杭州湾岩棉板

岩棉板工程事故分析及解决方案

摘　 要 　 本 文 通 过 对 岩 棉 外 墙 外 保 温 典 型 工 程 事 故 的 分 析， 剖 析 论 证 事 故 产 生 的 原 因， 提 出 网 格 布 四 面 包 裹竖丝岩棉增强复合板和岩棉外墙外 保温贴砌法分别从材料上和系统上解 决 了 岩 棉 系 统 受 力 问 题， 将 横 丝 岩 棉的锚固受力转变为竖丝岩棉的粘 接受力。

关 键 词 　 岩 棉； 网 格 布 四 面 包 裹 竖 丝 岩 棉 增 强 复 合 板； 岩 棉 外 墙 外 保 温贴砌法

近几年来随着对建筑外墙外 保温防火等级要求的提高以及相 关 政 策 的 出 台， 岩 棉 作 为 一 种 性 能优良的 A 级不燃保温材料而

备 受 关 注。 岩 棉 因 其 保 温 效 果 优 越、 不 燃、 透 气 性 能 好， 满 足 国 家 保 温 材 料 防 火 要 求， 得 到 大 面 积 推 广 与 应 用。 但 随 之 由 于 岩 棉 自 身 及 系 统 的 缺 陷， 岩 棉 外 保 温 事 故 频 发。 本 文 通 过 分 析 岩 棉 外 墙 外 保 温 事 故 的 产 生 原 因， 提 出 了杜绝岩棉外保温事故的措施和 方法。

一、岩棉外墙外保温事故

案例分析

1. 案例一

分 析： 岩 棉 系 统 的 抗 风 压 能

力极差。

风荷载作用于建筑物的压力 分 布 是 不 均 匀 的， 由 于 受 到 较 大 的 负 风 压， 岩 棉 保 温 系 统 会 出 现 脱 落。 建 筑 物 的 负 压 易 发 生 部 位 通常在与风向平行的建筑两侧和 背 风 一 侧， 其 中 以 建 筑 两 侧 的 负 压大，容易造成负压破坏。

岩棉自身纤维与纤维之间 的联通空腔的松散构造加剧了负 风压力在瞬间或者一次大风期间 （ 即 短 时 间 内） 对 岩 棉 保 温 系 统 的破坏。 2. 案例二

分 析： 岩 棉 系 统 粘 贴 受 力 极

不稳定。

1) 横丝岩棉（三维法除外）

通过粘贴受力极不稳定。

普通岩棉作用于墙体后纤维 是 平 行 于 墙 面 的， 这 种 横 丝 结 构 造成岩棉粘接后只是部分纤维受

作者：北京振利节能环保科技股份有限公司

图2 图3

图 1 岩 棉 外 墙 侧 面 墙 从 顶 层 向 下 18 层 约

55 米高度的岩棉外保温脱落 横丝岩棉外墙外保温被大风刮落

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图 4 横 丝 岩 棉 从 外 墙 脱 落， 锚 栓 锚 固 部 位 已失去锚固作用
图 5 岩 棉 系 统 固 定 锚 栓 弯 曲 变 形， 非 常 容 易从墙体拨出
图 6 岩 棉 外 墙 钢 丝 网 架 大 面 积 脱 落， 岩 棉 断裂分层，与砂浆剥离

图 7 岩 棉 增 强 玻 纤 网 格 布 粘 贴 面 砖 做 法， 外保温大面积脱落

力， 较 小 的 力（ 不 足 0.01MPa ）

即能破坏岩棉纤维。

2) 岩棉在温度、水、火、风、

地 震 五 种 自 然 力 的 破 坏 下， 纤 维 极易断裂。

在无数次反复的热胀冷缩和 正 负 风 压 的 作 用 下， 纤 维 丝 极 易 断 裂， 且 无 法 自 行 修 复， 因 此 在 大面积脱落的案例中发现岩棉材 料本身已经断裂分层，破碎变形。

3. 案例三

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图8 点粘岩棉，复合胀栓锚固，锚固胀栓的部位明显高

于岩棉板的平面，抹上抗裂砂浆后，就在墙上形成一个个 凸起，平整度无法控制，外观非常不好看

分 析： 横 丝 岩 棉 纤 维 与 纤 维 之 间 构 成 联 通 空 腔， 在 热 胀 冷 缩 作 用 下， 纤 维 之 间 空 腔 加 大， 加大了空腔构造也加剧了风压破 坏。 通 过 锚 栓 锚 固 的 方 式 固 定 于 钢 筋 混 凝 土 墙 体 极 不 稳 定， 在 负 压 破 坏 下， 锚 固 受 力 岩 棉 系 统 的 抗风压能力极差。

