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                          幕墻用玻璃棉與巖棉性能對比

                          幕墻用玻璃棉與巖棉性能對比

                          一、前言

                            公共建筑一般幕墻結構居多,建筑幕墻分為透明和非透明建筑幕墻,本文指的是非透明幕墻,主要討論公共建筑中采用石材幕墻和金屬幕墻飾面的外墻保溫技術。

                            建筑幕墻的保溫材料一般設置在外墻和幕墻之間(純裝飾幕墻除外),保溫層不直接暴露在室外,單純從節能保溫角度來說,保溫材料可選擇的范圍很廣;但是考慮到建筑保溫的消防要求,公共建筑對外墻保溫材料的選擇反而要更加嚴格。因為公共建筑的幕墻式結構,保溫層和外飾面層不是緊密結合成為一體,一旦保溫材料燃燒,外墻和幕墻之間的空腔會因煙囪效應而加劇火勢的蔓延。

                            2011年2月4日沈陽皇朝萬鑫酒店的火災就是公共建筑在使用中發生火災的典型案例,建筑幕墻內保溫層因從小火迅速蔓延,導致整棟建筑的保溫層在建筑幕墻內迅速燒光,并蔓延到了室內,造成重大經濟損失。

                            二、材料簡介

                            目前適用于幕墻式建筑的保溫材料,主要是各種無機纖維棉類保溫材料,這類材料因其A級不燃及良好的保溫性能,非常適合幕墻式建筑。

                            所以,當前大量的采用幕墻結構的公共建筑都準備或已經采用了無機棉類保溫材料,但是很多人對無機棉的分類及各種材料間的性能差別卻知道不多,甚至有些設計師在設計圖紙上籠統的注明“礦棉保溫板”,這樣導致了很多業主單位在進行保溫材料的選擇上陷入困惑。

                            本文就針對無機棉保溫材料的分類和性能差別進行詳細的對比,以使更多業主方在進行外墻保溫材料的選擇上有明確的認識。

                            無機棉類保溫材料主要為巖棉板和玻璃棉板,這類保溫材料主要靠超細的無機纖維以及纖維中間的不可流動的空氣來達到保溫效果,保溫原理類似于棉被。因此,保溫效果決定于材料容重的高低,容重過高或過低,都會導致保溫效果的下降。

                          幕墻用玻璃棉

                           

                            這類保溫材料主要依靠酚醛膠粘劑來定型,因此,過高的容重也會導致保溫材料中酚醛膠粘劑增加,從而直接導致保溫材料燃燒熱值的增加,不利于保溫層的防火性能,試驗證明,過高含膠量的巖棉制品其燃燒分級部分甚至達不到均質制品的A級。

                            三、材料對比說明

                            玻璃棉板中的玻璃棉是玻璃纖維的一種,采用石英砂、石灰石、白云石等天然礦物為主要原料,配合純堿、硼砂等化工原料熔成玻璃,在熔化狀態下離心甩成絮狀細纖維,通過粘接劑定型成為,纖維長度一般在20cm左右,纖維和纖維之間為立體交叉,制品整體性能好,受力后回彈性能良好。

                            巖棉板中的巖棉是礦渣棉的一種,采用天然巖石為主要原料,經高溫熔化纖維化制成的無機質纖維。巖棉板通過把巖棉纖維噴膠后層層堆積,達到厚度后壓制定型而成,纖維長度一般小于4cm,纖維層層排列,巖棉板容易分層,整體性能差。

                            兩種保溫材料的性能差異見表:

                            表一                   玻璃棉板和巖棉板性能比較

                          性能

                          玻璃棉板

                          巖棉板

                          原材料

                          高純度,接近于玻璃

                          低純度

                          保溫效果Z優容重(kg/m3)

                          40左右Z優,容重增加,保溫效果增加不明顯

                          140左右

                          雜質(未熔融渣球含量)

                          0

                          產品標準要求≤10%

                          一般產品為5-15%

                          纖維性能

                          纖維長度為20cm左右

                          強度高,彈性好

                          纖維長度小于4cm

                          纖維容易折斷

                          保溫板力學性能

                          纖維立體交叉排列

                          板材整體性能好

                          分層壓制

                          容易分層

                          耐久性能

                          耐久性好

                          纖維容易風化,粉化

                          耐水性能

                          憎水

                          憎水劑失效后可長期耐水

                          部分制品只是表面憎水

                          遇水變形 失重

                           

