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      岩棉薄抹灰外墙外保温系统技术在被动房建筑应用中的误区浅析
      发布日期:2019年 11月 07日  浏览次数:5

      一、引言

      被动房建造过程中的一个最主要的部分,就是围护结构的保温绝热装饰系统。其中,薄抹灰外墙外保温系统是主要的围护结构保温节能形式之一。成熟的薄抹灰外墙外保温系统技术在欧美国家已经有近60年的成熟工程实践,中国从20世纪初开始大力推广薄抹灰外墙外保温节能构造在建筑上的应用,其发展总体上在不断进步和完善,但过程中也出现了许多不尽如人意的问题,特别是在保温材料的安全防火和节能耐久性方面,无论是基础理论研究,还是实际工程的验证,都还停留在比较初级的阶段,值得建筑节能行业人员去探索和实践。

      外墙复合岩棉板

      2015年,国家最新的《建筑防火设计规范》(GB50016-2014)(2015年版)实施后,保温、防火和耐久性综合性能突出的岩棉薄抹灰外墙外保温系统占据了越来越大的市场比例。在被动房建造中,外保温材料也越来越多地选用岩棉这种绿色和高性价比的防火保温材料。在中国,从2011年岩棉进入建筑外墙外保温领域至今,岩棉薄抹灰外墙外保温技术和工程的发展速度惊人,一方面,防火保温的岩棉薄抹灰外保温系统应用误区为建筑围护结构节能作出了巨大贡献;另一方面,由于进入中国的时间晚、经验和数据少、工程实践不足等原因,也造成了大量的岩棉薄抹灰外墙外保温工程的失败,见图1。为了使设计工程人员在岩棉薄抹灰外保温工程中减少技术应用误区,做以下分析,供相关人员参考。

      二、认为岩棉带复合的岩棉复合板具有更好的性能

      岩棉带复合的岩棉复合板是指将岩棉板切成的条翻转90度,用砂浆和玻纤网将其包裹加工复合而成的板材,有多种名称,如竖丝岩棉复合板、竖丝复合岩棉板、砂浆复合岩棉板等。这些复合板出现的原因是中国岩棉应用初期(2009~2011年),岩棉的产量极其有限,导致大量的矿渣棉进入市场,由于矿渣棉存在较为严重的吸水和变形问题,一些厂家希望通过包裹复合的方式解决相关问题,由此出现了这类材料。对岩棉带复合的岩棉板的认识应厘清以下几个问题:

      (1)真正合格的岩棉制品,无论是岩棉板还是岩棉带,均不存在吸水、变形、抗拉强度低等问题,因此也就不需要进行包裹保护的复合加工。如果岩棉产品存在上述材料性能方面的问题,就是不合格的岩棉或矿渣棉,那么即使进行包裹防护,其中的不合格岩棉或矿渣棉今后还是会出现相应的问题,导致薄抹灰外墙外保温系统受到不利影响。

      (2)由于技术或成本的原因,从事岩棉带复合岩棉板加工的企业,几乎都是使用不合格的岩棉,通过用砂浆和网格布将劣质岩棉或矿渣棉包裹,从而达到表面表观合格的要求,这种金玉其外败絮其中的做法,误导了很多用户。

      (3)用水泥基砂浆包裹后,会在岩棉带复合的岩棉板外侧形成一层硬壳,造成薄抹灰外墙外保温系统安装过程中的保温板之间的硬连接,这是极易形成外保温系统开裂的重大隐患,同时,这些硬连接还形成了无数的冷(热)桥节点,在冬季易发生结露,之后产生冻胀破坏。

