1.技术开发背景
近年来随着外墙外保温事业的开展，因此产生的火灾事故也越来越受到关注，尤其是央视大火之后，外墙外保温的防火安全性成为了当下行业内关注的焦点问题。公安部、住房和城乡建设部于2009年9月25日联合发布了公通字[2009]46号文件，即关于印发《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的通知。46号文明确规定：非幕墙式住宅建筑高度大于等于100m的，其保温材料的燃烧性能应为A级；非幕墙式其它民用建筑高度大于等于50m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级；幕墙式建筑高度大于等于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级。
中国目前墙体保温大量采用有机可燃保温材料(EPS、XPS、PU等)，而且由于中国大部分建筑是中高层，如果完全按照46号文执行，限制有机保温材料的应用高度，一方面有机保温材料将严重过剩而不燃保温材料又供给不足；另一方面用于中高层建筑的不燃保温材料系统(如岩棉系统)没有成熟的施工工艺，这样就会严重影响国内建筑节能的开展。
岩棉作为优质的保温材料，具有无毒无害、防火等级高、吸音和耐久性好等特点，在国外建筑系统中已经得到了广泛的应用。美国人均消耗量为5～10kg，北欧人均消耗量在20kg以上，前苏联人均消耗量也在5kg以上。由于防火问题，聚苯板系统在美国仅占17%，而岩棉、矿渣棉占70%。英国规定18m以上房屋必须使用不燃材料作为外墙保温材料，德国20m以上房屋只能用岩棉作外墙保温
我公司研究开发的岩棉外墙外保温系统旨在建立耐候性能优异、保温效果更好、防火灾性能更可靠的外墙外保温材料体系系统和施工方法。为了保护人身和财产安全，防止和减少建筑火灾的危害，不仅在建筑构造上要进行防火设计，在采用外保温时也应进行防火设计，特别是在高层建筑中，采用的外保温材料应具有防火功能，采用岩棉板作为防火保温材料完全可以满足以上要求。
2.技术原理简介
岩棉外墙外保温技术是北京振利节能环保科技股份有限公司完全依靠自己的科研力量，独立开发出的，拥有完全自主知识产权的一项新技术。保温层采用的岩棉板保温材料具有导热系数低、防火性能好、绿色环保等特性。岩棉板的固定采用粘锚结合的方法，用特制水泥砂浆将岩棉先预固定在墙体上，然后用胀栓等锚固件配合热镀锌钢丝网固定岩棉板，热镀锌钢丝网与岩棉板表面之间加有垫片，使热镀锌钢丝网与岩棉板之间存在一定的距离，有利于岩棉板表面的抹灰处理，岩棉板固定后又对岩棉板表面进行了界面处理，增强了岩棉板的防水性和表面强度，同时有效解决了岩棉板与胶粉聚苯颗粒找平层的粘接难题。轻质找平层采用极具特色的ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料，很好地克服了岩棉板表面负荷不宜太大等问题，同时又给找平层材料增添了多种新功能，使之具有质轻、阻燃防火、防裂、降低成本等特性。抗裂防护层采用按本公司柔性渐变理论而设计的ZL抗裂砂浆复合耐碱网格布技术，能有效防止饰面层出现开裂。
本技术采用了柔性渐变，防护面层等先进的保温技术理念，在充分保证整套技术的安全、稳定、成熟的同时，在每一层材料的研制开发过程中，更是遵循了资源的再生利用、可持续发展的新思维，使这套新技术在满足节能防火的需求基础上，充分体现了绿色、环保的新节能理念，使建筑节能工作有了更深层次的认识提高。
3.技术系统构造
岩棉复合找平层外墙外保温系统由岩棉板保温层、界面处理层、热镀锌钢丝网锚固层、胶粉聚苯颗粒找平层、抗裂防护层、饰面层组成，构造设计具体如图1-1所示。
图1-1岩棉复合找平层外墙外保温构造示意图
