排列三跨度走势图

玻璃棉板和岩棉板在外墙外保温系统中应用关键

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1.1本体拉拔强度
板材本体拉拔强度参考JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》附录D进行测试,有机保温板材的试件尺寸为100mm×100mm,厚度为7cm;岩棉板、玻璃棉板的试件尺寸为200mm×200mm,厚度均为10cm。
1.2吸水性
体积吸水率按照GB/T 8810-2005《硬质泡沫吸水率的测定》进行测试:24h吸水量按照GB/T 25975-2010《建筑外墙外保温用岩棉制品》中附录B进行测试。
1.3碱稳定性
将无机保温板材在饱和灰钙水中分别浸泡28d和180
d将浸泡试样取出直接制样或取出后在蒸馏水中浸泡24h后制样,制样时均沿着平行于板面方向的中间层进行,将样品烘干后在扫描电镜下进行表面形貌观察。其中饱和灰钙水的配制是将1份灰钙与1份水混合,搅拌30min后,静置24h,滤去表层漂浮物后,取上层清液。
1.4锚固件穿透试验
按照EIG004《Extemd Thermad Insulation Composite Systems with Rendering》中5.1.4.3.1试验方法进行,其中试件规格为350mm×350mmxl0cm,每种试验工况制备5个样品。
1.5水蒸气湿流密度
参照JGJ144-2004《外墙外保温工程技术规程》中A.1l方法进行制样,试样规格为④10cmx5-8)mm,其中抹面砂浆的厚度为4-5mm,饰面层的厚度约为2mm(平面涂料小于1mm)。为方便去除保温基层,板材仍然是用EPS板材,抹面砂浆为岩棉板配套的憎水型抹面砂浆,饰面层分别为粉状彩色砂浆、质感涂料、真石漆、平面涂料等透气性差异较大的材料。
2试验结果与讨论
2.1保温板材常规性能研究
从市场上收集了不同厂家的岩棉板和玻璃棉板,进行板
材本体拉拔强度、吸水率、吸水量、压缩强度等性能测试。作为对比,从市场上收集了EPS、XPS、PU、PF等有机板材进行板材基本性能测试,结果见表1。
从表1可以看出,与有机保温板材相比,岩棉板和玻璃棉
板最大的弱点是本体拉拔强度低,玻璃棉板在形变10%条件
下的压缩强度也不高;同时,2种无机板材的吸水量(率)显著高于有机保温板材(PF板除外)。而且在试验测试过程中还发现,即使是同一厂家、相同密度的产品,岩棉板和玻璃棉板的拉拔强度波动较大,特别是玻璃棉板,这与岩棉板丝径短、生产工艺存在打褶加压环节,而玻璃棉板的丝径长、集棉后直接固化成型有一定关系。
比较2种无机板材与有机板材性能可知,玻璃棉板和岩棉板在外墙外保温中应用时,存在以下几个问题:板材本体拉拔强度较低,如何保证体系抗风压安全系数;板材吸水量大,当体系开裂、板材有一定含水率时,体系的保温效果能否得到保证;玻璃棉板的抗碱侵蚀能力如何得到保证;岩棉板在高温高湿情况下的强度保留率;无机板材因为结构疏松,湿流密度较大,对饰面层的湿流密度是否不同于有机保温板材[有机保温板材外墙保温体系的湿流密度低限为0.85g/(m2·)]。
2.2玻璃棉板的碱稳定性研究
目前市场上常见的玻璃棉板都是中碱玻璃制成,如果直接与界面砂浆或者抹面砂浆等碱性水泥砂浆接触,由于质量较好玻璃棉板的24h吸水量仍约为0.4kg/m㎡,而且有一定蓄水能力,0H-对Si-0键的侵蚀导致界面砂浆或抹灰砂浆与玻璃棉板的界面粘结破坏不容忽视。葛敦世叫的研究给出了无碱玻璃、中碱玻璃、耐碱玻璃在不同龄期、不同条件的碱溶液中SiO,和Al2O3的溶解速度,并测算了3种玻璃在碱溶液中的反应活化能,其中中碱玻璃在碱溶液中的反应活化能高于无碱玻璃,在常温混合碱溶液中浸泡28d后进入溶液中Si02含量已高达0.061mg/ml。我们观察了岩棉板和玻璃棉板在饱和氢氧化钙溶液中浸泡不同龄期后的表观形貌,岩棉板泡碱180d前后形貌基本无变化,而玻璃棉板微观形貌出现显著改变,结果见图1所示。