      三、忽视外墙外保温系统组成材料的性能和质量

      外墙外保温系统作为一个整体,是由各个组成材料发挥自身性能的同时,又与其他组成材料有良好的相容性和匹配性,形成一个综合平衡体系,体系设计和组成应当遵循1+1>2的原则。通常在建筑物中,对薄抹灰外墙外保温系统影响较大的主要因素包括温度、湿度、雨水、火灾、风压、地震、腐蚀等。作为建筑物最主要的最外层围护结构,薄抹灰外墙外保温系统直接承受来自各种外部环境因素的冲击,为此设计和工程中提出了机械抗力和稳定性、火灾安全性、卫生、健康和环境、使用安全性、隔声及节能和保温等基本要求和使用寿命与耐久性要求,同时还提出了量化的物理性能指标要求。参考目前外保温行业的众多标准,结合薄抹灰外墙外保温系统的工程应用实际情况,对岩棉薄抹灰外墙外保温系统提出最基本的三个要求是:安全、节能、耐久性。

      (1)安全性要求:包括材料和结构连接在各种外荷载作用下的使用安全、防火安全和环境卫生安全性。

      (2)节能性要求:主要指薄抹灰外墙外保温系统的绝热保温性能。

      (3)耐久性要求:主要指薄抹灰外墙外保温系统在长期使用过程中应具有良好的外观保持性能和系统、材料的使用耐久性。

      系统中的岩棉主要提供节能防火安全性作用,粘结砂浆和铺栓主要提供连接安全性作用,所有材料形成系统后,综合提供系统的耐久性作用。

      以机械描检为例,众所周知,当使用岩棉保温防火材料时,被动房建筑的围护结构工程对岩棉薄抹灰外墙外保温系统及组成材料的水蒸气渗透性能、结露条件和吸水率做出规定,以确保岩棉薄抹灰外墙外保温系统有利于外墙发挥相应的性能和作用。许多人会认为描栓是用于机械固定的,但实际上描检有可能造成局部温度差异,设计和工程人员应评估由此产生的热桥,保证热桥效应不会影响墙体的整体保温性能。但以上这些设计、计算和评估,最终都由锚栓的品质和安装体现出来,高品质的锚栓具有高阻热桥设计,采用高品质尼龙原生料,以及特殊的连接表面,从而同时发挥连接强度高、超长耐久性、绝热性能较佳以及安装可靠的性能和作用。如果只看重成本,采购低价劣质描栓,则以上综合性能均无法达标,导致岩棉薄抹灰外墙外保温系统工程质量和耐久性下降。

      四、通过不恰当的岩棉制品性能指标来判断岩棉性能的好坏

      岩棉生产制造和工程技术应用进入中国建筑领域的时间很晚,许多相关人员对岩棉的认识还停留在矿渣棉的层级上。由于矿渣棉极易吸水和变形,强度较弱,施工时对操作人员伤害较大,导致目前一些设计和工程人员在选用岩棉产品时,为保证工程质量,任意设定不科学、不合理的性能指标。确保工程质量的初心是好的,但这样做的结果造成了工程质量反而出现各种问题。主要误区有以下几个方面:

      (1)盲目认为密度越高,岩棉的品质越好。这个问题在目前许多与岩棉有关的地方标准中都可以反映出来。事实上,岩棉制品的应用范围十分广阔,应用在不同的领域,其技术性能要求是不同的,岩棉材料的品质和材料密度的关联度也就不同。例如在非透明幕墙工程中,安装操作需要将岩棉与龙骨挤紧,而高密度的岩棉质地较硬,在边的部位无法挤压密实,遗留大量缝隙,人为增加冷(热)桥,并不利于控制工程质量。

      (2)随着建筑节能标准的提高,特别是在被动式建筑超低传热系数的要求下,传统的高密度、高品质、高导热系数的产品是无法满足工程需要的。试想,被动房极高的保温绝热要求,必须由很厚的保温层来实现,一块高密度岩棉板连同粘结砂浆的重量达到21~29kg,操作人员在如此大的负荷下怎么能保证施工的操作质量?因此,正确的理念应该是采用轻质高强的产品。正确的做法是:先确定工程所需要的性能,在达到这些性能的条件下,尽可能地减小岩棉制品的密度,从而减轻单位面积的保温材料的重量,为结构安全创造更多有利因素的同时,为施工人员降低操作负担,而不是先尽可能地要求高密度岩棉材料。其实那些不合格的岩棉产品,即使密度再高也无法满足工程耐久性的要求。