4.施工工序
1)将墙面凸起影响施工的部位剔平。
2)吊垂直，弹出岩棉板定位线3)根据岩棉板定位线，用粘结砂浆粘贴岩棉板进行预固定，岩棉板要错缝拼接，并在岩棉板上铺设热镀锌钢丝网，用锚固件固定岩棉板和热镀锌钢丝网，每平方米墙面上至少设置四个锚固件，锚固件从距离墙角、门窗侧壁100mm～150mm以及从檐口与窗台下方150mm处开始设置。沿窗户四周，每边至少应设置三个锚固件。用U型热镀锌钢丝网片把门窗侧壁及墙体底部包边，用L型镀锌钢丝网片把墙体转达角处包边。这些包边网片要随同岩棉板一起被锚固件穿过，并用手压紧，以便定位。钢丝网采用单孔搭接，并用镀锌铅丝将搭接处绑扎好，每米绑扎不得少于4处。岩棉板固定好后，按每平方米至少4个的密度在热镀锌钢丝网下安装塑料垫片，将钢丝网垫起5mm，以保证岩棉板与热镀锌钢丝网能存在一定的距离，这样有利于抹灰找平层的施工。
4)采用专用喷枪将配制好的界面剂均匀喷到岩棉板表面，确保岩棉板表面及热镀锌钢丝网上均喷满了喷砂界面剂，以增强岩棉板表面强度及防水性能和热镀锌钢丝网的防腐性能。
5)吊胶粉聚苯颗粒找平层垂直控制线、套方作口，按设计厚度用胶粉聚苯颗粒作标准厚度贴饼、冲筋。
6)胶粉聚苯颗粒找平施工
a)抹胶粉聚苯颗粒找平时，应分两遍施工，每遍间隔在24h以上。
b)抹头遍胶粉聚苯颗粒应压实，厚度不宜超过1cm。
c)第二遍操作时应达到冲筋厚度并用大杠搓平，用抹子局部修补平整；30min后，用抹子再赶抹墙面，用托线尺检测后达到验收标准。
d)找平层固化干燥后(用手掌按不动表面为宜，一般为3d～7d)后方可进行抗裂层施工。
7)抗裂防护层及饰面层
抹抗裂砂浆，铺压耐碱网格布。耐碱网格布按楼层间尺寸事先裁好，抹抗裂砂浆时，将3mm～4mm厚抗裂砂浆均匀地抹在胶粉聚苯颗粒找平层表面，立即将裁好的耐碱网格布用铁抹子压入抗裂砂浆内。相邻耐碱网格布之间搭接宽度不应小于50mm，并不得使网格布皱褶、空鼓、翘边。首层应铺贴双层网格布，第一层铺贴加强型网格布，加强型网格布应对接，然后进行第二层普通网格布的铺贴，两层网格布之间抗裂砂浆必须饱满。在首层墙面阳角处设2m高的专用金属护角，护角应夹在两层网格布之间。其余楼层阳角处两侧网格布双向绕角相互搭接，各侧搭接宽度不小于150mm。门窗洞口四角应增加300mm×400mm的附加网格布，铺贴方向45°。
抗裂砂浆层基本干燥后，涂刷高分子乳液弹性底层涂料时，涂刷应均匀，不得漏涂，以渗入抗裂砂浆层内不形成可剥离的弹性膜为宜。刮抹抗裂柔性腻子应在抗裂防护层固化干燥后施工，做到平整光洁。
抗裂柔性腻子层干燥后，根据需要选用弹性涂料进行外饰面的施工。
5.主要性能
5.1耐候性
为了验证岩棉板外墙外保温构造体系的稳定性、可靠性及耐温度应力变化等性能，我们按照欧洲标准ETAG004的要求对锚固岩棉板外墙外保温体系进行耐候性试验验证。在经过80次高温(70℃)—淋水(15℃)循环和20次加热(50℃)—冷冻(-20℃)循环试验后，试件未出现开裂、空鼓或脱落现象，试验后找平层、抗裂层与岩棉板保温层之间的拉伸粘结强度大于0.10MPa，破坏界面符合欧洲标准要求；体系的抗冲击强度大于10J。通过该试验证实，岩棉板外墙外保温体系是稳定可靠的，具有很好的耐候性能，能够抵抗巨大温度应力的影响，其抗冲击强度也大大超过标准的要求，通过试验证实了该体系具有二十多年的使用寿命。
5.2热工性能
为了验证岩棉板外墙外保温体系的热工性能，我们对岩棉板复合各构造层后的热工性能进行了测试，基层墙体选用的是240mm厚的粘土砖墙体，试验测试结果见表3，图3。从表3和图3可以看出，复合岩棉板保温层后热阻显著增大，而传热系数明显降低，这也证实了岩棉板外墙外保温体系的热工性能是可靠的、高效的，利用岩棉板进行外墙保温是可行的，也可满足国家相应标准的要求。
