1.技術(shù)開發(fā)背景
近年來隨著外墻外保溫事業(yè)的開展，因此產(chǎn)生的火災事故也越來越受到關(guān)注，尤其是央視大火之 后，外墻外保溫的防火安全性成為了當下行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點問題。公安部、住房和城鄉(xiāng)建設部于2009年9月25日聯(lián)合發(fā)布了公通字[2009]46號文件，即關(guān)于印發(fā)《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》的通知。46號文明確規(guī)定：非幕墻式住宅建筑高度大于等于100m的，其保溫材料的燃燒性能應為A級；非幕墻式其它民用建筑高度大于等于50m的建筑，其保溫材料的燃燒性能應為A級；幕墻式建筑高度大于等于24m時，保溫材料的燃燒性能應為A級。
中國目前墻體保溫大量采用有機可燃保溫材料（EPS、XPS、PU等），而且由于中國大部分建筑是中高層，如果完全按照46號文執(zhí)行，限制有機保溫材料的應用高度，一方面有機保溫材料將嚴重過剩而不燃保溫材料又供給不足；另一方面用于中高層建筑的不燃保溫材料系統(tǒng)（如巖棉系統(tǒng)）沒有成熟的施工工藝，這樣就會嚴重影響國內(nèi)建筑節(jié)能的開展。
巖棉作為優(yōu)質(zhì)的保溫材料，具有無毒無害、防火等級高、吸音和耐久性好等特點，在國外建筑系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應用。美國人均消耗量為5～10kg，北歐人均消耗量在20kg以上，前蘇聯(lián)人均消耗量也在5kg以上。由于防火問題，聚苯板系統(tǒng)在美國僅占17%，而巖棉、礦渣棉占70%。英國規(guī)定18m以上房屋必須使用不燃材料作為外墻保溫材料，德國20m以上房屋只能用巖棉作外墻保溫
我公司研究開發(fā)的巖棉外墻外保溫系統(tǒng)旨在建立耐候性能優(yōu)異、保溫效果更好、防火災性能更可靠的外墻外保溫材料體系系統(tǒng)和施工方法。為了保護人身和財產(chǎn)安全，防止和減少建筑火災的危害，不僅在建筑構(gòu)造上要進行防火設計，在采用外保溫時也應進行防火設計，特別是在高層建筑中，采用的外保溫材料應具有防火功能，采用巖棉板作為防火保溫材料完全可以滿足以上要求。
2.技術(shù)原理簡介
巖棉外墻外保溫技術(shù)是北京振利節(jié)能環(huán)?？萍脊煞萦邢薰就耆揽孔约旱目蒲辛α浚毩㈤_發(fā)出的，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的一項新技術(shù)。保溫層采用的巖棉板保溫材料具有導熱系數(shù)低、防火性能好、綠色環(huán)保等特性。巖棉板的固定采用粘錨結(jié)合的方法，用特制水泥砂漿將巖棉先預固定在墻體上，然后用脹栓等錨固件配合熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)固定巖棉板，熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)與巖棉板表面之間加有墊片，使熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)與巖棉板之間存在一定的距離，有利于巖棉板表面的抹灰處理，巖棉板固定后又對巖棉板表面進行了界面處理，增強了巖棉板的防水性和表面強度，同時有效解決了巖棉板與膠粉聚苯顆粒找平層的粘接難題。輕質(zhì)找平層采用極具特色的ZL膠粉聚苯顆粒保溫漿料，很好地克服了巖棉板表面負荷不宜太大等問題，同時又給找平層材料增添了多種新功能，使之具有質(zhì)輕、阻燃防火、防裂、降低成本等特性?？沽逊雷o層采用按本公司柔性漸變理論而設計的ZL抗裂砂漿復合耐堿網(wǎng)格布技術(shù)，能有效防止飾面層出現(xiàn)開裂。