      (3)盲目认为酸度系数越高,岩棉的品质越好。这个问题也体现在目前的许多国标和地标中。实际上,酸度系数是用来区分岩棉和矿渣棉的一个指标,当酸度系数高于1.60时,可以有效区分岩棉和矿渣棉。一方面,合理的酸度系数可以保证岩棉纤维的连续性和柔韧性,这是岩棉制品许多重要性能的保证,这些性能包括强度、憎水性、柔韧性和透气性等;另一方面,当酸度系数被盲目拔高之后,以上这些性能就较难得到保证。第三,较高的酸度系数也意味着较高的制造成本,对绝大多数岩棉制造企业来说,是无法同时兼顾性能和成本的,这时就会产生造假现象,而造假是建筑工程市场的毒瘤,应该坚决杜绝,因此盲目提高酸度系数的后果是比较严重的。

      (4)在岩棉薄抹灰外墙外保温系统中,对岩棉制品抗压强度提出不合理的指标要求。许多不具备岩棉技术应用知识的厂家和人员,甚至相关管理部门,在未深入了解材料的前提下,经常会提出薄抹灰外墙外保温用岩棉需要较高的抗压强度的要求,甚至将这一要求写入国家标准,这都对整个岩棉薄抹灰外墙外保温行业产生不利的影响。众所周知,岩棉产品的抗压性能是用来保证安装操作人员抹灰过程中抹子对岩棉表面不造成破坏,以及运输和现场货物堆放时上层岩棉制品重量产生的压力不至于损坏下层岩棉制品。经过计算和实际测算,以上情况只需要岩棉板和岩棉带有5.0~10.0kPa的抗压强度即可,这是薄抹灰外墙外保温用岩棉产品在满足抗拉强度的前提下均能满足的抗压强度数值。对此,最早在国内应用岩棉薄抹灰外墙外保温系统的北京地区,经过多年的工程实践,已经发现设定抗压强度是一个极不合理的要求。为此,北京的岩棉薄抹灰外墙外保温地标已经取消了抗压强度这项指标,新地标实施近4年来证明这个取消是正确的,是没有问题的。目前,岩棉薄抹灰外墙外保温工程技术规程国家行业标准已经发布,之前几个重要的阶段审查中,全国各地的建筑外围护结构权威专家均对取消岩棉抗压强度指标要求达成共识:一是没有作用和意义的指标应该被取消,这表明国家管理层指导思想的进步;二是体现了标准的严肃性,即标准中设置的任何指标都应该有理有据,对无用指标的检测实际上是对资源的一种浪费,是与国家倡导的绿色发展不相符的。

      在这里需要说明的是,几乎所有的岩棉薄抹灰外墙外保温系统工程问题中最严重的破坏就是被大风刮掉脱落,这些事故造成严重的财产损失,甚至是生命伤害。这种负风压产生的破坏都是抗拉强度不合格产生的问题,截至目前,还从未听说正风压将岩棉薄抹灰外墙外保温系统压坏的案例,而满足抗拉强度的岩棉制品,抗压强度都在10kPa以上,是能够保证岩棉产品在施工、运输和储存阶段不被破坏的。因此,对于岩棉薄抹灰外墙外保温系统来说,抗压强度几乎是一个无用的指标,没有存在的必要性,不断盲目提高这个指标要求更是没有意义。

      在被动式建筑和岩棉薄抹灰外墙外保温系统快速发展的今天,对岩棉保温防火材料的认识将有一个逐渐深入的过程,本着探究事物发展规律的原则,通过不断学习和深入实践,被动式建筑和岩棉薄抹灰外墙外保温技术一定会有更加光明的前景。

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