表面改性复合岩棉板的研制及其在屋面系统中应用
- 来源:
- 宁波佳越保温材料有限公司
- 日期:
- 2023年6月8日
表面改性复合岩棉板的研制及其在屋面系统中的应用
摘要： 以岩棉裸板为保温芯材，配以专用表面隔离改性剂（粘结剂）和玻璃纤维网格布，将玻璃纤维网格布完全包覆在岩 棉板表面，制备了表面改性复合岩棉板 。 重点研究了岩棉板专用表面隔离改性剂的施工性能以及对岩棉板力学性能 、 耐 侵蚀性能等指标的影响 。 同时，介绍了表面改性复合岩棉板在屋面系统中的应用 。 关键词： 岩棉板；表面改性；制备；力学性能；耐侵蚀性能；屋面保温
文章编号： 1007-497X （ 2016 ） -07-0034-05 中图分类号： TU231 ； TQ176.7 + 4 文献标志码： B
Development of Surface Modified Composite Rockwool Board
and Its Application in Roof System
Xie Cheng 1 ， Li Xiaoguang 2 ， Zhang Min 1 ， Qu Ya'an 2
（ 1. Shaanxi Helios Insulation Material Product Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710021, China;
2. Chang'an University, Xi'an, Shaanxi 710061, China ）
Abstract: The production of surface modified composite rockwool board is taking bare rockwool board as insulation core
material, using special surface isolating modifier (binder) and glass fiber grid cloth, having the rockwool board surface fully wrapped by glass fiber grid cloth. The article has a detailed study on application performance of the surface isolating modifier special for rockwool board, and its influence on the mechanical property, anti-corrosion property and other performances of rockwool board. Meanwhile, the article introduces the application of surface modified composite rockwool board in roof system.
Key words: rockwool board; surface modified; production; mechanical property; anti-corrosion property; roof insulation
岩棉 板 作 为 一 种 A 级 不 然 保 温 材 料 ， 被 广 泛 应
用于建筑外围护结构的保温隔热工程 。 但是，其在实
际工程应用中仍存在一些不足之处，如为了保证岩棉
具有良好的导热性能，往往必须降低 强度 、 吸水性 和
量的长期可 靠和建筑节 能 环 保 都 是 不 利 的 。 本 研 究
针对岩棉板在应用过程中存在的实际问题（如何提高
界面强度 、 降低纤维飞舞和环境污染等），以岩棉裸板
为保温芯材，配以专用表面隔离改性剂（粘结剂）和玻
耐久性等 方面的要 求
[1-3]
璃纤维网格布，将玻璃纤维网格布完全包覆在岩棉板