                            總結上述各物理性能的比較,下面主要針對與工程實際使用息息相關的性能差異進行分析:

                            1)保溫板力學性能差異

                            由于無機棉類保溫材料只是依靠靠錨固釘簡單錨固固定,因此,保溫板本身的力學性能決定著保溫層的力學性能。無機棉類保溫板的主要力學性能有施工性和釘桿撕裂性。

                            施工性和釘桿撕裂性試驗方法見圖1、圖2。

                            圖1 保溫板施工性檢驗方法

                            保溫板施工性的好壞,應保證保溫板在10kg重物的懸掛下1分鐘內不破壞。

                            圖2 保溫板釘桿撕裂性能試驗方法

                            釘桿撕裂力與材料容重的比值越大,說明保溫板的力學性能越好,保溫層越不容易在使用中受到破壞。

                            試驗證明,比較兩種無機棉保溫板的釘桿撕裂力與材料容重的比值,玻璃棉板是巖棉板的1.5倍以上。玻璃棉板的力學性能要優于巖棉板。

                            2)保溫板耐水性能差異

                            眾所周知,保溫材料對耐水性、憎水性、吸水性的要求是非常嚴格的,水一旦進入保溫層中,保溫層立即失去保溫效果,嚴重的甚至在保溫層中結冰,導致保溫層因重量增加而脫落。

                            相對于玻璃棉,巖棉的耐水性能差,巖棉保溫層受水淋后,纖維部分溶解失重,保溫層強度下降,形成自然下墜,工程表現俗稱為“垮褲腰”。

                            巖棉和玻璃棉都可通過添加憎水劑,達到憎水效果,在工程使用中,技術人員要注意分辨保溫板的整體憎水和表面憎水。部分巖棉制品的憎水性能只是表面憎水,一旦巖棉板因切割而露出非憎水部分,就會像海綿一樣吸水吸濕,保溫層的耐久性能大大降低。

                            所有憎水劑都會隨時間而失效,憎水失效后,保溫板本身的吸水性就變得非常重要,巖棉板在使用中一定要嚴格控制其質量吸濕率在5%以下,相對于巖棉板,玻璃棉板的質量吸濕率就容易控制得多。

                            幕墻結構的保溫層,水的來源主要有兩種,一種是幕墻密封膠失效后的雨水滲入;另一種來自于室內空氣的潮氣滲出,針對第二種情況,需要著重提出的是,按照《建筑節能工程施工質量驗收規范》GB50411-2007中5.2.8的要求,幕墻飾面的無機棉保溫層應設置隔汽層。“非透明幕墻的隔汽層是為了避免幕墻部位內部結露,結露的水很容易使保溫材料發生性狀的改變,如果結冰,則問題更加嚴重。”“為了實現這個目標,隔汽層必須完整,必須設在保溫材料靠近水蒸氣壓較高的一側(冬季為室內)”。

                            目前我省的無機棉保溫施工基本都沒有設置隔汽層,因此,保溫層的憎水性能和吸濕率就格外重要,一旦保溫層吸水后在冬天結冰脫落,砸到外掛石材,將會造成重大的工程質量安全事故。目前無機棉保溫工藝剛剛開始推廣,沒有工程實際案例可供借鑒,但是,這種安全隱患不能不引起工程業主方及設計師的高度重視。

                            3)保溫材料的經濟性能

                            對比兩種保溫材料的經濟指標,玻璃棉因為同樣保溫效果時的容重比較低,加上玻璃棉質量輕,施工快捷,材料損耗少,其綜合成本也比巖棉低。

                            目前我省市場上的巖棉板質量良莠不齊,有很多小型企業生產的巖棉板質量難以保證;幕墻用玻璃棉板全國只有幾家大型企業能夠生產,其中尤以威倫維客為優。因此,從保溫材料的質量控制角度來衡量,玻璃棉板也更具有優勢。

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