■山东省建筑科学研究院有限公司曹阳、吴梅胜

岩棉板保温系统的优缺点

与节能市场上的有机保温系统相比，岩棉板保温系统最大的优势在于系统的防火安全。这是因为岩棉作为理想的A级保温材料，具有不燃、透气、吸音、热稳定性高等优点。另外，与发泡水泥保温板、膨胀珍珠岩板、玻化微珠等A级保温材料相比，岩棉保温板导热系数更小，保温性能优良。常温条件下（25℃左右）岩棉的导热系数通常在0.036W/(m·K)至0.040W/(m·K)之间。但同时，岩棉板保温系统，特别是岩棉板薄抹灰保温系统，无论是岩棉板双层耐碱玻纤网格结构体系还是单层结构体系，也存在着明显的缺点。层岩棉板耐碱玻纤网格结构体系近年来在工程应用中暴露出诸多问题。岩棉薄抹灰保温系统脱落事故已发生多起。主要原因有：

1、岩棉板本身的抗拉强度较低，强度范围约为7.5kPa至15kPa。虽然岩棉板薄抹灰保温系统的施工方法被定义为以锚固为主、粘贴为辅，但可能是由于施工人员的技术素质较差。低或因施工现场条件有限等因素，锚固件数量、强度往往难以达到标准要求，存在安全隐患；

2、岩棉板作为一种比较疏松的软质纤维保温材料，具有较高的吸水性和吸湿性。它对施工及配套材料的质量要求极其严格，施工工艺也相对复杂。如果系统的抹灰层、饰面层、网格布等支撑材料的产品质量和施工存在缺陷，出现微裂纹，或系统与其他部位接缝处的防水措施处理不当，外部湿气会渗透到岩棉板内部并逐渐积聚，再加上风压、耐候性等外界影响，很容易对系统造成不可逆的损害；

3、“双碳”目标新形势下，建筑节能标准必然进一步提高。为满足新的节能标准要求，常规做法必然需要增加岩棉板的厚度，这样岩棉板薄抹灰保温系统的自重就会变大，工程质量隐患显着增加。

上述问题的存在，以及市场上充斥着伪劣岩棉板及系统配套材料，对岩棉板在外保温系统中的使用产生了很大的负面影响。

立式钢丝岩棉复合板的结构设计

为了解决高节能设计标准要求下岩棉板本身抗拉强度低、裸板墙体无保护、导热系数高等不利影响钢结构网子岩棉，研究了一种新型立丝岩棉复合板并设计。垂直长丝岩棉：将岩棉板按一定距离切割，翻转90度。主纤维层方向垂直于表面。与岩棉板相比，垂直长丝岩棉的抗拉强度大大提高，达到0.10MPa以上，与传统EPS保温板相当。但其缺点之一是垂直长丝岩棉的宽度目前仅达200mm，多的为150mm；其次，导热系数变大，约为0.043W/(m·K)至0.045W/(m·K)。为此，根据不同的节能设计标准，开发了两种类型的垂直长丝岩棉复合板。一种是以垂直长丝岩棉为芯材，两侧采用聚合物砂浆或特种柔性水泥基片材加固的复合玻纤网格布。成型的复合保温板标记为A型立丝岩棉复合板。其基本结构如图1所示，重点解决立丝岩棉本身尺寸较小，裸板状态下施工时缺乏必要的保护层的问题。

▲图1立丝岩棉复合板（A型）结构示意图

1-玻璃纤维网增强聚合物砂浆（2mm至3mm）或柔性水泥基板（1mm至2mm）

2-垂直纤维岩棉条

另一种是以垂直长丝岩棉和有机保温材料为芯材，两面铺有复合玻璃纤维网增强聚合物砂浆或特种柔性水泥基板材制成的复合保温板，标记为AB型。垂直长丝岩棉复合板，其基本结构如图2所示。它除了具有A型复合板的优点外，主要基于无机/有机复合材料的技术思想，充分发挥结合无机材料的防火优势和有机材料的保温优势，重点解决垂直长丝岩棉导热系数大、节能设计标准高的问题。无法申请的问题。

