我國巖棉復(fù)合保溫材料研究現(xiàn)狀與展望

王雨　王鵬起　何亮　譚丹君

摘要：隨著我國對建筑節(jié)能保溫要求的提高，各種類型的保溫材料在我國得到了飛速的發(fā)展，主要分為無機(jī)保溫、有機(jī)保溫、金屬保溫和復(fù)合保溫四類。文章從巖棉纖維復(fù)合材料、復(fù)合板、裝飾一體化板及施工技術(shù)4個方面概述了巖棉復(fù)合保溫材料的研究復(fù)合現(xiàn)狀，提出功能性、高效保溫巖棉復(fù)合材料及裝飾一體化板為未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：巖棉；保溫材料；施工技術(shù)

建筑能耗隨著我國城市化程度的不斷提高，在我國能源總消費(fèi)量中所占比例越來越大，即便不包括建材生產(chǎn)過程中能耗（占全社會總能耗的16.7%），建筑能耗也占全社會總能耗的約30%，其中約二分之一的能量損失發(fā)生在墻體與外界環(huán)境間。隨著我國對建筑節(jié)能保溫要求的提高，各種類型的保溫材料在我國得到了飛速的發(fā)展，目前我國保溫材料主要分為無機(jī)保溫、有機(jī)保溫、金屬保溫和復(fù)合保溫四類，其中無機(jī)保溫材料主要包括纖維狀、多孔狀、玻璃類等材料；有機(jī)保溫材料主要包括聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛發(fā)泡板等材料；金屬保溫材料主要包括鋁箔波形紙保溫隔熱板、反射型保溫隔熱卷材等反射型材料；復(fù)合保溫材料主要為四大類型保溫材料的相互復(fù)合。

1.巖棉復(fù)合材料及施工技術(shù)研究現(xiàn)狀

巖棉作為無機(jī)不燃保溫材料，具有優(yōu)良的防火性能，但導(dǎo)熱系數(shù)低于有機(jī)保溫材料，因此，國內(nèi)學(xué)者采用巖棉纖維或巖棉板與有機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合，提高耐火、阻燃性能，或采用導(dǎo)熱系數(shù)更低的無機(jī)材料復(fù)合巖棉，提高保溫性能。另外，隨著建設(shè)工程的需求和施工技術(shù)的發(fā)展，金屬面夾心巖棉復(fù)合板、外墻保溫裝飾一體化板等復(fù)合材料也得到快速發(fā)展。

1.1巖棉纖維復(fù)合材料

路國忠等將聚氨酯樹脂噴涂在巖棉板表面經(jīng)過高溫發(fā)泡成型，制備了聚氨酯，巖棉復(fù)合保溫板，其拉拔強(qiáng)度大于7.5KPa。通過對復(fù)合保溫板外保溫系統(tǒng)測試，其耐候性、抗沖擊強(qiáng)度、吸水量、耐凍融性等均符合JGl49-2003的要求。

任強(qiáng)等研究了巖棉纖維和偶聯(lián)劑對木纖維，巖棉纖維復(fù)合材料的影響，研究結(jié)果表明巖棉纖維可以提高復(fù)合材料的阻燃性能，但是會降低其靜曲強(qiáng)度和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度，甚至?xí)霈F(xiàn)強(qiáng)度很低的缺陷區(qū)；KH-550偶聯(lián)劑對復(fù)合材料的靜曲強(qiáng)度和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度均有提高作用，同時可以降低甲醛釋放量。

王小東研究了高硅氧玻璃、硅酸鋁、玄武巖棉、莫來石采用濕法復(fù)合方式制備氣凝膠復(fù)合材料的隔熱性能，冷熱板法測試結(jié)果表明巖棉，氣凝膠復(fù)合材料在熱面溫度為400-800℃時，冷面的溫度均低于其它復(fù)合材料，其中在熱面800%時，玄武巖棉，氣凝膠復(fù)合材料冷面溫度比莫來石，氣凝膠復(fù)合材料低30%。王虹等采用濕法復(fù)合制備了玻璃纖維氈、巖棉氈、硅酸鋁纖維氈與氣凝膠復(fù)合材料，其導(dǎo)熱系數(shù)測試結(jié)果表明復(fù)合材料具有較好的保溫性能，導(dǎo)熱系數(shù)均低于0.025W/（m·K）。

1.2金屬面夾心巖棉復(fù)合板

劉廣清對封邊巖棉金屬面夾芯板進(jìn)行了研究，復(fù)合板上下為彩鋼板，夾心層為巖棉條，封邊材料為改性硬泡聚氨酯，黏結(jié)劑為改性聚氨酯。復(fù)合保溫板的黏結(jié)強(qiáng)度大于0.06MPa，保溫層厚度大于80ram板材耐火極限大于1小時，保溫層厚度為120mm的板材導(dǎo)熱系數(shù)小于0.38W/（m2·K）。王萍萍對金屬巖棉夾芯外墻板保溫性能進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明67mm的金屬巖棉夾芯板即可達(dá)到250mm厚的加氣混凝土砌塊的保溫性能；復(fù)合板的防火性能優(yōu)于聚苯或聚氨酯夾芯板；夾心層厚度為80mm的復(fù)合板隔聲能力大十30dB。