— — — — ——
* 陕西省科技统筹创新工程计划项目（ 2013KTCG02-02 ） 。
收稿日期： 2016-03-07
作者简介： 谢诚，男， 1982 年生，陕西合力保温材料制品有限责 任公司总工程师，主要研究方向为建筑节能材料开发 、 高性能 建筑材料与制品开发和工业固体 废 弃 物 在 建 筑 工 程 中 应 用 。
联系地 址 ： 710021 陕 西 省 西 安 市 未 央 区 谭 家 街 道 办 环 园 北 路
西安市岩棉涂料厂内， : xiecheng@sxhlbw.com 。
表面，制得表面改性复合岩棉板 。 该岩棉板具有 A 级 不燃 、 高强 、 防水透气和高耐候等特点 。 此外，本文还 介绍了表面改性复合岩棉板在屋面系统中的应用 。 1 试验部分
1.1 原材料
岩棉裸板： TR7.5 ，陕西合力保温材料制品有限责
。 这样的做 法 对 建 筑 工 程 质
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2016 No.7
谢 诚，等：表面改性复合岩棉板的研制及其在屋面系统中的应用 35
任公司；水泥： P.O42.5 ，礼泉海螺水泥有限公司；低碱 度水泥： CA50-JN ，郑州登封熔料有限公司；丙烯酸聚 合物乳液： BA-510TS ，固 含 量 为 55% ，北 京 东 联 化 工 有限公司；去离子水：分析纯，西安化学 试剂厂；碳酸 钙 ：分 析 纯 ，四 川 西 陇 化 工 公 司 ；石 英 粉 / 砂 ： 80~120 目，西安户县金鑫砂厂；碱度调节剂：自制 。 岩棉裸板 主要性能指标见表 1 。
表 1 岩棉裸板的主要性能指标
项 目 性能指标
3
规格尺寸 1 ） /mm 1 200 mm × 600 mm × 厚度 抗拉强度水平 2 ） TR7.5
3 ）
短期吸水量（部分浸入） 2 ） （ / kg/m 2 ） 0.62 垂直于表面的抗拉强度（平行纤维
岩棉板） 4 ） /kPa 7.8
5 ）
注： 1 ） 岩棉裸板厚度为 20~200 mm 任意值； 2 ） 参照标准 GB/T 25975 — 2010 《 建 筑 外 墙 外 保 温 用 岩 棉 制 品 》 ； 3 ） 参 照 标 准 GB/T 10299 — 2011 《 绝 热 材 料 憎 水 性 试 验 方 法 》 ； 4 ） 参 照 标 准 JG 149 — 2003 《 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统 》 ； 5 ）参照标准 GB/T 13480
《 建筑用绝热制品压缩性能的测定 》。
1.2 样品制备
1.2.1 专用表面隔离改性剂的配方设计
按照低碱水泥 （石英粉 / + 细砂） =1 ∶ 1 、 1 ∶ 2 、 1 ∶ 3 （质 量比，下同），高聚物（固含） / 固体 =15% 、 20% 、 25% （质 量分数），有机聚合物 / 酸性 溶胶 =1 ∶ 1 、 2 ∶ 1 、 3 ∶ 1 ，设计了 9 组试验配方，详见表 2 。 石英粉与细砂的比例按照
紧密堆积原理计算，即细砂堆积后形成的空隙体积
完全由石英粉去填充 。
表 2 岩棉表面隔离改性剂试验配方设计
1.2.2 表面改性复合岩棉板的制备
取 1 块岩棉裸板，在板面上均匀涂覆上拌好的表 面隔离改性剂；将裁切好的玻璃纤维网格布平整覆盖 在涂有改性剂的岩棉板上，再涂覆 1 层专用表面隔离 改性剂，使专用表面隔离改性剂均匀覆盖在网格布的
表面，经晾晒或烘干后即制成表面改性复合岩棉板 。 1.3 试验方法
1 ）拉伸胶粘强度测试
岩棉专用 界 面 隔 离 改 性 剂 将 分 别 进 行 拉 伸 胶 粘