4. 案例四

分 析： 岩 棉 纤 维 热 胀 时 纤 维 与 纤 维 之 间 空 隙 增 大， 由 于 墙 面

图9

作 用 的 原 因， 岩 棉 只 能 向 外 鼓 出， 锚 固 做 法 岩 棉 外 保 温 安 全 性极差。 5. 案例五

分 析： 锚 固 钢 丝 网 做 法 中 的 锚 栓 也 没 有 起 到 锚 固 的 作 用， 岩 棉与钢丝网复合砂浆已经严重剥 离。 横 丝 岩 棉 固 定 于 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙， 岩 棉 板 极 不 稳 定。 横 丝 岩 棉 已 严 重 分 层， 横 丝 面 发生断裂。

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混 凝 土 剪 力 墙 中 钢 筋 较 多， 锚 钉 在 墙 面 钻 孔 时 极 易 损 坏， 锚 钉数量不能保证。

无 论 何 种 锚 固 方 式， 都 无 法 解 决 系 统 安 全 性 问 题， 应 当 禁 止横丝岩棉板应用于外墙外保 温系统。 6. 案例六

分 析： 案 例 中 施 工 方 选 用 了 劣质岩棉，容重不足 100kg/m? ，

强 度 过 低 的 岩 棉 上 墙 非 常 危 险。 参 差 不 齐 的 岩 棉 质 量 现 状， 也 是 造成岩棉外保温质量事故的原因 之一。

7. 案例七

分 析： 通 过 锚 固 解 决 岩 棉 系 统 的 受 力 问 题， 会 造 成 在 胀 栓 锚 固 的 部 位 向 内 凹 陷， 或 者 锚 固 胀栓的塑料圆盘突出于岩棉外表 面， 平 整 度 非 常 不 好。 抹 上 抗 裂 砂 浆 以 后， 胀 栓 还 是 清 晰 可 见。 同 时 此 种 做 法 大 大 破 坏 了 墙 面， 影响墙面平整度。

8. 案例八

分 析： 岩 棉 板 在 施 工 过 程 给 施 工 人 员 带 来 很 多 不 便， 主 要 如 下：

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图 9- 1 图 10

表1

抗剥离强度 压缩强度 吸水性（完全浸入法）

沉降法 基本没有 20kpa 吸水量是自重的几十倍；

吸入水分在十几天后也不能完全排除

摆锤法 >14kpa 40kpa 吸水量是自重的几倍； 三维法 >22kpa 60kpa 吸水性与聚苯板相似

表2

项目 单位 模塑板 挤塑板 聚氨酯 岩棉板

复合板

垂直于板面抗拉强度 MPa ≥ 0.10 ≥ 0.20 ≥ 0.10 ≥ 0.0075

倍数 1 2 1 0.075

压缩强度 kPa ≥ 100 ≥ 200 ≥ 150 ≥ 40

倍数 1 2 1.5 0.4

尺寸稳定性（ 70 ℃， 2d ） % ≤ 0.3 ≤ 1.0 ≤ 1.0 ≤ 1.0

倍数 1 3.33 3.33 3.33

图 11 图 12

1) 岩棉板不宜裁切，施工的

劳动生产率低，人工成本高； 2) 施 工 人 员 身 体 接 触 到 岩

棉会出现扎、痒甚至过敏等症状， 不符合劳动保护要求；

3) 岩 棉 板 对 平 整 度 要 求 非

常高，表面不宜打磨修平。

二、岩棉特性分析

岩棉较之其他保温板材不同 的特性从根本上决定了岩棉材料 的缺陷和横丝岩棉应用于外墙外

保温的安全隐患。

1. 岩棉生产工艺特性：

岩棉是以天然岩石如玄武 岩、 辉 长 岩、 白 云 石、 铁 矿 石 以 及 部 分 矿 渣 等 为 主 要 原 料， 经 高 温 熔 化、 纤 维 化 而 制 成 的 蓬 松 状 短 细 无 机 质 纤 维。 根 据 目 前 的 生 产 工 艺， 可 分 为 沉 降 法、 摆 锤 法 和三维法岩棉板。