何國山等對不同厚度的巖棉、EPS、聚氨酯、酚醛、巖棉/EPS及巖棉，聚氨酯金屬面夾芯板耐火性能進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明50、80、100mm厚的巖棉和酚醛夾芯板的耐火極限分別為61、82、123min和32、57、81min，符合金屬夾芯板相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的耐火性能要求；100mm后的EPS、聚氨酯夾芯板的耐火極限為38min和44min，不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；80、100mm厚的巖棉/EPS復(fù)合和巖棉/聚氨酯復(fù)合金屬面夾芯板的耐火極限分別為66、85min和70、90min。王宸研究了巖棉阻尼性能、巖棉夾心金屬復(fù)合板材阻尼性能及其對主體結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)，研究結(jié)果表明巖棉夾芯是屋面板阻尼減振性能的主要貢獻(xiàn)元件，其可以降低主體結(jié)構(gòu)跨在風(fēng)振響應(yīng)中的彎矩值。

1.3巖棉裝飾一體化板

耿震崗等對巖棉、纖維增強(qiáng)硅酸鈣板等材料組成的保溫裝飾一體化板系統(tǒng)材料選擇、工程設(shè)計及施工要點等進(jìn)行了詳細(xì)研究，并提出了G型巖棉保溫裝飾一體板及組成一體板的巖棉板、硅酸鈣板和飾面涂料的性能指標(biāo)，通過工程實例分析表明一體板外墻外保溫系統(tǒng)提高了防水性、抗腐蝕行和熱工穩(wěn)定性。王新祥等介紹了國內(nèi)多種節(jié)能裝飾一體化裝配式外墻板，承重混凝土巖棉復(fù)合外墻板和薄壁混凝土巖棉復(fù)合外墻板均具有導(dǎo)熱系數(shù)低、防火性能好的優(yōu)點，但是前者面密度大，施工效率低，后者制作工藝復(fù)雜，不利于在建筑工業(yè)化中推廣應(yīng)用。何金太等對巖棉保溫裝飾一體板進(jìn)行了研究，一體板主要由硅酸鈣板和巖棉組成，其生產(chǎn)工藝主要包括飾面板的生產(chǎn)和面板及沖孔硅酸鈣背板與巖棉板的成型，施工流程主要包括墻體基層處理、裝飾板安裝及固定、板間縫隙處理。

1.4巖棉施工技術(shù)

紀(jì)振國研究了STO巖棉外墻外保溫體系施工技術(shù)，主要施工流程為原材料控制、墻面清潔、粘結(jié)劑涂抹、板材安裝、錨栓固定及門窗洞口、陰陽角、沉降縫處等處理，將保證巖棉外保溫系統(tǒng)較好的保溫性能。王統(tǒng)慧及向春陽也介紹了巖棉用于外墻外保溫施工工藝，其主要工藝流程基本與巖棉薄抹灰工藝一致，只是在局部細(xì)節(jié)處理方面有不同的要求。陳建等介紹了內(nèi)墻巖棉保溫施工技術(shù)，工序主要為基層處理、主龍骨安裝、巖棉安裝、次龍骨安裝、石膏板安裝、面漆施工。該施工與目前具有幕墻的寫字樓外保溫體系基本相同，不同之處在于巖棉僅采用錨釘固定。

趙祥云等研究了水泥巖棉復(fù)合板施工工藝及注意事項，復(fù)合板由上、下面5mm水泥防火板和中間巖棉組成，側(cè)面用專用防潮膜封邊，其工藝流程主要為基層清理及找平、卡托固定件安裝、粘結(jié)砂漿涂抹、復(fù)合板安裝、罩面砂漿抹灰，施工過程需要注意窗口處復(fù)合板安裝前需反包玻纖網(wǎng)格布、粘結(jié)砂漿的制作及使用時間、罩面砂漿的養(yǎng)護(hù)。續(xù)俊峰等對無機(jī)漿料，豎絲巖棉復(fù)合板進(jìn)行了研究，復(fù)合板由豎絲巖棉條、耐堿網(wǎng)格布和無機(jī)保溫漿料組成，復(fù)合板的高抗拉強(qiáng)度可使其單獨采用膠粘劑固定方式，防止保溫系統(tǒng)采用錨栓固定后，在負(fù)風(fēng)壓長期作用下，出現(xiàn)裂縫、凸起等破壞。張秀永介紹了玻鎂巖棉復(fù)合板用于井塔外墻外保溫的應(yīng)用，其施工做法是先將復(fù)合板通過砂漿粘貼與基體墻，同時用帶鎖片錨栓固定，然后用聚苯砂漿找平后抹抗裂砂漿。

2.結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，建筑節(jié)能降耗的要求會越來越高，同時人們對保溫材料安全性能也會投入更多關(guān)注，但目前無機(jī)保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)相對較高，有機(jī)保溫材料燃燒性能無法達(dá)到A級，這將促使復(fù)合保溫材料快速發(fā)展。采用保溫性能更好的SiO2氣凝膠對巖棉進(jìn)行改性將滿足建筑節(jié)能的更高要求的同時保持A級不燃的性能；發(fā)展巖棉裝飾一體化板，將簡化外保溫施工工藝，節(jié)能省時，提高其推廣應(yīng)用。另外，隨著建筑及建筑部品工業(yè)化推進(jìn)，裝配式墻體正快速的推進(jìn)，巖棉僅僅作為保溫材料填充于墻體，但是作為內(nèi)墻，在具有保溫性能同時發(fā)展防電磁輻射、高隔聲、吸附分解等功能性復(fù)合材料，會提高其在裝配式墻體填充材料選材中的競爭力。因此，功能性、高效保溫巖棉復(fù)合材料和裝飾一體化板將會是其未來研究方向。