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巖棉在外墻外保溫領域應用的技術研究，該技術研究是北京科委課題“高層耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術研究”的核心內(nèi)容。研究提出了現(xiàn)澆和錨固2種涂料飾面構造做法，其中采用機械錨固熱鍍鋅鋼網(wǎng)施工可充分利用國產(chǎn)各類型巖棉板；巖棉板的界面砂漿處理可起到防止巖棉纖維扎手、增強巖棉板的防水性能和提高巖棉板與找平層的粘結強度的作用；聚苯顆粒的低導熱系數(shù)過渡層提高了系統(tǒng)的整體性和抗裂性。2種構造做法經(jīng)試驗和工程試點證明均可解決目前國內(nèi)巖棉難以應用在外墻外保溫系統(tǒng)中的技術問題，具有優(yōu)異防火性能的巖棉外保溫系統(tǒng)可應用于任何類型的建筑中，在高層建筑和防火要求高的建筑中其優(yōu)勢更為明顯。
1 巖棉的定義、巖棉板的類型與特點
巖棉在20世紀30年代就已投入工業(yè)化生產(chǎn)，是目前世界上應用范圍zui廣的保溫材料。在國外巖棉被稱為“第五常規(guī)能源”，此種材料在建筑中的應用。
1.1巖棉的定義
在我國的標準中對巖棉（Rock-wool）是這樣定義的：主要由熔融天然火成巖制成的一種礦物棉稱為巖棉。巖棉是以精選的玄武巖與輝綠巖為主要原料，外加一定數(shù)量的補助料，經(jīng)高溫熔融離心吹制成人造的無機纖維，其主要化學成分為：SiO2（46%）、Al2O3（15.6%）、MgO（5.1%）、CaO（28%）、Fe2O3（3.3％）。
1.2巖棉板的類型與特點
在巖棉纖維中加入適量粘合劑、防塵劑、憎水劑及外加劑，經(jīng)過壓制固化可制成具有一定強度的巖棉板。根據(jù)目前的生產(chǎn)工藝，可分為沉降法巖棉板、擺錘法巖棉板和三維法巖棉板。
1）沉降法工藝的主要生產(chǎn)流程是高溫熔體經(jīng)離心吹制，形成巖棉纖維，在沉降室的輸送帶上堆積，達到一定厚度以后，經(jīng)過加壓輥進入固化爐，沉降室法巖棉的纖維為平面分布，密度和粘結劑的均勻性較差，影響板的抗壓性能和層間結合強度。
2）擺錘法是在沉降法的基礎上，通過改進收棉方法，先由捕集帶收集較薄的巖棉層，經(jīng)擺錘的逐層疊鋪，達到一定的層數(shù)和厚度，再由加壓輥進行壓制，進入固化爐固化，再經(jīng)冷卻、切割、包裝等工序制成成品。這種方法改善了棉層及所含的粘結劑的均勻程度，并且由于棉層疊鋪時產(chǎn)生的斜度，纖維呈部分豎向分布，因而抗壓強度和層間結合強度得到提高。
3）三維法巖棉是把擺錘法疊鋪形成的未固化巖棉層，通過機械方法改變棉層的分布方向，從而形成高強度的三維巖棉產(chǎn)品，三維法巖棉纖維呈三維分布，抗壓強度高，不易分層和剝離。
通過這3種方法生產(chǎn)出來的巖棉板在物理物質(zhì)上有較大的差別，沉降法巖棉板基本上沒有抗剝離強度，而擺錘法巖棉板的抗剝離強度大于14 kPa，三維法巖棉板的抗剝離強度大于22 kPa；10%壓縮量的壓縮強度沉降法巖棉板不到20 kPa，而擺錘法巖棉板可達40 kPa以上，三維法巖棉板則可達到60 kPa以上；采用*浸入法測定巖棉板的吸水性，沉降法巖棉板的吸水量是其自身重量的幾十倍，而且吸入的水分在十幾天過后也不能*排除，擺錘法巖棉板的吸水量比較小，是其自身重量的幾倍，三維法巖棉板的吸水性與聚苯板差不多，吸水率很小。