空腔构造在热胀冷缩和风压所用 下 极 易 不 断 加 大， 表 现 为 岩 棉 蓬 松、 鼓 胀， 这 样 在 外 墙 保 温 应 用 时面层难以抵御鼓胀的应力变形 （图 13 ）。上墙后势必造成外饰

面 效 果 不 佳， 会 出 现 鼓 包、 板 缝 明显等现象（图 14 ）。

三、解决方案

岩棉作为保温板材有其不可

均 匀 程 度， 并 且 由 于 棉 层 叠 铺 时 产 生 的 斜 度， 纤 维 呈 部 分 竖 向 分 布， 因 而 抗 压 强 度 和 层 间 结 合 强 度得到提高（图 10 ）。

3) 三 维 法 岩 棉 板 是 把 摆 锤

法 叠 铺 形 成 的 未 固 化 岩 棉 层， 通 过机械方法改变棉层的分布方 向， 从 而 形 成 高 强 度 的 三 维 岩 棉 产 品， 三 维 法 岩 棉 纤 维 呈 三 维 分 布， 抗 压 强 度 高， 不 易 分 层 和 剥 离。

通过这三种方法生产出来的 岩棉板在物理性质上有较大差别 （表 1 ）。

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的芯材丝径垂直于板面呈竖向排 列， 将 岩 棉 丝 垂 直 于 墙 面， 改 变 了 岩 棉 的 纤 维 分 布 方 向， 从 而 改变了纤维的受力方向和运动方 向，改变了岩棉的物理性能指标。 从 根 本 上 解 决 了 纤 维 分 层、 膨 胀 变 形 的 问 题， 同 时 大 大 增 强 了 抗 拉强度。

增强竖丝岩棉的抗拉强度 可 达 到 0.15MPa ， 是 横 丝 岩 棉 板

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抗 拉 强 度 的 20 倍。 使 用 无 机 保

温 浆 料 复 合 耐 碱 网 格 布 包 覆 后， 板面材料的抗拉强度甚至高达 0.3MPa ，是普通岩棉 15kPa 的 20

倍。

2) 防水

有 效 的 包 裹 岩 棉， 使 岩 棉 与 外 界 水 隔 离， 同 时 面 层 无 机 保 温砂浆是一种优异的防水保温砂 浆，通过在砂浆中掺加憎水材料，

使无机保温砂浆复合增强网防护 层（厚度 3~5mm ）具有憎水效果。 即 使 芯 材 憎 水 性 只 有 30% ， 其 短

时间浸泡吸水率和憎水率都有成 倍的提高。

增强竖丝岩棉板面层保温砂 浆的憎水效果如图 17 、 18 所示。

3) 粘接力强

四面包裹增强竖丝岩棉复合 板通过网格布复合防护砂浆的四 面 包 覆， 每 一 块 板 材 形 成 一 个 相 对 独 立 的 受 力 单 元， 由 于 网 格 布 整 体 受 力， 板 材 受 力 的 整 体 性 会 大大提高。

如 果 网 格 布 采 用 双 面 复 合， 两个大面与岩棉裸板的粘接仅仅 是 岩 棉 裸 板 的 表 面 粘 接， 随 着 岩 棉在湿热状态下不稳定问题的产

图 15 图 16

图 17 图 18

图 19 受力对比图

生， 同 样 会 产 生 前 述 岩 棉 板 的 一 系 列 问 题。 同 时 由 于 面 层 防 护 砂 浆 的 收 缩 变 形， 双 面 复 合 板 的 边 角 会 产 生 一 定 的 翘 曲。 双 面 复 合 竖丝岩棉，受到悬挑受力的破坏， 构 造 很 不 稳 定， 容 易 产 生 分 层 滑 坠的现象。

网格布四面包裹增强竖丝岩 棉 板 与 网 格 布 双 面 包 裹 岩 棉 板、 岩棉板板受力对比如图 19 （依次

为 网 格 布 四 面 包 裹、 网 格 布 双 面 包裹和横丝岩棉）。

网格布四面包裹增强竖丝 岩棉板与双面包裹和横丝岩棉不 同， 除 了 受 到 自 身 重 力 和 向 上 的 粘 接 力 之 外， 还 增 加 了 网 格 布 向 上的拉力和向墙体方向的拉力。

