建筑围护结构中岩棉的应用

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基于岩棉的物理性能,它在以下3种建筑围护结构中应用较多:单层防水卷材屋面、外墙(或屋面用金属夹芯板、薄抹灰外墙外保温系统四。这些建筑围护结构对岩棉材料的性能要求,各有不同,试析如下。2.1单层防水卷材屋面用岩棉板1)力学要求
岩棉制品是一种非匀质材料,主要含纤维和粘结剂,其力学特征和匀质材料不同。
在屋面应用中,主要的受力是均布的屋面荷载(比如屋面的风压或雪荷载),还有点荷载(上人或施工过程中的荷载、局部接触的荷载)。在均匀受压的部位,纤维之间受力为压缩应力;在局部的点荷载作用下,纤维之间的受力为压缩和剪切应力,见图1。
此时,从整个系统的受力来看,岩棉纤维或纤维之间的压缩和剪切应力是关键。
2)施工过程中的防水
岩棉是一种开孔的纤维材料,在屋面系统中要求材料有憎水功能,从而使液态水分不能进入纤维的内部。在已完成的屋面系统(图2)中,保温层处于一个密闭的环境中,所以保温材料在施工前的吸湿(含有多少水分)也是一个需要关注的指标。如果大量的水分存在岩棉中,会影响到整个屋面系统的耐久性和保温隔热性能。
3)在相对高温和湿度条件下的尺寸稳定性单层防水卷材屋面的保温层,必须有很好的尺寸稳定性。如果保温层在较高温度、湿度下发生翘曲、收缩或膨胀,将对表面的柔性卷材产生隐患,一旦受力,卷材可能会被局部破坏。
4)导热系数
单层防水卷材屋面的保温隔热性能,主要关注岩棉的导热系数。
屋面用岩棉板的主要技术参数,见表1。
2.2外墙(或屋面金属夹芯板应用于外墙(或屋面面的金属夹芯板在工厂预制,岩棉作为金属面板之间的夹芯材料,起着重要的作用。
1)保温隔热性能
夹芯板对于热量的阻隔,几乎全部通过内部的岩棉芯材来实现(图3)。
2)力学性能
金属夹芯板在外墙的主要荷载是风压,自重占的比例很小,风压荷载对整个金属夹芯板的作用力可以简单理解成单跨受弯构件,在中间部分弯矩最大,岩棉、钢板、岩棉和钢板之间的粘结层需要承受由此产生的压力或张力;在端部,主要的荷载是垂直于金属板表面的剪切力。在夹芯板的中间部位,岩棉的纤维或纤维之间出现受拉或受压应力;在板材的端部,岩棉的纤维或纤维之间有剪切应力,见图4。
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