本技術(shù)采用了柔性漸變，防護面層等先進的保溫技術(shù)理念，在充分保證整套技術(shù)的安全、穩(wěn)定、成熟的同時，在每一層材料的研制開發(fā)過程中，更是遵循了資源的再生利用、可持續(xù)發(fā)展的新思維，使這套新技術(shù)在滿足節(jié)能防火的需求基礎上，充分體現(xiàn)了綠色、環(huán)保的新節(jié)能理念，使建筑節(jié)能工作有了更深層次的認識提高。
3.技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)造
巖棉復合找平層外墻外保溫系統(tǒng)由巖棉板保溫層、界面處理層、熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)錨固層、膠粉聚苯顆粒找平層、抗裂防護層、飾面層組成，構(gòu)造設計具體如圖1-1所示。
圖1-1 巖棉復合找平層外墻外保溫構(gòu)造示意圖
4.施工工序
1) 將墻面凸起影響施工的部位剔平。
2) 吊垂直，彈出巖棉板定位線3) 根據(jù)巖棉板定位線，用粘結(jié)砂漿粘貼巖棉板進行預固定，巖棉板要錯縫拼接，并在巖棉板上鋪設熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)，用錨固件固定巖棉板和熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)，每平方米墻面上至少設置四個錨固件，錨固件從距離墻角、門窗側(cè)壁100mm～150mm以及從檐口與窗臺下方150mm處開始設置。沿窗戶四周，每邊至少應設置三個錨固件。用U型熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)片把門窗側(cè)壁及墻體底部包邊，用L型鍍鋅鋼絲網(wǎng)片把墻體轉(zhuǎn)達角處包邊。這些包邊網(wǎng)片要隨同巖棉板一起被錨固件穿過，并用手壓緊，以便定位。鋼絲網(wǎng)采用單孔搭接，并用鍍鋅鉛絲將搭接處綁扎好，每米綁扎不得少于4處。巖棉板固定好后，按每平方米至少4個的密度在熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)下安裝塑料墊片，將鋼絲網(wǎng)墊起5mm，以保證巖棉板與熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)能存在一定的距離，這樣有利于抹灰找平層的施工。
4) 采用專用噴槍將配制好的界面劑均勻噴到巖棉板表面，確保巖棉板表面及熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)上均噴滿了噴砂界面劑，以增強巖棉板表面強度及防水性能和熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)的防腐性能。
5) 吊膠粉聚苯顆粒找平層垂直控制線、套方作口，按設計厚度用膠粉聚苯顆粒作標準厚度貼餅、沖筋。
6) 膠粉聚苯顆粒找平施工
a）抹膠粉聚苯顆粒找平時，應分兩遍施工，每遍間隔在24h以上。
b）抹頭遍膠粉聚苯顆粒應壓實，厚度不宜超過1cm。
c）第二遍操作時應達到?jīng)_筋厚度并用大杠搓平，用抹子局部修補平整；30min后，用抹子再趕抹墻面，用托線尺檢測后達到驗收標準。
d）找平層固化干燥后（用手掌按不動表面為宜，一般為3d～7d）后方可進行抗裂層施工。
7) 抗裂防護層及飾面層
