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A级保温材料使用中面临的问题及解决方案

A级保温材料使用中面临的问题及解决方案

发布日期:2018-06-22 编辑: 点击:

一、普通岩棉裸板外保温工程质量事故案例

    近年来,随着对建筑外墙外保温工程防火要求的提高和相关政策的出台,岩棉板作为一种性能优良的A级不燃保温材料而备受关注,并在实际工程中大量应用。但由于试验研究不充分,普通岩棉裸板自身及系统存在缺陷,普通岩棉裸板外保温工程质量事故时有发生。


工程案例(一)

    下图为:沈阳某工程照片,该工程采用的是普通岩棉裸板薄抹灰外保温做法,岩棉板面层采用聚合物水泥砂浆抹灰,从照片中可以看出,该工程墙面上裂缝比较明显,部分裂缝还很宽,水分足以通过这些裂缝渗入保温层,严重影响保温效果。该外保温工程采用的是岩棉板薄抹灰外保温做法,普通岩棉裸板采用胶粘剂粘贴在基层墙体上,并用锚栓辅助固定岩棉板,但该工程未能经受住外界作用力的影响,一场大风就使55m高处的岩棉板脱落坠地,留在墙面上的岩棉板也被撕裂。大风经过时,与基层墙体结合力小的岩棉板就从墙面上飞落,大风过后,普通岩棉裸板散落一地。


普通岩棉裸板从外墙上脱落  


大风起时普通岩棉裸板从外墙上飞落


大风过后普通岩棉裸板散落一地 


工程案例(二)

    下图为:江苏常州某工程照片,该工程保温层为普通岩棉板,采用薄抹灰做法,工程刚投入使用就出现了大量裂纹而不得不进行修补,照片中的白色条纹是修补墙体裂缝的涂料,形成了不堪入目的“绷带楼”现象。


岩棉板薄抹灰做法面层开裂严重


工程案例(三)

    下图为:沈阳某工程的外墙保温照片,用的是普通岩棉裸板一面抹聚合物砂浆复合网格布,复合面是粘贴面,岩棉脱落了,正在维修。


工程案例(四)

    下图为:青岛某项目工程用裸板岩棉刚一年半已经出现大面积开裂空鼓。


工程案例(五):防火隔离带事故 

    岩棉裸板强度太低,表面易损坏,受热后会变形、鼓泡,淋雨后易吸水脱落。同时,岩棉裸板与相邻保温材料的性能差异较大,因此,用岩棉裸板做防火隔离带时存在质量隐患。岩棉裸板一般均为横丝,材料强度低易剥离,与基层墙体和抗裂防护层均不能形成有效粘结;因此,岩棉裸板作为防火隔离带材料施工上墙后,容易造成岩棉脱落、面层剥离等质量问题。另外由于岩棉裸板易吸水、易受潮,会导致保温效果降低,其吸水膨胀后也会造成抗裂防护层起鼓。下图为:岩棉裸板防火隔离带因与相邻保温材料热膨胀不一致,导致防火隔离带部位出现明显的鼓泡变形现象。


岩棉裸板防火隔离带变形、鼓泡

  岩棉裸板吸水后膨胀,从而致使防护层砂浆起鼓后脱落。

   

  下图所示:岩棉裸板强度太低,其表面已经严重破坏,表面憎水性能丧失,易被雨水冲刷掉,而水分也很容易侵入相邻保温材料中,从而造成保温层破坏。


岩棉裸板强度太低、表面损坏 


淋雨后岩棉裸板吸水脱落


二、普通岩棉裸板外保温工程质量问题原因分析

1普通岩棉裸板自身缺陷

    普通岩棉裸板与其他保温板相比,性能相差比较大,其强度低、易剥离分层、吸水率高、憎水性差、易吸湿膨胀,用于外保温工程中存在着相应的缺陷,易引起质量问题。目前市场上岩棉板主要是采用摆锤法工艺生产的,该工艺可使岩棉纤维部分呈竖向分布,可提高岩棉板的压缩强度和层间结合强度,压缩强度可达到40kPa,抗剥离强度也可达到14kPa,垂直板面的抗拉强度可超过7.5kPa,但要用于外保温工程时,这种强度还远远不够。

(1)抗拉强度低,普通岩棉保温板的抗拉强度不足0.01MPa


(2)普通岩棉裸板在自然环境特别是湿热条件下尺寸很不稳定。岩棉板主要由横向分布的纤维丝构成,纤维遇水后吸水分层,变形严重,岩棉吸水重量大,强度低,上墙后沉降导致空鼓,脱落,劣质岩棉板更为明显如下图所示。 