原强度 、 浸水 后胶粘强 度 和 冻 融 循 环 后 胶 粘 强 度 测 试 。 拉伸胶粘原强度：试样养护 27 d 后，粘上拉拔接 头，继续养护 24 h ，测强度值 。 浸水后胶粘强度：试样 养护 7 d 后，在 20 ℃ 左右的水中养护 20 d ；于水中取 出后，粘上拉拔接头； 7 h 后将试件放入水中， 17 h 后 于水中取出试件，测拉伸胶粘强度 。 冻融循环后的胶
粘强度：试样在冻融循环试验机中处 理，冻融循环 的
条件为：试样放置于（ 50 ± 3 ） ℃ 的干燥箱中 16 h ，然后 浸入（ 20 ± 3 ） ℃ 的 水中 8 h （试 样 抹 面 胶 浆 面 向 下 ，水 面 应 至 少 高 出 试 样 表 面 20 mm ）；再 置 于（ -20 ± 3 ） ℃ 冷冻 24 h ，为一个循环 。 共经历 10 个循环结束试验 。 试验结束后，观察试样表面有无空鼓 、 气泡 、 剥离等现 象，并用 5 倍放大镜观察表面有无裂纹 。
2 ）微观形貌
采用 Quanta 200 型扫描电子显微镜 对涂覆表面 隔离改性剂前后的岩棉纤维微观形貌进行观测 。 2 结果与讨论
2.1 表面隔离改性剂的施工性能
编 号
原料用量 /% （质量分数）
碱度
乳液 调节剂 水
按表 2 中 设 定 的 9 组 配 方 分 别 制 得 表 面 隔 离 改 性剂，并涂刷在岩棉板的表面 。 在实验室环境条件下
1 30 11.6 18.4 8.2 15 16.8 2 28.9 11.3 17.6 14 12.7 15.8 3 27.7 10.8 16.9 18.8 11.5 14.5 4 20.1 15.7 24.5 10.9 10 19.1 5 19.3 15 23.5 15.6 9.6 17.3 6 18.5 14.4 22.6 12.5 23 9.3 7 15.1 17.6 27.6 12.3 7.5 20.2 8 14.5 16.9 26.5 10.5 19.2 12.8 9 13.9 16.2 25.4 16.7 15.3 12.8
放置 7 d 后，目视 观察表面隔 离改性 剂 的 状 态 ，主 要 考 察其柔性和 早期表面 是 否 能 够 观 察 到 裂 纹 。 详 细 结果见表 3 。 冻融循环试验后试件表面状态见表 4 。 由表 3 可知， 1 、 3 和 5 号配方制得的表面隔离改
性剂，无论是柔性还是表面状态，均较好，能够保证后 期表面隔离改性剂起到较好的覆盖及保护作用，发挥
其预设的功能 。 进一步分析表 4 可以发现， 1 、 3 号配
密度（平行纤维岩棉板） （ kg/m ）， ≥ 140
/
憎水率 /% ， ≥ 98.0
压缩强度（平行纤维岩棉板） /kPa 40.8
水泥 石英粉 细砂 聚合物
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36
中国建筑防水 2016 No.7
表 3 岩棉板表面隔离改性剂的早期涂覆特征
表面状态
韧性良好 韧性稍差 韧性差 有裂纹 无裂纹
1 √ √ 2 √ √ 3 √ √ 4 √ √ 5 √ √ 6 √ √
7 √ √ 8 √ √ 9 √ √
表 4 冻融循环试验后试件表面状态
编 号 试件表面状态 编 号 试件表面状态
1 良好 6 表面有裂纹 2 良好 7 较好 3 良好 8 有裂纹 4 良好 9 有裂纹 5 表面有裂纹
方制得的表面隔离改性剂，经冻融循环试验后仍能保
持较好的表面状态 。
2.2 岩棉板涂覆表面隔离改性剂后的力学性能
岩棉板涂覆 表 面 隔 离 改 性 剂 后 的 拉 伸 胶 粘 原 强
度 、 浸水后胶粘强度以及冻融循环后胶粘强度的试验 结果见图 1 。
18 拉伸胶粘原强度 浸水后拉伸胶粘强度
冻融循环后拉伸胶粘强度
14 12 10
8 6 4 2
10 kPa 和 7.5 kPa 。 由图 1 可知：除 1 号试样外，其余 8 组试样的抗拉原强度 、 浸水后胶粘强度和冻融循环 后胶粘强度均超过了 TR7.5 级要求 。 采用表面隔离改
性剂处理后的岩棉板，拉伸强度都得 到显著提高（与