表3岩棉板复合墙体热阻检测统计表
墙体层序号构造层材料墙体构成热阻(㎡•K)/W传热系数W/(㎡•K)
A基层墙体240mm粘土砖墙复合10mm厚的水泥砂浆A0.5201.505
B保温层50mm厚的摆锤法岩棉板(密度150kg/m3)A+B1.6100.566
C锚固层+界面层+找平层岩棉板表面喷一薄层ZL喷砂界面剂+镀锌钢丝网及金属锚栓+20mm厚的ZL保温浆料A+B+C1.8910.488
D抗裂层3mm抗裂砂浆压耐碱网格布A+B+C+D1.9140.488
E饰面基层高弹底涂+5mm抗裂柔性腻子A+B+C+D+E1.9370.474
图3岩棉板复合各构造层热工性能变化趋势图
注：图中A——基层墙体；B——基层墙体+岩棉板保温层；C——基层墙体+
岩棉板保温层+锚固层+界面层+找平层；D——基层墙体+岩棉板保温
层+锚固层+界面层+找平层+抗裂层；E——基层墙体+岩棉板保温
层+锚固层+界面层+找平层+抗裂层+饰面基层。
5.3防火性
岩棉板为无机材料，燃烧性能达到A级，通过锥型量热计试验表明，岩棉板不会被点燃，质量损失小，而CO、CO2含量无显著差别。
由此可见，采用岩棉进行保温，并对岩棉采用胶粉聚苯颗粒进行找平抹灰处理，是完全可以达到防火要求的。整个岩棉外墙外保温体系也是一个不燃的外保温体系，图4是岩棉在标准耐火试验中的表现。
图4岩棉在标准耐火试验中的表现
6.该技术体系解决的技术难题
本技术采用试验室试验、检测站检测和工程应用相结合的研究方法，采用试验与实践相结合的试验方法，并广泛征求社会各界的意见。主要技术路线为：
1)与墙面的连接方法：由于岩棉板的抗剥离强度比较低，岩棉板面上的纤维很容易脱落，而且其面层还要进行饰面处理，因而岩棉板面层所能承受的负荷也很小，所以单独采用粘结剂将岩棉板粘贴在墙体上的方法是不可行的。施工时，可以先将岩棉板预固定在墙体上，通常采用粘结剂进行预固定，然后铺上钢丝网，接着用钻孔机打孔安装锚固件固定钢丝网，或直接锚固射钉型锚固件固定钢丝网。在这两种固定方法中，采用射钉型锚固件时施工速度快，但其价格也高，因此一般还是采用钻孔型锚固件比较实惠。
目前，在钢筋混凝土墙体上，采用保温板与混凝土一次浇筑成型技术应用得比较广泛，其优点在于保温层与主体墙体可以一次施工完毕，从而缩短了施工周期。在浇筑中采用的保温板主要是聚苯板，而从未进行过岩棉板的浇筑施工。因此，我们对岩棉板的现浇技术进行了一系列研究，并进行了现浇试验，结果证明，现浇技术也可应用于岩棉板，而且其效果也很好，这主要是因为岩棉板表面粗糙，其表面纤维易与混凝土结合在一起，因此岩棉板与混凝土的结合强度比较大。与锚固法安装岩棉板一样，在浇筑中也使用了钢丝网。在岩棉板面层增加一层钢丝网不仅有利于浇筑施工，而且还可弥补岩棉板本身强度不够大、易于分层的缺陷。选用的钢丝网为抗腐蚀能力很强的热镀锌钢丝网，网孔为50mm×50mm、直径为2mm。热镀锌钢丝网通过与岩棉板拼接缝处的Φ4的热镀锌钢丝与混凝土中的钢筋绑扎固定。岩棉板连同热镀锌钢丝网绑扎固定好后，支上浇筑模具，就可进行混凝土的浇筑施工。
2)岩棉表面防渗水、表面硬化问题。采用工厂预制加防水硬化层的岩棉制品或岩棉块上墙后采用喷施的方法。在岩棉外表面喷涂具有防水性能的界面剂，使其表面形成防渗，防水的硬化层。采用喷砂界面剂对岩棉板面层进行处理，不仅可防止岩棉板面层的细小纤维到处飞扬，而且还可起到防水作用，增强岩棉板的防水性，阻断了岩棉板从找平层吸水的路径，保证了找平层材料不会因过快失水而开裂，并且还有利于提高找平材料与岩棉板表面的粘结力，从而保证了整个体系的稳定性。