(3)普通岩棉裸板纤维与纤维之间存在着连通空气,在热胀冷缩和负风压作用下极易蓬松、鼓胀如下图所示。



(4)普通岩棉裸板应用于外墙工程中时,其面层难以抵御膨胀的应力变形,上墙后势必造成外饰面效果不佳,并出现鼓包、板缝明显等现象



2、风压破坏

    由于普通岩棉裸板构造疏散,垂直板面方向的抗拉强度低,同时其密度比较大,因此无法直接采用胶粘剂将其粘贴固定在基层墙体上,须用相应数量的锚栓来固定岩棉板。若普通岩棉裸板与基层墙体的结合力不够大,无法满足大负风压作用时,会被刮落。同时,由于普通岩棉裸板强度比较低,也易被大风撕裂。

若锚栓直接锚固在普通岩棉裸板上,在巨大的负风压力作用下,锚栓仅能保护住锚栓盘所覆盖的部位,普通岩棉裸板会直接被拔掉如下图所示,锚固岩棉板的锚栓已失去作用。


   
若锚栓质量不过关,则锚栓也会被破坏,锚栓杆会被拉弯如下图所示,锚栓与基层墙体结合力不够时,锚栓也被直接拔出,锚固岩棉板的锚栓遭到破坏。

采用钢网配合锚栓来固定普通岩棉裸板时,若锚栓数量不够,也无法满足抵抗风压的作用,同样会造成岩棉板连带钢网一起脱落事故如下图所示。在混凝土剪力墙中钢筋较多,钻头在墙面钻孔时极易碰到螺纹钢受到损坏,锚钉的锚固深度和锚固数量难以保证。


钢网辅助固定普通岩棉裸板大面积脱落


3、构造设计不合理

出现面层开裂的普通岩棉裸板外保温工程通常采用的是直接在普通岩棉裸板外表面做薄抹面层,即抹聚合物水泥砂浆复合耐碱玻纤网来增强抗裂防护效果。但是,由于普通岩棉裸板强度低、易吸水、易分层,板材柔软且具有弹性,与聚合物水泥砂浆相比,二者的弹性模量、线膨胀系数等物理指标以及热工性能相差很大,因此,若直接采用水泥砂浆或聚合物水泥砂浆等密度比较大、偏刚性的材料对普通岩棉裸板抹面处理,则易使面层发生开裂、起鼓、脱落等不良现象。同时,由于普通岩棉裸板面层纤维易断裂脱落,与抹面层材料的结合度很差,也会引起抹面层开裂甚至脱落现象。另外,岩棉吸湿膨胀或受热膨胀也会致抹面层遭到破坏。普通岩棉裸板的易吸水性还会导致抹面砂浆中的水分易被岩棉板夺走,造成抹面层快速失水而得不到有效养护而开裂。


三、A级保温材料对比分析

自从国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2014的实施,A级材料已经逐渐占据保温材料的主流地位。然而A级保温材料市场目前较为复杂,单一的无机材质和有机无机复合材质的保温材料都能在外保温工程中出现。本文将对市面上主要出现的A级防火保温材料作对比分析。


1、发泡水泥板

导热系数0.054W/(m·K)

保温性能较差,不适用于高节能要求的外保温项目中

该板材经长久耐候性影响会出现坍塌问题


2、真空绝热板

导热系数0.008W/(m·K)

真空度难以保持,若是发生破损,板材的保温性能即会骤降

现有施工工艺导致板缝太多,热桥太多,引发结露的风险很大

砂浆不易粘结

施工平整度也较难以控制,薄抹灰系统脱落的风险大

屏蔽通讯信号


3、泡沫玻璃

导热系数0.062W/(m·K)

造价很贵

保温性能略差,不适用于高节能要求的外保温项目中



4、发泡陶瓷板

导热系数0.10W/(m·K)

造价很贵

保温性能略差,不适用于高节能要求的外保温项目中



5、玻璃棉

导热系数0.037W/(m·K)

酸度系数≤1.6,不能抹灰

达不到用于外墙外保温系统的要求


6、无机保温砂浆

导热系数0.070W/(m·K)

多次抹灰,湿作业量大,珍珠岩易碎,吸水率高,施工质量难以保证



7、岩棉板及其制品

以玄武岩为主要原料,经高温熔融后,由高速离心设备制成人造无机纤维,同时均匀加入特制粘结剂、防尘油和硅油,经加热固化及再加工成型的制品。其保温性能和防火性能优异,是欧美高层建筑的主要保温材料。普通岩棉板材主要劣势在于其自身强度低、防水性能差、保温体系稳定性较低、材料易引起皮肤过敏等问题。