表 1 对比） 。 在 9 组配方中， 3 号配方制得的表面改性
复合岩棉板综合指标优，其垂直于板面的抗拉强度
提高了近 1 倍， 3 种抗拉强度均超过了 15 kPa 。 结合 施工性能的试验结果（表 3 、 表 4 ），终选定 3 号配方 为表面隔离改性剂的初步配方 。
2.3 岩棉板涂覆 表面隔离改 性剂 后 纤 维 表 面 微 观 形
貌分析
为考察 岩 棉 表 面 隔 离 改 性 剂 在 实 际 工 程 中 的 耐
侵蚀能力，以 3 号配方为基础，特别制作了覆盖层，进 行侵蚀试验 。 同时，采用市场上常用的聚合物改性水 泥基抹面胶浆同时涂覆岩棉，进行对比试验 。 聚合物 改性水泥抹面胶浆的配方见表 5 。
表 5 聚合物改性水泥抹面胶浆配方
材料名称 用量 /g 材料名称 用量 硅酸盐水泥 275 纤维素醚 /g 2.5 细砂 700 水 /mL 223 可再分散胶粉 25
采用成型框 ，将表面隔离 改性剂 、 聚合 物改性水 泥抹面胶浆在玻璃板上分别成型为 50 mm × 50 mm × 5 mm 的薄块（模拟外保温的实际覆面层）；放入水泥沸 煮箱中，在 70 ℃ 的条件下蒸养 3 d 后，放入标准养护 条件下养护 28 d 。 采用扫描电子显微镜观察各 自的 微观形貌照片（图 2 ） 。
0
1
2
3
4
5 6
7
8
9
试样编号
图 1 岩棉板涂覆表面隔离改性剂后的力学性能
按照 GB/T 25975 — 2010 《 建筑 外墙外保温 用岩 棉制品 》 的要求，外保温用岩棉板 可按垂直 于板面的 抗拉强度分为 3 个等级，即： TR15 、 TR10 和 TR7.5 ，分 别 表 示 垂 直 于 板 面 的 抗 拉 强 度 应 分 别 大 于 15 kPa 、
a ）岩棉纤维 b ）表面隔离改 c ）聚合物改性水泥
原始形 貌 性剂涂覆后 抹面胶浆涂覆后
图 2 岩棉板表面改性前后纤维微观形貌分析
由图 2 可知，岩 棉原始纤维 粗细不一，表 面光滑 且无明显缺陷（图 2a ）；涂覆表面隔离改性剂后，纤维
表面仅发生轻微侵蚀现象，仍能满足岩棉纤维长期使
用 的 基 本 要 求（图 2b ）；涂 覆 聚 合 物 改 性 水 泥 基 抹 面
编 号 柔 性
16
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2016 No.7
谢 诚，等：表面改性复合岩棉板的研制及其在屋面系统中的应用 37
胶浆（建筑外墙外保温常用的抹面胶浆）后，由于水泥
水化溶液中含有大量的 K 、 Na 等强碱性侵蚀介质，导
致 岩棉纤维表 面出现较 为 严 重 的 侵 蚀 剥 落 层 及 新 生
7
6
5 4
水化产物，纤维直径变短，纤维表面缺陷明显增多， 28 d 后纤维全部断裂粉化，丧失正常使用功能 。
表面隔离改性剂不仅具有较优的耐侵蚀能力，还
具 有 良 好 的 力 学 强 度 和 防 水 性 能 ， 不 透 水 性 为 0.3 MPa 、 30 min 不 透 水 ， 抗 渗 性 ≥ 0.6 MPa ， 断 裂 伸 长
2 3
1
1 — 压型钢板； 2 — 隔汽层； 3 — 表面改性复合岩棉板 ； 4 — 表 面 改 性 复合岩棉板； 5 — 岩棉板固定件； 6 — 卷材固定件； 7 — 柔性防水卷材
（ a ）
率 ≥ 30% （表 6 ） 。
表 6 表面隔离改性剂的性能指标
7
6
4 5
项 目 性能指标 项 目 性能指标
剪切粘结强度
（ 7 d ） /MPa ≥ 0.5 断裂伸长率 /% ≥ 30
剪切粘结强度
（ 14 d ） /MPa ≥ 0.6 min ，不透水
拉伸强度 /MPa ≥ 2.0 抗渗性 /MPa ≥ 0.5
3 表面改性复合岩棉板在屋面工程中的应用 表面改性复合岩棉板具有 A 级不燃 、 高强 、 防水
透气和高耐候等特点，既能满足屋面系统施工和维修
3 2 1
