中建二局第三建筑工程有限公司 北京市 100070
摘要：结合工作实践，对ZL胶粉聚苯颗粒贴砌增强竖丝岩棉复合板外墙外保温系统的燃烧性能、材料性能、强度、防水性、稳定性等综合性能进行分析与讨论。
关键词：ZL胶粉聚苯颗粒贴砌增强竖丝岩棉复合板外墙外保温系统；综合性能
1 外保温行业防火政策的变化
目前国家对外保温行业发展高度重视，并针对性的对外保温进行防火要求，陆续发布了以下三个文件。
2009年9月28日，公安部、住建部联合发布公通字[2009]46号《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》。
2011年3月14日，公安部消防局发布公消[2011]65号《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》。
2015年5月1日，《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）的实施，替代了46号文和65号文，成为外保温系统防火的设计依据。
2 《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）部分内容分析
根据《建筑设计防火规范》对于外保温的材料燃烧性能的要求可将其分为以下几类。
（1）必须使用燃烧性能A级保温材料的建筑：高度大于100m的住宅建筑、设置人员密集场所、高度大于50m的公共建筑（非人员密集场所）以及高度大于24m的幕墙建筑等。这是GB50016中的强制性条文，在这些情况下，建筑保温必须采用燃烧性能为A级的保温材料。
（2）可以使用B1级保温材料的建筑：高度大于27m但不大于100m的住宅建筑、高度大于24m但不大于50m的公共建筑（非人员密集场所）、建筑高度不大于24m的幕墙建筑等。
（3）可以使用B2级保温材料的建筑：高度不大于27m的住宅建筑、高度不大于24m的公共建筑（非人员密集场所）等。
另外，GB50016中的6.7.7还规定对于使用B1、B2级保温材料的建筑必须设置不小于300mm防火隔离带。此外还规定“除采用B1级保温材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1级保温材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墙上门、窗的耐火完整性不应低于0.50h”，该条规定将可以使用B1、B2级保温材料和普通门窗的建筑范围大大缩小。国内的建筑趋向于高楼化，不大于24m的公共建筑以及不大于27m的住宅建筑数量比较少。也就是说几乎所有采用B1、B2级保温材料的建筑其外墙上门、窗的耐火完整性不应低于0.50h，这将大大提高外围护结构的综合造价，因为虽然B1、B2级保温材料的价格要低于A级保温材料，但是耐火完整性不低于0.50h门、窗的每平米造价则要高出普通门窗许多，使用耐火完整性不低于0.50h门、窗的外围护结构的综合成本将高于采用A级保温材料的做法。
综合以上两点，使用B1、B2级保温材料结合满足耐火完整性门窗的外围护结构与使用A级保温材料外围护结构的综合造价相比要高出很多。因此，根据该标准，使用燃烧性能为A级的保温材料不仅可保证防火安全性，且综合造价低。
3 A级不燃保温材料分析
国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）的实施，必将使A级保温材料逐渐占据市场主流地位，而目前的节能要求下，无机保温材料中岩棉需要8-10cm，而其他无机保温材料基本均超过10cm，因此，防火和节能双重要求下，岩棉外保温系统已成为北方地区建筑节能保温系统设计的最佳选择。
但是，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仍需解决，下面让我们看一下普通岩棉的一些问题。
4 岩棉板外保温系统问题的分析
4.1 岩棉板自身缺陷
岩棉应用于外保温系统，自身存在以下几个问题：
（1）抗拉强度低，普通岩棉保温板的抗拉强度不足0.01MPa。
（2）岩棉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。
（3）岩棉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。
（4）岩棉板应用于外墙工程中时，其面层难以抵御鼓胀的应力变形，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。
因此，岩棉强度低、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一定的缺陷，易引起质量问题。
4.2 系统抗风压破坏能力不足
由于岩棉板构造疏散，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，必须用一定数量的锚栓来固定岩棉板。若岩棉板与基层墙体的结合力不够大，无法满足最大负风压作用时，必然会被刮落。同时，由于岩棉板强度比较低，也易被大风撕裂。
若锚栓直接锚固在岩棉板上，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，岩棉板会直接被拔掉，锚固岩棉板的锚栓已失去作用。
采用钢网配合锚栓来固定岩棉板时，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。
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。钢网辅助固定岩棉板大面积脱落。
4.3 构造设计不合理
岩棉薄抹灰系统易出现面层开裂。由于岩棉板强度低、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、偏刚性的材料对岩棉板抹面处理，则易使面层发生开裂、起鼓、脱落等不良现象。同时，由于岩棉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。岩棉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。
5解决岩棉应用的问题
岩棉作为保温板材有其不可替代的优势和特性，我们不能因为它的一些缺陷将这种材料完全否定。如何使岩棉材料安全、优异的用于外墙外保温是值得我们去分析和研究的。
5.1 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
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。
网格布四面包裹增强竖丝岩棉复合板，是将100kg/m3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。
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。
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高达0.10MPa，是普通岩棉7.5kPa的13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。
（3）粘结力强
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、岩棉板受力对比如图1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。
5.2 增强竖丝岩棉复合板的应用
该板材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，在楼层的最底层增强竖丝岩棉复合板的下侧安装“L”形托架，如图2和图3所示。
图3 贴砌增强竖丝岩棉复合板构造
增强竖丝岩棉复合板外保温系统科学合理，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）无空腔或小空腔的岩棉保温系统，解决了风压安全性。
（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，通过表面胶粉聚苯颗粒找平层的过渡，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，因此通过胶粉聚苯颗粒找平层施工能够更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。
5.3 综上所述，可以做出以下结论：
（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。
6 结语
（1）增强竖丝岩棉复合板材料性能质轻、隔热、高强、防水等各项标准与同规格其他岩棉有较大的提高，施工更方便，更快速，更安全。
（2）增强竖丝岩棉复合板是一种较为合理有效的解决方案，能够从材料本身尽可能多的规避缺陷，并通过合理的构造和施工方案，从根本上解决岩棉应用的问题。
（3）ZL胶粉聚苯颗粒贴砌增强竖丝岩棉复合板外墙外保温系统保温、隔热、抗裂、耐候、防火、透气性能好、构造合理、施工简便，发展了外墙外保温技术，适合我国国情和气候特点，在施工中应用较好。
参考文献：
[1].《外墙保温应用技术》，中国建筑工业出版社，建设部科技发展促进中心，2005-6-1
[2].《外墙外保温施工工法》，中国建筑工业出版社，北京振利高新技术有限公司2007-03-01
[3].《外墙外保温技术百问（第二版）》，中国建筑工业出版社，北京振利高新技术有限公司，2007-3-1
论文作者:廖尚泽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/2/2
标签：岩棉论文; 保温材料论文; 岩棉板论文; 砂浆论文; 复合板论文; 面层论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;