岩棉板
岩棉条


8、增强竖丝岩棉复合板

针对普通岩棉板材的劣势开发出来的,采用无机保温砂浆包裹竖丝岩棉的复合板材。它具有拉拔强度高,防水防沉降性能好,可任意裁切,劳动保护性好等特点,从根本上解决了普通岩棉板的固有问题,正逐渐成为市场主流

岩棉板

岩棉板


四、设计规范标准要求

岩棉板作为防火性能和保温隔热性能都优良的材料逐渐步入主旋律,尤其是近几年国内岩棉板生产技术的改进,岩棉板产品的性能得到了大幅度的提高,产品性价比不断提高。建筑节能是我国的一项基本国策,国务院《绿色建筑行动方案》和国标GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》强制性标准,强调保温材料既要节能,又要防火安全可靠。岩棉作为建筑节能的重要材料,兼具保温与防火性能,既能做到建筑节能,又能保护人民生命财产的安全,做到建筑节能与防火安全双赢。然而,很多人对岩棉外墙保温系统并不了解甚至存在一些误区。以下系列文章将针对岩棉行业中大家较为关心的问题做出解析。

1、《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)对外保温材料燃烧性能和适用高度分级

建筑类型

建筑高度H(m)

保温材料最低燃烧性能等级

防护层厚度(mm)

防火隔离带宽度(mm)

外饰面层材料的最低燃烧性能等级

住宅建筑

H>100

A

A

100≥H>27

B1

首层15

其他层5

每层300

窗耐火0.5h

H>50,A

H≤50,B1

H≤27

B2

公共建筑

人员密集场所

任何高度

A

H>50,A

H≤50,B1

其他

建筑

H>50

A

A

50≥H>24

B1

首层15

其他层5

每层300

窗耐火0.5h

B1

H≤24

B2

该规范采用了部分构造防火措施,在保温材料的燃烧等级上做了非常严格的限制,以确保系统的防火安全性。

2、外保温系统防火设计参照相关现行标准

(1)《建筑设计防火规范》GB 50016—2014

(2)《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》GB/T 29906-2013

(3)《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》JG 158—2013

(4)《外墙外保温工程技术规程》(JGJ 144)

(5)《岩棉外墙外保温工程施工技术规程》DB11/T 1081-2014

(6)《居住建筑节能设计标准》DB11/891-2012 (北京市75%节能标准)

3、根据设计规范标准中耐火窗及耐火玻璃的要求:B1级保温系统综合造价比A级保温系统综合造价高。

4、EN13500与ETAG004标准的规定中:岩棉外墙保温系统具有导热系数低、透气性好、燃烧性能级别高等优势,可应用于新建、扩建、改建的居住建筑和公共建筑外墙的节能保温工程,包括外墙外保温、非透明幕墙保温和EPS外保温系统的防火隔离带。与燃烧性能达不到A级的保温材料配套使用,以提高建筑物外墙的消防防火功能。岩棉是很好的外墙外保温复合系统保温产品,不仅如此,由于其不燃性能,岩棉还是一种建筑防火安全解决方案,被视为高层建筑的选择材料与解决方案。


五、如何解决岩棉在外墙外保温应用中的诸多问题,增强竖丝岩棉复合板是一种很好的解决办法

岩棉作为保温板材有其不可替代的优势和特性,大家不能因为它的一些缺陷将这种材料否定。如何使岩棉材料安全、优异的用于外墙外保温是值得大家去分析和研究的。


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100kg/m?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、岩棉板受力对比如下图所示: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。a)玻纤网四面包裹的增强竖丝岩棉复合板                  

b)玻纤网两面增强的岩棉板

c)普通岩棉板


4、吊挂实验:粘贴0.27平米增强竖丝岩棉复合板,可吊挂200kg重物


5、耐久性好:增强竖丝岩棉复合板无保护面层3年耐久性完整无损



6、抗弯荷载能力强:增强竖丝岩棉板规格:1200mm*300mm*80mm可承载200kg



7、增强竖丝岩棉板可任意裁切



二、增强竖丝岩棉复合板用于外保温工程中时,既可以选用粘贴锚固构造,又可以选用贴砌构造。

    为了确保系统的稳定性,提高系统的耐候防裂性能,增强竖丝岩棉复合板面层宜采用10~20mm厚的胶粉聚苯颗粒浆料找平过渡。为防止增强竖丝岩棉复合板下坠,并提升板材与基层墙体的结合力,在每块增强竖丝岩棉复合板的下侧用射钉安装两个“L”形托架,托架水平间距300mm。

粘贴锚固增强竖丝岩棉复合板构造如下图所示:

贴砌增强竖丝岩棉复合板构造如下图所示:


    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很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,得以下结论:

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。


四、成功案例分享


天津万丽园香兰嘉园工程


北京市海淀区琨御府 


                

北京远洋傲北工程   


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