抹抗裂砂漿，鋪壓耐堿網(wǎng)格布。耐堿網(wǎng)格布按樓層間尺寸事先裁好，抹抗裂砂漿時，將3mm～4mm厚抗裂砂漿均勻地抹在膠粉聚苯顆粒找平層表面，立即將裁好的耐堿網(wǎng)格布用鐵抹子壓入抗裂砂漿內(nèi)。相鄰耐堿網(wǎng)格布之間搭接寬度不應小于50mm，并不得使網(wǎng)格布皺褶、空鼓、翹邊。首層應鋪貼雙層網(wǎng)格布，第一層鋪貼加強型網(wǎng)格布，加強型網(wǎng)格布應對接，然后進行第二層普通網(wǎng)格布的鋪貼，兩層網(wǎng)格布之間抗裂砂漿必須飽滿。在首層墻面陽角處設2m高的專用金屬護角，護角應夾在兩層網(wǎng)格布之間。其余樓層陽角處兩側(cè)網(wǎng)格布雙向繞角相互搭接，各側(cè)搭接寬度不小于150 mm。門窗洞口四角應增加300mm×400mm的附加網(wǎng)格布，鋪貼方向45°。
抗裂砂漿層基本干燥后，涂刷高分子乳液彈性底層涂料時，涂刷應均勻，不得漏涂，以滲入抗裂砂漿層內(nèi)不形成可剝離的彈性膜為宜。刮抹抗裂柔性膩子應在抗裂防護層固化干燥后施工，做到平整光潔。
抗裂柔性膩子層干燥后，根據(jù)需要選用彈性涂料進行外飾面的施工。
5.主要性能
5.1耐候性
為了驗證巖棉板外墻外保溫構(gòu)造體系的穩(wěn)定性、可靠性及耐溫度應力變化等性能，我們按照歐洲標準ETAG 004的要求對錨固巖棉板外墻外保溫體系進行耐候性試驗驗證。在經(jīng)過80次高溫(70℃)—淋水(15℃)循環(huán)和20次加熱(50℃)—冷凍(-20℃)循環(huán)試驗后，試件未出現(xiàn)開裂、空鼓或脫落現(xiàn)象，試驗后找平層、抗裂層與巖棉板保溫層之間的拉伸粘結(jié)強度大于0.10MPa，破壞界面符合歐洲標準要求；體系的抗沖擊強度大于10J。通過該試驗證實，巖棉板外墻外保溫體系是穩(wěn)定可靠的，具有很好的耐候性能，能夠抵抗巨大溫度應力的影響，其抗沖擊強度也大大超過標準的要求，通過試驗證實了該體系具有二十多年的使用壽命。
5.2熱工性能
為了驗證巖棉板外墻外保溫體系的熱工性能，我們對巖棉板復合各構(gòu)造層后的熱工性能進行了測試，基層墻體選用的是240mm厚的粘土磚墻體，試驗測試結(jié)果見表3，圖3。從表3和圖3可以看出，復合巖棉板保溫層后熱阻顯著增大，而傳熱系數(shù)明顯降低，這也證實了巖棉板外墻外保溫體系的熱工性能是可靠的、高效的，利用巖棉板進行外墻保溫是可行的，也可滿足國家相應標準的要求。
表3 巖棉板復合墻體熱阻檢測統(tǒng)計表
墻體層序號 構(gòu)造層材料 墻體構(gòu)成 熱阻(㎡•K)/W 傳熱系數(shù)W/(㎡•K)
A．基層墻體 240mm粘土磚墻復合10mm厚的水泥砂漿 A 0.520 1.505
B．保溫層 50mm厚的擺錘法巖棉板(密度150kg/m3) A+B 1.610 0.566
C．錨固層+界面層+找平層 巖棉板表面噴一薄層ZL噴砂界面劑+鍍鋅鋼絲網(wǎng)及金屬錨栓+20mm厚的ZL保溫漿料 A+B+C 1.891 0.488
D．抗裂層 3mm抗裂砂漿壓耐堿網(wǎng)格布 A+B+C+D 1. 914 0.488
E．飾面基層 高彈底涂+5mm抗裂柔性膩子 A+B+C+D+E 1. 937 0.474
圖3 巖棉板復合各構(gòu)造層熱工性能變化趨勢圖
注：圖中A——基層墻體；B——基層墻體+巖棉板保溫層；C——基層墻體+
巖棉板保溫層+錨固層+界面層+找平層；D——基層墻體+巖棉板保溫
層+錨固層+界面層+找平層+抗裂層；E——基層墻體+巖棉板保溫
層+錨固層+界面層+找平層+抗裂層+飾面基層。
5.3防火性
巖棉板為無機材料，燃燒性能達到A級，通過錐型量熱計試驗表明，巖棉板不會被點燃，質(zhì)量損失小，而CO、CO2含量無顯著差別。
