的保溫效果略為增強(qiáng)，這是由于原來纖維方向的通道減少了。TensileS=-30.466+0.223Density+2.909Binder（1）式中：TensileS垂直于板面抗拉強(qiáng)度（kPa）；Density密度（kg/m3）；Binder黏合劑百分比（%）。從式中可以看出，抗拉強(qiáng)度隨著密度和黏合劑的增大而增大。單位黏合劑的貢獻(xiàn)率是密度的10倍以上，即增加1個(gè)百分點(diǎn)的黏合劑略大于每立方米增加10kg的密度。但黏合劑和密度的增加是有限度的

8、，圖1為考慮不燃性能的情況下黏合劑和密度的用量限制曲線。2.3熔體配方的酸度系數(shù)熔體配方的酸度系數(shù)（Ratio=（SiO2+Al2O3）/（CaO+MgO）是纖維內(nèi)在的因素，也最為重要。對外墻外保溫用巖棉的影響主要有干樣和老化后的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性能。由圖1可以看出，在曲線的左下側(cè)，產(chǎn)品可以達(dá)到A級不燃性能；但在曲線的右上側(cè)，產(chǎn)品則達(dá)不到密度為180kg/m3、黏合劑為3.5%4%時(shí)，酸度系A(chǔ)級不燃性能。也就是為達(dá)到A級不燃性能，產(chǎn)品的密度和黏合劑取值的交會(huì)點(diǎn)必須落在曲線左下側(cè)。外墻外保溫用巖棉要達(dá)到A級不燃性能，其密度和黏合劑的用量就會(huì)受到這種限制。數(shù)與點(diǎn)載荷的關(guān)系見圖2。2.2纖維三維立體

9、分布從巖棉板的側(cè)面可以看出，正常產(chǎn)品的纖維分布是水平的，但可以通過一定的工藝處理使纖維呈現(xiàn)出一定程度的三維立體交錯(cuò)分布。纖維立體分布導(dǎo)致機(jī)械性能各向異性明顯。適度的纖維三維立體交錯(cuò)分布，能夠提高垂直于板面的抗拉強(qiáng)度，又對其他機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)影響不明顯?？估瓘?qiáng)度的估算式為：由圖2可知，酸度系數(shù)越高，點(diǎn)載荷性能也越高。密度為180kg/m3時(shí)，酸度系數(shù)與垂直于板面抗拉強(qiáng)度的關(guān)系見圖3，相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。TensileS=-al+0.096Cr+blIo+0.0811Density+2010年5期·41·表2產(chǎn)品酸度系數(shù)與垂直于板面抗拉強(qiáng)度的相關(guān)數(shù)據(jù)基于表3所列數(shù)據(jù)計(jì)算出來的酸度

10、系數(shù)和密度對纖維方向抗拉強(qiáng)度影響的估算式為：黏合劑（%）酸度系數(shù)垂直板面抗拉強(qiáng)度（kPa）TensileS=-243.62+159.42Ratio+1.46Density式中：TensileS纖維方向抗拉強(qiáng)度（kPa）；（4）Ratio酸度系數(shù)；Density密度（kg/m3）。由上式可知，酸度系數(shù)對纖維方向抗拉強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率巨大，是密度的100余倍。即酸度系數(shù)增加0.1，對纖維方向抗拉強(qiáng)度的貢獻(xiàn)大于密度增加10kg/m3。盡管酸度系數(shù)大于1.6（也有認(rèn)為大于1.5）的產(chǎn)品才屬于巖棉產(chǎn)品，但酸度系數(shù)1.7以下產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度很難達(dá)到歐標(biāo)要求。由圖3和表2可知，酸度系數(shù)越高，垂直于板面

11、抗拉強(qiáng)度也越高。圖4、圖5分別為密度105kg/m3和120kg/m3情況下，酸度系數(shù)與抗剪切強(qiáng)度的關(guān)系。由圖4、圖5可知，酸度系數(shù)越高，抗剪切強(qiáng)度也越高。圖6、圖7、圖8分別是密度為105kg/m3、120kg/m3、密度為100kg/m3120kg/m3時(shí)，酸度系數(shù)對熱穩(wěn)180kg/m3情況下，酸度系數(shù)與纖維方向的抗拉強(qiáng)度和老化后性能保留率的關(guān)系，相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。由圖6、圖7、圖8和表3可知，酸度系數(shù)越高，纖維方向的抗拉強(qiáng)度也越高，老化后性能保留率也越好。定性能影響的相關(guān)數(shù)據(jù)見表4，實(shí)驗(yàn)前后的產(chǎn)品對比見圖9。由表4可知，酸度系數(shù)越低，受熱后產(chǎn)品的體積表3酸度系數(shù)與纖維方向的抗拉強(qiáng)度和老化后

12、性能保留率的關(guān)系數(shù)據(jù)產(chǎn)品代號密度（kg/m3）酸度系數(shù)纖維方向抗拉強(qiáng)度干樣（kPa）老化28d后保留率（%）CS-105AS-105JS-105CS-120AS-120JS-1201051.87195631051.52146451051.33119401201.85235531201.53172361201.3115946CH-1801801.9133873PR-1801801.9332474RR-1801801.8831877AR-1801801.4923555BR-1801801.2922753·42·2010年5期表4產(chǎn)品代號密度（kg/m3）酸度系數(shù)體積保留率（%）