2. 岩棉外墙外保温贴砌法：

贴砌增强竖丝岩棉复合板基 本构造如图 20 （涂料饰面）、图 21 （面砖饰面）及表 3 所示。

增强竖丝岩棉复合板使用胶

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图 20 图 21

表3

类型 构造层 组成材料 构造示意图

基层① 混凝土墙或砌体墙 界面层② 界面砂浆

锚固件配合热镀锌钢丝网对增强 竖 丝 岩 棉 板 进 行 加 固， 这 种 固 定 方式下的增强竖丝岩棉板其受到 的 拉 应 力 均 匀 的 分 布 在 钢 网 上， 然 后 通 过 锚 栓 分 散 在 基 层 墙 体， 使增强竖丝岩棉板能更加牢固的 固 定 于 外 墙 表 面， 充 分 的 消 除 了 贴 砖 带 来 的 安 全 隐 患， 提 高 了 系 统的安全性。

四、结论

1. 增 强 竖 丝 岩 棉 复 合 板 通

涂料饰面

粘结层③ 贴砌浆料 保温层④ 增强竖丝岩棉板

抗裂层⑤ 抗裂砂浆复合玻纤网 + 弹性底涂 饰面层⑥ 柔性耐水腻子 ( 设计要求时 )+ 涂料

过网格布复合防护砂浆的四面包 覆， 全 面 提 升 了 岩 棉 板 的 各 种 物 理性能指标。

2. 增 强 竖 丝 岩 棉 复 合 板 通 过

粉 聚 苯 颗 粒 贴 砌 浆 料 满 粘 做 法， 在 系 统 构 造 上 更 为 科 学 合 理， 可以更为有效解决岩棉的系统问 题，其优势如下：

1) 系统采用 A 级保温材料，

能满足建筑防火要求；

2) 无 空 腔 的 岩 棉 保 温 系 统，

正负风压力一般只对基层墙体有 作 用 效 果， 对 保 温 系 统 没 有 破 坏 作用。

3) 改 变 了 岩 棉 的 受 力 状 态，

避免了分层脱落。

4) 抗裂构造设计，通过表面 20mm 的 胶 粉 聚 苯 颗 粒 找 平 层 的

过 度， 能 够 很 好 的 消 纳 板 材 变 形 应力，提高系统整体的抗裂性能。

5) 找平作用，由于增强竖丝

岩棉复合板外表面无法打磨和裁 切， 因 此 通 过 20mm 的 胶 粉 聚 苯

颗粒找平层施工能够更好的满足 系统表面的平整性要求。 避免了 锚栓对保温系统的负面影响

6) 施工适应性优异，无需对

基 层 剔 凿 和 找 平， 板 尺 寸 使 操 作 工艺易施工，不易出现虚贴。 涂 料 饰 面 体 系， 岩 棉 外 墙 外 保温贴砌法充分考虑到增强竖丝 岩 棉 板 强 度 高、 自 重 大 等 特 性， 利 用 燃 烧 性 能 达 到 A2 级 的 胶 粉

聚苯颗粒贴砌浆料对该复合板进 行 满 粘 固 定， 并 在 建 筑 围 护 的 底 层 增 设 金 属 卡 托。 有 效 的 消 除 了 系 统 存 在 的 负 风 压， 与 基 层 粘 接 更 牢 固， 构 造 更 合 理， 安 全 性 能 更 高， 并 省 去 了 打 锚 栓 及 固 定 增 强 网 的 施 工 工 序， 使 该 系 统 除 具 有 岩 棉 系 统 防 火 优 势 外， 还 降 低 了 工 程 造 价， 使 施 工 操 作 简 便 易行。

面 砖 饰 面 体 系， 其 固 定 体 系 由 A2 级 胶 粉 聚 苯 颗 粒 浆 料 贴 砌

浆 料、 热 镀 锌 钢 丝 网、 锚 固 件 构 成。 根 据 墙 体 不 同 材 料 选 取 不 同 的 锚 固 件， 用 塑 料 胀 栓、 射 钉 等

网格布四面包裹解决了工程应用 中 给 工 人 带 来 的 施 工 不 便 问 题， 利于环境友好和工人身体健康。

3. 增 强 竖 丝 岩 棉 复 合 板 改 变

了 岩 棉 以 锚 固 为 主 的 粘 接 方 式， 依 靠 粘 接 受 力， 安 全 稳 定， 解 决 了横丝岩棉及双面复合砂浆的岩 棉 复 合 板 在 使 用 过 程 中 的 弊 病， 提升了岩棉在建筑节能应用领域 里的技术水平。

4. 增 强 竖 丝 岩 棉 复 合 板 贴 砌

做法从构造上进一步提升了系 统 的 安 全 性、 合 理 性， 构 造 设 计合理。