由此可見，采用巖棉進行保溫，并對巖棉采用膠粉聚苯顆粒進行找平抹灰處理，是完全可以達到防火要求的。整個巖棉外墻外保溫體系也是一個不燃的外保溫體系，圖4是巖棉在標準耐火試驗中的表現(xiàn)。
圖4 巖棉在標準耐火試驗中的表現(xiàn)
6.該技術(shù)體系解決的技術(shù)難題
本技術(shù)采用試驗室試驗、檢測站檢測和工程應用相結(jié)合的研究方法，采用試驗與實踐相結(jié)合的試驗方法，并廣泛征求社會各界的意見。主要技術(shù)路線為：
1) 與墻面的連接方法： 由于巖棉板的抗剝離強度比較低，巖棉板面上的纖維很容易脫落，而且其面層還要進行飾面處理，因而巖棉板面層所能承受的負荷也很小，所以單獨采用粘結(jié)劑將巖棉板粘貼在墻體上的方法是不可行的。施工時，可以先將巖棉板預固定在墻體上，通常采用粘結(jié)劑進行預固定，然后鋪上鋼絲網(wǎng)，接著用鉆孔機打孔安裝錨固件固定鋼絲網(wǎng)，或直接錨固射釘型錨固件固定鋼絲網(wǎng)。在這兩種固定方法中，采用射釘型錨固件時施工速度快，但其價格也高，因此一般還是采用鉆孔型錨固件比較實惠。
目前，在鋼筋混凝土墻體上，采用保溫板與混凝土一次澆筑成型技術(shù)應用得比較廣泛，其優(yōu)點在于保溫層與主體墻體可以一次施工完畢，從而縮短了施工周期。在澆筑中采用的保溫板主要是聚苯板，而從未進行過巖棉板的澆筑施工。因此，我們對巖棉板的現(xiàn)澆技術(shù)進行了一系列研究，并進行了現(xiàn)澆試驗，結(jié)果證明，現(xiàn)澆技術(shù)也可應用于巖棉板，而且其效果也很好，這主要是因為巖棉板表面粗糙，其表面纖維易與混凝土結(jié)合在一起，因此巖棉板與混凝土的結(jié)合強度比較大。與錨固法安裝巖棉板一樣，在澆筑中也使用了鋼絲網(wǎng)。在巖棉板面層增加一層鋼絲網(wǎng)不僅有利于澆筑施工，而且還可彌補巖棉板本身強度不夠大、易于分層的缺陷。選用的鋼絲網(wǎng)為抗腐蝕能力很強的熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)孔為50mm×50mm、直徑為2mm。熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)通過與巖棉板拼接縫處的Φ4的熱鍍鋅鋼絲與混凝土中的鋼筋綁扎固定。巖棉板連同熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)綁扎固定好后，支上澆筑模具，就可進行混凝土的澆筑施工。
2) 巖棉表面防滲水、表面硬化問題。采用工廠預制加防水硬化層的巖棉制品或巖棉塊上墻后采用噴施的方法。在巖棉外表面噴涂具有防水性能的界面劑，使其表面形成防滲，防水的硬化層。采用噴砂界面劑對巖棉板面層進行處理，不僅可防止巖棉板面層的細小纖維到處飛揚，而且還可起到防水作用，增強巖棉板的防水性，阻斷了巖棉板從找平層吸水的路徑，保證了找平層材料不會因過快失水而開裂，并且還有利于提高找平材料與巖棉板表面的粘結(jié)力，從而保證了整個體系的穩(wěn)定性。
3) 抗裂技術(shù)體現(xiàn).為了解決巖棉板外墻外保溫工程中的開裂問題，我們采用了在外保溫工程中應用得比較成熟的柔性漸變、逐層釋放應力的柔性抗裂技術(shù)。其主要思路是選用導熱系數(shù)比較低的膠粉聚苯顆粒保溫漿料作為巖棉板面層的找平材料，該找平材料不僅可以起到良好的找平作用，同時還可阻斷鋼絲網(wǎng)及錨固件所產(chǎn)生的熱橋，使整個保溫體系的保溫效果得到加強；所用的膠粉聚苯顆粒保溫漿料還具有比較好的柔性和抗裂性能，能夠符合柔性漸變的抗裂理論；膠粉聚苯顆粒保溫漿料還具有比較好的粘結(jié)強度，其與巖棉板能夠比較好的結(jié)合在一起，干燥后還有比較大的抗壓強度，可以彌補巖棉板強度不夠大的缺陷；同時，膠粉聚苯顆粒保溫漿料的干密度比較小，一般只有230kg/m3左右，因此用它對巖棉板面層進行找平可以大大減小巖棉板面層的荷載，這也可對巖棉板面層的開裂起到輔助作用。