1-玻璃纤维网增强聚合物胶（2mm至3mm）或柔性水泥基板（1mm至2mm）

2-垂直长丝岩棉

3-有机绝缘材料

4-接口

▲图2立丝岩棉复合板（AB型）结构示意图

实验研究证明，硬质泡沫聚氨酯（PU）是AB型垂直长丝岩棉复合板有机保温材料的首选。首先，聚氨酯导热系数低，保温性能优良。其次，聚氨酯可以直接发泡并渗透到岩棉纤维中。结合紧密，复合板的综合性能优良。热工计算表明，70mm厚的AB型岩棉聚氨酯复合板的保温效果优于110mm厚的A型立丝岩棉复合板。

垂直长丝岩棉复合板性能研究

为了检验岩棉复合板的复合技术质量，我们对A型、AB型岩棉复合保温板的拉伸粘结强度和剪切强度性能指标进行了实验研究。剪切强度测试方法采用GB/T32382-2015《建筑用保温制品剪切性能测定》中的双样品法。测试结果如表1所示。

同时，为了比较不同复合方法的优缺点，我们对AB型岩棉/聚氨酯复合板采用了两种复合方法：聚氨酯泡沫直接粘结法和岩棉与聚氨酯板粘结砂浆法分别采用粘合方法。测试拉伸粘结强度，测试结果如表2所示。

从以上测试结果可以看出，A型和AB型岩棉复合保温板均无双面无机面层，无论是拉伸破坏还是垂直剪切破坏都更接近实际工程应用情况。与绝缘层的分离表明我们采用的复合技术是安全可行的。

同时也表明，对于AB型岩棉/聚氨酯复合保温板，采用聚氨酯直接发泡粘结的复合工艺明显优于采用砂浆粘结的复合工艺。这主要是因为岩棉本身的多孔纤维结构是在聚氨酯中。发泡时，聚氨酯成分会渗透到岩棉纤维中，形成一个整体，起到相互增强的作用。

立式钢丝岩棉复合板保温系统安全性与耐久性研究

垂直长丝岩棉复合板保温系统的基本性能应满足其使用功能和工作环境要求，包括保温性能、安全性能和耐久性能。隔热性能主要取决于隔热材料的密度、厚度和导热系数。 AB型垂直长丝岩棉复合板的目的是在不增加保温层厚度的情况下提高系统的整体保温性能。安全耐用性能主要是指保温系统应能适应长期温湿度变化、日晒雨淋、反复冻融等恶劣的自然条件，而不发生设计要求允许的其他荷载。造成有害损害。另外，对于AB型垂直长丝岩棉复合板保温系统，关键在于有机保温材料/无机保温材料组合后是否会因变形差异较大而损坏系统。

虽然试验证明AB型垂直长丝岩棉/聚氨酯复合板，特别是采用聚氨酯泡沫粘合技术复合后，各层材料的复合连接强度既是垂直于板面方向的拉伸强度，又是垂直剪切强度。 。实力雄厚，安全可靠。但我们知道，对于这种有机/无机复合保温材料来说，最容易引起不稳定和不安全的因素是外部环境的变化。两种材料由于材质特性不同，会产生较大的影响。尺寸变化率较差，可能会发生损坏。

为了研究AB型垂直长丝岩棉复合板保温系统的安全性和耐久性，我们将通过大规模的耐候性进行测试。保温系统基本施工方法为：基层墙体+立丝岩棉复合板（立丝岩棉35mm、聚氨酯35mm）+10mm厚胶粉聚苯颗粒浆料+5mm抹灰砂浆（复合耐碱玻纤网格布）内）+面漆。

同时，为了研究外界温度变化时AB型岩棉复合板保温系统中各材料层的温度分布，我们进行了耐候性测试，同时布置了测温点。所用仪器为北京东方奥达仪器设备有限公司。该公司生产JW-Ⅱ型建筑热温热流巡回检测仪。测点分别位于：1#测点：（基层与聚氨酯之间）、2#测点（聚氨酯中间）、3#测点（垂直长丝岩棉中间）、4#测点（聚苯乙烯颗粒浆料室）、5#测点（糊胶室）、6#测点（试验装置内部空间）。