13、密度為100kg/m3120kg/m3時(shí)酸度系數(shù)影響熱穩(wěn)定性能的相關(guān)數(shù)據(jù)熱穩(wěn)定性能（在2095范圍內(nèi)，每15min溫度升高5）CB-1101101.95107CI-1001001.8796PI1201201.94106BI1001001.3530AI-1001001.5329JI-1001001.3215保留率越低，即產(chǎn)品萎縮變形越明顯，耐火時(shí)間極限也就越短。CG/Z007-94船用礦物棉制品的試驗(yàn)方法與檢驗(yàn)雖然對巖棉的機(jī)械強(qiáng)度沒有要求，但也針對酸度系數(shù)提出了具體要求。3結(jié)論和建議綜上所述，建議生產(chǎn)外墻外保溫用巖棉時(shí)應(yīng)該符合如下要求：（1）巖棉產(chǎn)品的酸度系數(shù)應(yīng)大于1.7；（2）加大產(chǎn)品的密度，

14、如板材密度在140kg/m3200kg/m3時(shí)，隔離帶應(yīng)大于100kg/m3；（3）纖維立體分布要合理；（4）黏合劑需要經(jīng)過特殊處理。其中，熔體配方的酸度系數(shù)是纖維的內(nèi)在因素，也是最為重要的因素。酸度系數(shù)偏低，產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度就達(dá)不到相關(guān)要求，而且老化后的強(qiáng)度更達(dá)不到要求。參考文獻(xiàn)：1CG/Z007-94船用礦物棉制品的試驗(yàn)方法與檢驗(yàn).人民交通出版社，1995.2張凌燕.礦物保溫隔熱材料及應(yīng)用M.北京：化學(xué)工學(xué)出版社，2007.北京投入兩億補(bǔ)貼建筑應(yīng)用太陽能本刊訊近日，北京市發(fā)改委發(fā)布北京市太陽能熱水系統(tǒng)項(xiàng)目補(bǔ)助資金管理暫行辦法，自辦法頒布到2012年三年內(nèi)，全市將投入2億元市政府固定資產(chǎn)投資專

15、項(xiàng)補(bǔ)助北京太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用。涉及項(xiàng)目將達(dá)100萬m2，每平方米可獲補(bǔ)貼200元。該辦法是落實(shí)北京市加快太陽能開發(fā)利用促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見，實(shí)施北京市六大“金色陽光工程”的配套措施。根據(jù)辦法，北京新建兩限房、普通商品房、各類公共建筑、各類工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)工藝中采用太陽能熱水系統(tǒng)的項(xiàng)目，以及各類既有建筑改造中新增太陽能熱水系統(tǒng)的項(xiàng)目均在補(bǔ)貼范圍內(nèi)。已享受太陽能專項(xiàng)補(bǔ)助的項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目，衛(wèi)生、體育、學(xué)校、醫(yī)院等由政府投資的公益單位，將不再享受專項(xiàng)資金補(bǔ)貼。申請資金補(bǔ)助的項(xiàng)目應(yīng)具備安裝太陽能熱水系統(tǒng)的場地和施工條件，安裝集熱器面積須超過100m2，且集熱器有效得熱量大于8MJ/m2。補(bǔ)助時(shí)將優(yōu)先考

16、慮使用北京市自主創(chuàng)新產(chǎn)品目錄中相關(guān)太陽能利用產(chǎn)品的項(xiàng)目，以及建筑面積在5萬m2以上的項(xiàng)目。建工行標(biāo)黃河淤泥多孔磚7月實(shí)施本刊訊近日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部第529公告批準(zhǔn)黃河淤泥多孔磚為建筑工業(yè)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，編號為JG/T265-2010，自2010年7月1日起實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行。2010年5期·43·WALLMATERlALSINNOVATlON&ENERGYSAVlNGlNBUlLDlNGSAbstract:Propertiesofthefoamedconcreteinfluencedbyweightoffoam

17、s,Experiencesindicate:theweightoffoamshavegreatinfluencetothestrengthofthefoamedconcrete,thebestweightrangeoffoamis70-90g/l.Asthein-creaseoffoamquantity,thedensityandstrengthreducegradually.Ifthedis-tributionofthebubblediameterisinhomogeneous,thestrenthislowerinthesamedrydensity.StudyonTheperformanc

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20、ntheactualproject,theenergysavingtechnologyofbuildingouterwallhavebeeneffectivepushed.TheProblemsandSolutionsoftheExtrudedpolystyrenefoamboard(XPS)ExteriorInsulationSystemHuXianwen，etal(54)Abstract:AnalysisoftheproblemsoftheExtrudedpolystyrenefoamboard(XPS)exteriorinsulationsysteminproduction,proces

21、singandconstruction,Andproposedsolutions,Providereferenceforimprovingproductqualityandconstructionsafety.StudyontheAffectoftheceramictileperformanceonthetensilebondXiaoQunfang，etal(55)strengthofexternalinsulationsystemAbstract:Inordertoimprovethesecurityofthewalltilesystem,JGJ126standardputforwarddemandsaboutceramictileswaterabsorptionandfreeze-thawresistance，Andlimitedbrickweight.Thisarticlediscussesthetilewaterabsorption,surfaceroughness