在抗裂防護層材料中，我們采用抗裂砂漿復合耐堿網(wǎng)格布的做法，即在找平層材料外面抹一薄層聚合物抗裂砂漿，然后迅速壓入耐堿玻纖網(wǎng)格布，整個抗裂防護層一般控制在3～5mm厚，這樣做既符合柔性漸變的原則，也能起到很好的防裂作用，所用的耐堿玻纖網(wǎng)格布不僅可以阻止應力的發(fā)展，還可起到分散應力的作用；而選用的聚合物抗裂砂漿也具有很好的柔性防裂作用，在通過找平層及抗裂防護層的共同作用下，確保了巖棉板外墻外保溫體系不會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。同時，為了加強整個保溫體系的防水透汽性，在抗裂層外面還刷涂了一層高分子乳液彈性底層涂料，使整個體系的防水透汽性得到了顯著提高，同時也更進一步加強了整個保溫體系的抗裂性能。。
4) 面層裝飾層采用柔性配套材料。選用具有抗裂功能的抗裂柔性耐水膩子，并用具有一定柔性的彈性涂料進行外飾面處理。這樣做就使整個巖棉板外墻外保溫體系是一個柔性漸變逐層釋放應力抗裂保溫體系，因而該體系不僅保溫、防火性能好，而且抗裂性能也很好，具有很好的推廣應用前景。
7.工程應用
巖棉外墻外保溫技術(shù)在天津華琛散熱器廠節(jié)能示范樓工程中得到了應用。2002年9月，該技術(shù)的構(gòu)造圖集編進了中國建筑標準設計研究所出版的《外墻外保溫建筑構(gòu)造（一）》中。
天津華琛散熱器廠節(jié)能示范樓工程總建筑面積3400平方米，其中外墻外保溫面積1700平方米。該工程建筑結(jié)構(gòu)為框架加氣混凝土砌塊填充結(jié)構(gòu)，外墻為300mm加氣混凝土陶粒砌塊，體形系數(shù)小于0.3，窗墻面積比為0.4。該工程作為天津地區(qū)居住建筑節(jié)能65%的試點工程，外墻外保溫設計為“45mm巖棉板+20mm膠粉聚苯顆粒保溫漿料+5mm抗裂砂漿復合耐堿網(wǎng)布”。
從施工過程來看，以前采用鋼鉤型錨固件施工，不僅容易破壞巖棉板，而且由于巖棉纖維容易扎人，從而給施工帶來麻煩，同時，鋼鉤型錨固件的銷桿也比較難抽出并安裝固定好，這也給施工帶來難度。后來采用先預固定巖棉板，后鉆孔安裝塑料膨脹錨栓的方法錨固巖棉板，不僅使巖棉板少受破壞，而且也降低了施工難度。就該工程的應用情況而言，其技術(shù)經(jīng)濟效益顯著，主要表現(xiàn)在以下五個方面：
（1）施工速度快，工期短：采用巖棉板錨固施工技術(shù)技術(shù)，減少了濕抹灰量，從而縮短了干燥養(yǎng)護時間，近而縮短了工期。另外，采用巖棉板錨固施工，也比抹保溫漿料施工速度快。
（2）采用復合保溫技術(shù)，保溫效果好。
（3）主要的保溫材料為無機的綠色建材，防火等級高，對保護建筑結(jié)構(gòu)起到了十分重要的作用。
（4）選用優(yōu)質(zhì)的擺錘法巖棉進行保溫施工，對人體不會產(chǎn)生傷害，對環(huán)境也不會造成污染。
（5）對巖棉板固定后再采取一次界面處理，不僅增強巖棉板的防水功能和表面強度，還有利于巖棉板表面的抹灰找平施工。
8.巖棉板薄抹灰增強網(wǎng)系統(tǒng)見下圖所示
9.巖棉板現(xiàn)澆系統(tǒng)見下圖所示
10. 巖棉系統(tǒng)存在的問題
（1）優(yōu)質(zhì)的巖棉板價格昂貴，而且國內(nèi)還沒有形成生產(chǎn)能力，無法在國內(nèi)大面積推廣應用。而普通巖棉板難以滿足外保溫技術(shù)的要求。
（2）巖棉板易吸水，怕雨淋水泡。
（3）巖棉纖維對人體會產(chǎn)生一定的影響和危害，在施工過程中存在一定的困難。