耐候性试验后，AB型垂直长丝岩棉复合板保温系统试验墙体状况良好，没有出现饰面层起泡、粉化、空鼓、脱落、开裂等损坏现象。石膏层。窗与外保温系统连接处表面无裂纹、破损。表明采用AB型垂直长丝岩棉/聚氨酯复合板的外墙保温系统经受住了严格的耐候性测试，安全、稳定、可靠。反过来也说明AB型岩棉/聚氨酯复合板稳定可靠，可用于外墙保温系统。为了进一步验证AB型岩棉/聚氨酯复合板的稳定性和可靠性，我们选取​​了加热阶段、加热恒温阶段和喷淋冷却阶段的三组测点温度数据，如表3所示。 。

从表3数据可以看出，最外层抹灰层（测点5#）直接面对环境温度（测点6#）的变化，且不同温升、降温阶段变化较为显着，也体现在表3的数据中。过去要求抹灰胶必须具有优异的柔韧性和抗裂性。这就是为什么所有保温系统标准都要求抹灰胶的折叠比必须≤3.0。对于聚氨酯（2#测点），由于其前面有岩棉和聚苯乙烯颗粒浆料，因此在不同加热和冷却阶段温度变化相对均匀且平缓，最高40.6℃，最低35.8℃ ℃。岩棉（3#测点）变化也比较平缓，最高51.3℃，最低40.2℃。

对于有机/无机复合绝缘材料来说，两者尺寸变化率的差异是影响其安全性和稳定性的主要因素。在70℃相同的试验条件下，由于岩棉是在高温下烧结熔化的，因此尺寸变化率较小。长度、宽度、厚度方向的尺寸变化率分别为0.1%、0.1%、0.2%，而聚氨酯则分别为0。 5%、0.4%、0.8%，两者相差相当大，但为什么AB型垂直长丝岩棉/聚氨酯复合板保温系统在严酷的耐候试验中却因变形巨大而没有出现开裂或开裂的情况两者有何区别？破坏现象又如何呢？这主要是因为竖丝岩棉与聚氨酯复合后，工程应用时竖丝岩棉层在外面。由于垂直长丝岩棉保温层的保护作用，当面对外部环境温度的变化时，聚氨酯不会出现较高的温度，另一方面钢结构网子岩棉，温度变化速度也变得相对平缓。表3的测试数据也证明了这一点。有机绝缘材料的尺寸稳定性与其所处的环境温度条件密切相关。

我们在实验室测试了绝缘系统中使用的聚氨酯在不同温度下的尺寸稳定性。测试数据如表4所示。

表4的测试数据表明，聚氨酯在50℃以下时尺寸变化率较小。特别是在40℃左右及以下时，最大尺寸变化率小于0.15%，与垂直长丝岩棉的尺寸变化率相似。因此，综合耐候性测试结果、保温系统各材料测点的温度数据以及不同温度下的聚氨酯尺寸变化率测试数据相互印证，AB型垂直长丝岩棉复合板的应用是可行的、可行的。用于外墙保温系统。安全稳定，这也说明无机/有机复合保温材料的技术思路可以很好地融合有机保温材料和无机保温材料各自的优点，减少各自单独使用的弊端。

基于以上研究，立丝岩棉复合板可用于多种外墙保温系统，如薄抹灰系统、现浇混凝土系统、保温装饰一体化系统等。垂直钢丝岩棉复合板应用于不同类型的外墙保温系统时，可以调整垂直钢丝岩棉层和聚氨酯层各自的厚度，以满足国家《国家》有关消防法规和建筑节能的要求。 《建筑防火设计规范》GB50016。设计标准进一步提高的要求，在安全、耐用等方面具有稳定表现的同时，可以消除目前市场上外墙保温使用岩棉产品的诸多疑虑，具有良好的市场推广和应用价值。