1 — 混凝土楼板； 2 — 隔汽层； 3 — 表面改性复合岩棉板； 4 — 表面改性 复合岩棉板； 5 — 岩棉板固定件； 6 — 卷材固定件； 7 — 柔性防水卷材
（ b ）
图 3 单层屋面防水保温构造示意
时承载人员及相关设备重量的需要，又能保持稳定的
保温 、 隔音降噪和防火效果 。 该岩棉板用于屋面系统 时，安装方法与普通岩棉保温板类似 [4-6] 。 典型的屋面
8
6 7
5
4
构造见图 3 — 6 。
2 3
1
注意事项： 1 ）表面改性复合岩棉板采用双层错缝 铺设 （如保温 层设计为 100 mm 厚 ，则采用两层 50 mm 厚的岩棉板）； 2 ） 表面改性复合岩棉在施工应用
1 — 檩 条 ； 2 — 底 板 ； 3 — 隔 汽 膜 ； 4 — 表 面 改 性 复 合 岩 棉 板； 5 — 内支撑； 6 — 防水透气膜； 7 — 固定座； 8 — 屋面板
图 4 轻钢屋面防水保温构造示意
过程中如需裁切，裁切部位须补刷表面改性隔离剂后
方可使用； 3 ）穿出屋面的管 道部位，裁口 补刷表面改
6
5
性隔离剂后使用，岩棉板与穿出管道空隙部位用岩棉 条填塞密实后，再用表面改性隔离剂涂刷与管道连接 的部位，使保温层与管道形成整体（管 道涂刷高度 不
小于 100 mm ）； 4 ）女儿墙与保温层连接部位的空隙也
应用岩棉条填塞密实后，用表面改性隔离剂涂刷岩棉 条与女儿墙 连接部位， 使 保 温 层 与 女 儿 墙 形 成 整 体
（女儿墙涂刷高度不小于 100 mm ）； 5 ） 表面改性岩棉
7
4 3
1 2
1 — 室内装饰板； 2 — 防水透汽膜； 3 — 表面改性复合岩棉 板； 4 — ； 5 — 水泥纤维板； 6 — 挂瓦条； 7 — 屋面瓦
图 5 阁楼防水保温构造示意
板正置式和倒置式屋面中均可使用 。 4 结语
不透水性 0.3 MPa 、 30
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中国建筑防水 2016 No.7
板 具 有 A 级 不 燃 、 高 强 、 防 水 透 气 和 高 耐 候 等 特 点 ，
7
8
能够满足多种屋面的防水保温构造要求 。
6
5
参考文献：
1 2 3 4
1 — 水泥楼板； 2 — 防水层； 3 — 顺水条； 4 — 表面改性复合岩 棉板； 5 — 贴面防护层； 6 — 排水板； 7 — 挂瓦条； 8 — 屋面瓦
图 6 坡屋面防水保温构造示意
本研究通过配方设计，从 施工性能 、 力 学性能角 度出发，优化出岩棉专用表面改性隔离剂的配方 。 满 足了提高岩棉制品表面力学性能 、 防水及相容性的基 本要求 。 涂覆表面隔离改性剂后，岩棉板垂直于板面 的抗拉强度提高了一倍左右（由裸板的 TR7.5 水平提 升到 TR15 水平），且冻融循环后性能保持良好 。 加速
侵蚀试验表明，采用专用表面隔离改性剂涂覆岩棉纤
维，对纤维没有明显的侵蚀作用 。 表面改性复合岩棉
[1] 王辉，王霞 . 防水型岩棉外保温系统抹面砂浆研究 [J]. 新型
建筑材料， 2011 ， 38 （ 10 ）： 68-70.
[2] 崔亚培 . 建筑用岩棉板应用技术研究 [J]. 中小企业管理与科
技（下旬刊）， 2013 （ 18 ）： 229.
[3] 郭欣，王晓彪 . 论岩棉板节能技术在施工中的应用 [J]. 黑龙
江科技信息， 2014 （ 2 ）： 155.
[4] 李明海，王薇薇，王昭，等 . 新型 建 筑 屋 面 保 温 板 技 术 的 研
究 [J]. 建筑节能， 2008 ， 36 （ 7 ）： 28-30.
[5] 刘宸旭，颜鲁婷，王丽萍，等 . 岩棉表面防水涂层的研究 [J].
新型建筑材料， 2013 ， 40 （ 6 ）： 45-47.
[6] 陈丽华，杨超，张剑红，等 . 建筑 外 墙 外 保 温 用 岩 棉 耐 水 性
和耐久性试验研究 [J]. 新型建筑材料， 2015 ， 42 （ 5 ）： 78-80.