通過試驗檢驗，擺錘法和三維法巖棉板導熱系數(shù)低，在10 ℃時的導熱系數(shù)不大于0.036 W/(m·K)，吸濕率小于1.0%，憎水率不小于98%，無毛細滲透。采用這2種工藝生產(chǎn)的巖棉板尺寸極其穩(wěn)定，無溫度變化引起的線性膨脹和收縮。
在民用建筑中，特別是在高層民用建筑中，采用巖棉板作為保溫材料時，應該選用壓縮強度和抗剝離強度比較大、吸水性比較小的巖棉板，因此，選用三維法巖棉板是zui合適的，但是由于三維法工藝比較復巖棉板價格也很高，在實際工程應用中還無法實現(xiàn)，綜合考慮到巖棉板的價格因素，選用價格相對適中的擺錘法巖棉板是目前的方案。巖棉板選用技術指標見表1。
表1 巖棉板技術性能指標
項目 指標
沉降法巖棉 擺錘法巖棉 三維法巖棉
密度/(kg/m3) ≥150 ≥150 ≥150
密度允許偏差/% ±15 ±10 ±10
纖維平均直徑/μm ≤7 ≤7 ≤7
導熱系數(shù)/(W/(m·K)) 10 ℃ - ≤0.036 ≤0.036
50 ℃ - ≤0.039 ≤0.039
70 ℃ ≤0.044 ≤0.041 ≤0.041
渣球含量(顆粒直徑＞0.25 mm)/% ≤12.0 ≤6.0 ≤6.0
體積吸濕率/% ≤5 ≤1.0 ≤1.0
體積吸水率（全浸入）/% - ≤4.0 ≤4.0
憎水率/% ≥98 ≥98 ≥98
熱荷重收縮溫度/℃ ≥600 ≥650 ≥650
有機物含量/% ≤4.0 ≤4.0 ≤4.0
抗壓強度(10%壓縮量)/kPa >10 ≥40 ≥60
剝離強度/kPa >6 ≥14 >22
燃燒性能等級 * * *
適用范圍 20 m以下 100 m以下 100 m以下
2 巖棉在建筑中的應用
巖棉是一種的保溫材料，它具有良好的保溫隔熱隔聲吸音性能，與傳統(tǒng)的保溫材料相比，巖棉及其制品具有容重輕、導熱系數(shù)小、不燃燒、防火無毒、適用范圍廣、化學性能穩(wěn)定、使用周期長等突出優(yōu)點，是國內(nèi)外*的理想保溫材料，廣泛應用于建筑等各個行業(yè)。在建筑業(yè)中，巖棉制品常用于建筑物的外保溫維護結構、建筑物內(nèi)部分隔墻的隔聲填充材料及建筑物室內(nèi)的吊頂及吸音材料
在國外，尤其是歐洲的建筑市場中大量使用著巖棉制品，北歐人均消耗量在20 kg以上，美國人均消耗量為5～10 kg，前蘇聯(lián)人均消耗量也在5 kg以上。由于防火問題，在美國巖棉、礦渣棉占70%，在德國超過22 m的建筑外保溫幾乎全部采用巖棉保溫材料。
在我國，巖棉作為建筑保溫材料的使用率比較低，主要應用于能源、石油化工、船舶工業(yè)和建筑輕板的絕熱、防火、隔音等方面，而在民用建筑中應用得很少。國內(nèi)1985年引進了瑞典的外掛錨固系統(tǒng)解決了巖棉的上墻固定問題，在十幾年的應用中穩(wěn)定性可靠，但由于未能解決好面層開裂問題而無法推廣。同時由于選用的巖棉板是沉降法生產(chǎn)的巖棉板，其強度小、吸水性大，也影響了其在民用建筑中的推廣應用。