3)抗裂技术体现.为了解决岩棉板外墙外保温工程中的开裂问题，我们采用了在外保温工程中应用得比较成熟的柔性渐变、逐层释放应力的柔性抗裂技术。其主要思路是选用导热系数比较低的胶粉聚苯颗粒保温浆料作为岩棉板面层的找平材料，该找平材料不仅可以起到良好的找平作用，同时还可阻断钢丝网及锚固件所产生的热桥，使整个保温体系的保温效果得到加强；所用的胶粉聚苯颗粒保温浆料还具有比较好的柔性和抗裂性能，能够符合柔性渐变的抗裂理论；胶粉聚苯颗粒保温浆料还具有比较好的粘结强度，其与岩棉板能够比较好的结合在一起，干燥后还有比较大的抗压强度，可以弥补岩棉板强度不够大的缺陷；同时，胶粉聚苯颗粒保温浆料的干密度比较小，一般只有230kg/m3左右，因此用它对岩棉板面层进行找平可以大大减小岩棉板面层的荷载，这也可对岩棉板面层的开裂起到辅助作用。在抗裂防护层材料中，我们采用抗裂砂浆复合耐碱网格布的做法，即在找平层材料外面抹一薄层聚合物抗裂砂浆，然后迅速压入耐碱玻纤网格布，整个抗裂防护层一般控制在3～5mm厚，这样做既符合柔性渐变的原则，也能起到很好的防裂作用，所用的耐碱玻纤网格布不仅可以阻止应力的发展，还可起到分散应力的作用；而选用的聚合物抗裂砂浆也具有很好的柔性防裂作用，在通过找平层及抗裂防护层的共同作用下，确保了岩棉板外墙外保温体系不会出现开裂现象。同时，为了加强整个保温体系的防水透汽性，在抗裂层外面还刷涂了一层高分子乳液弹性底层涂料，使整个体系的防水透汽性得到了显著提高，同时也更进一步加强了整个保温体系的抗裂性能。。
4)面层装饰层采用柔性配套材料。选用具有抗裂功能的抗裂柔性耐水腻子，并用具有一定柔性的弹性涂料进行外饰面处理。这样做就使整个岩棉板外墙外保温体系是一个柔性渐变逐层释放应力抗裂保温体系，因而该体系不仅保温、防火性能好，而且抗裂性能也很好，具有很好的推广应用前景。
7.工程应用
岩棉外墙外保温技术在天津华琛散热器厂节能示范楼工程中得到了应用。2002年9月，该技术的构造图集编进了中国建筑标准设计研究所出版的《外墙外保温建筑构造(一)》中。
天津华琛散热器厂节能示范楼工程总建筑面积3400平方米，其中外墙外保温面积1700平方米。该工程建筑结构为框架加气混凝土砌块填充结构，外墙为300mm加气混凝土陶粒砌块，体形系数小于0.3，窗墙面积比为0.4。该工程作为天津地区居住建筑节能65%的试点工程，外墙外保温设计为“45mm岩棉板+20mm胶粉聚苯颗粒保温浆料+5mm抗裂砂浆复合耐碱网布”。
从施工过程来看，以前采用钢钩型锚固件施工，不仅容易破坏岩棉板，而且由于岩棉纤维容易扎人，从而给施工带来麻烦，同时，钢钩型锚固件的销杆也比较难抽出并安装固定好，这也给施工带来难度。后来采用先预固定岩棉板，后钻孔安装塑料膨胀锚栓的方法锚固岩棉板，不仅使岩棉板少受破坏，而且也降低了施工难度。就该工程的应用情况而言，其技术经济效益显著，主要表现在以下五个方面：
(1)施工速度快，工期短：采用岩棉板锚固施工技术技术，减少了湿抹灰量，从而缩短了干燥养护时间，近而缩短了工期。另外，采用岩棉板锚固施工，也比抹保温浆料施工速度快。
(2)采用复合保温技术，保温效果好。
(3)主要的保温材料为无机的绿色建材，防火等级高，对保护建筑结构起到了十分重要的作用。
(4)选用优质的摆锤法岩棉进行保温施工，对人体不会产生伤害，对环境也不会造成污染。
(5)对岩棉板固定后再采取一次界面处理，不仅增强岩棉板的防水功能和表面强度，还有利于岩棉板表面的抹灰找平施工。
8.岩棉板薄抹灰增强网系统见下图所示
9.岩棉板现浇系统见下图所示
10.岩棉系统存在的问题
(1)优质的岩棉板价格昂贵，而且国内还没有形成生产能力，无法在国内大面积推广应用。而普通岩棉板难以满足外保温技术的要求。
(2)岩棉板易吸水，怕雨淋水泡。
(3)岩棉纤维对人体会产生一定的影响和危害，在施工过程中存在一定的困难。 |