从图1可以看出,玻璃棉板在浸泡28d后玻璃棉束丝的壁上出现星星点点微小新物质,浸泡至180d后,已经发生了明显改变,管壁上长出了连续的新物相。若从Si02在碱溶液
中的溶解过程来看,应该是Si-0-Si+0F→S-0+H0-Si,玻璃网络开始解体,在表面生成小分子的硅酸离子,这些可溶的硅酸离子或其它阴、阳离子附着在玻璃纤维的表面,逐渐形成一种成分复杂的硅酸盐粉化层。
在相同pH值的溶液中,硅氧四面体被一价碱金属离子的侵蚀速度快于二价阳离子,而硅酸盐水泥以二价离子为主,因此,为减轻玻璃棉板受碱侵蚀程度,我们研制了以二价阳离子为主的低碱界面剂。水泥砂浆的pH值一般在12~13,从图1可以看出,玻璃棉在pH值为13的碱溶液中、并采取加热措施促进碱侵蚀的情况下,玻璃棉受侵蚀明显。对此,我们将界面剂的pH值控制在10~11,将玻璃棉板在pH值为11的弱碱性水中浸泡180d,玻璃棉受侵蚀前后的微观形貌照片如图2所示,浸泡180d后,玻璃棉的管壁只能看见被碱侵蚀后出现少许的管壁沉淀。对比图1和图2可知,低碱界面剂的使用能大大减轻玻璃棉板受侵蚀程度,但不能完全消除保温体系中当有明水存在时玻璃棉板被碱侵蚀危害。
2.3体系抗风荷载能力分析及加强措施研究建筑外墙承受风荷载,墙体部分会产生很大负风压(吸力,可能造成外保温破坏甚至脱落。因此,在进行外保温设计时,应根据不同地区、不同建筑高度的风荷载值计算出最大负风压设计值,并根据该值及系统特点选择适当的保温系统连接方式,以保证系统的连接安全性。北京市百米高层建筑物所承受的风压值为3.85kN/m2,如果体系以粘结为主,体系最小试验风荷载值不得低于6.71kN/m2;如果以机械固定为主,体系最小试验风荷载值不得低于8.95kN/m2。从表1可以看出,岩棉板(140kg/m)和玻璃棉板的本体拉拔强度均低于10kPa。
如果体系以粘结为主,体系拉拔强度的薄弱环节为保温板与粘结砂浆的界面,鉴于粘结面积不可能达到100%,体系的拉拔强度会低于7.5kPa,体系抗风荷载能力存在风险。对此,建议无机棉的外墙保温体系采用粘锚结合的方式,并研究了锚固件的规格和锚固件是否穿透增强网对体系抗风压能力的影响。为定量表征不同体系构造的安全性能,进行了锚固件的穿透试验,板材采用7.5kPa和10.0kPa的岩棉板,锚固件为60mm和④140mm2种锚盘,并对比锚固件是否穿透增强网2种工况,试验结果见表2,测试照片及典型破坏状态见图3。
中,锚固件周围板材破坏;破坏状态d为锚盘被拉出(该破坏状态在本实验中未出现)。
从表2可以看出,在锚盘直径、锚盘是否穿透增强网、锚固件的质量(因生产厂家不同而不同)、板材强度这4个影响因素中,如按照贡献从大至小排序,为锚固件质量>锚固件穿透增强网>板材强度>锚盘直径,其中锚盘直径几乎对锚固件自板材中拔出力无影响。
对于考虑锚固件机械固定作用的外保温体系,在抵抗风压破坏时,锚固件的作用取决于其自墙体基层中拔出力和自保温板材中拔出力这两者间的低值。北京市建筑物多为现浇混凝土结构,根据北京市岩棉板外保温系统导则要求,锚固件
自混凝土墙中拔出力不得低于0.6kN,结合表2中数据,当锚固件穿透增强网时,锚固件自板材中的拔出力约为1.0kN,如采用国外锚固件,可达1.5kN。因此,如锚固件穿透增强网,当锚固件用量为8个/m2时,机械固定可为保温系统增加拉拔力约8kN,与板材采用粘结砂浆满粘时粘结砂浆所起的作用相当,能显著提高体系抗风荷载能力。
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