（编辑：夏 琴）
（上接 33 页）
定向岩棉 板 通 过 选 用 碱 性 氧 化 物 含 量 相 对 低 的 纤维丝，并借助合理的纤维排布方 案，保证板的 上层 密度远大于其下层密度，既满足了上层面板所需的机
械强度，又能使内侧材料相对柔软 、 与基层紧密贴合， 同时还能降低岩棉板自重 、 减轻整个屋面的荷载，实 现了岩棉材料密度 、 机械强度以及导热系数的平衡 。 与普通岩棉板相比，定向岩棉板具有更 高的强度 、 更 低的容重和更优的保温性能 。
定向岩棉 板 在 单 层 屋 面 系 统 中 的 安 装 方 式 与 普
通岩棉板基本一致，但需注意将岩棉板的正面朝上 。
由于定向岩棉板的下层相对柔软，用于屋面系统时可 在一定程度上降低对屋面基层平整度的要求；由于定 向岩棉板的质量相对较轻，因此在搬运过程中更加方
便，施工更加便捷 。 事实上，定向岩棉板 在欧洲已有
多年的应用经验，其在国内的屋面工程中同样具有广
阔的应用前景 。
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摘要： 以岩棉裸板为保温芯材，配以专用表面隔离改性剂（粘结剂）和玻璃纤维网格布，将玻璃纤维网格布完全包覆在岩 棉板表面，制备了表面改性复合岩棉板 。 重点研究了岩棉板专用表面隔离改性剂的施工性能以及对岩棉板力学性能 、 耐 侵蚀性能等指标的影响 。 同时，介绍了表面改性复合岩棉板在屋面系统中的应用 。 关键词： 岩棉板；表面改性；制备；力学性能；耐侵蚀性能；屋面保温
文章编号： 1007-497X （ 2016 ） -07-0034-05 中图分类号： TU231 ； TQ176.7 + 4 文献标志码： B
Development of Surface Modified Composite Rockwool Board
and Its Application in Roof System
Xie Cheng 1 ， Li Xiaoguang 2 ， Zhang Min 1 ， Qu Ya'an 2
（ 1. Shaanxi Helios Insulation Material Product Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710021, China;
2. Chang'an University, Xi'an, Shaanxi 710061, China ）
Abstract: The production of surface modified composite rockwool board is taking bare rockwool board as insulation core
material, using special surface isolating modifier (binder) and glass fiber grid cloth, having the rockwool board surface fully wrapped by glass fiber grid cloth. The article has a detailed study on application performance of the surface isolating modifier special for rockwool board, and its influence on the mechanical property, anti-corrosion property and other performances of rockwool board. Meanwhile, the article introduces the application of surface modified composite rockwool board in roof system.
Key words: rockwool board; surface modified; production; mechanical property; anti-corrosion property; roof insulation
岩棉 板 作 为 一 种 A 级 不 然 保 温 材 料 ， 被 广 泛 应
用于建筑外围护结构的保温隔热工程 。 但是，其在实
际工程应用中仍存在一些不足之处，如为了保证岩棉
具有良好的导热性能，往往必须降低 强度 、 吸水性 和
量的长期可 靠和建筑节 能 环 保 都 是 不 利 的 。 本 研 究
针对岩棉板在应用过程中存在的实际问题（如何提高
界面强度 、 降低纤维飞舞和环境污染等），以岩棉裸板
为保温芯材，配以专用表面隔离改性剂（粘结剂）和玻
耐久性等 方面的要 求
[1-3]
璃纤维网格布，将玻璃纤维网格布完全包覆在岩棉板
— — — — ——
* 陕西省科技统筹创新工程计划项目（ 2013KTCG02-02 ） 。
收稿日期： 2016-03-07
作者简介： 谢诚，男， 1982 年生，陕西合力保温材料制品有限责 任公司总工程师，主要研究方向为建筑节能材料开发 、 高性能 建筑材料与制品开发和工业固体 废 弃 物 在 建 筑 工 程 中 应 用 。
联系地 址 ： 710021 陕 西 省 西 安 市 未 央 区 谭 家 街 道 办 环 园 北 路
西安市岩棉涂料厂内， : xiecheng@sxhlbw.com 。
表面，制得表面改性复合岩棉板 。 该岩棉板具有 A 级 不燃 、 高强 、 防水透气和高耐候等特点 。 此外，本文还 介绍了表面改性复合岩棉板在屋面系统中的应用 。 1 试验部分
1.1 原材料
岩棉裸板： TR7.5 ，陕西合力保温材料制品有限责
。 这样的做 法 对 建 筑 工 程 质
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2016 No.7
谢 诚，等：表面改性复合岩棉板的研制及其在屋面系统中的应用 35
任公司；水泥： P.O42.5 ，礼泉海螺水泥有限公司；低碱 度水泥： CA50-JN ，郑州登封熔料有限公司；丙烯酸聚 合物乳液： BA-510TS ，固 含 量 为 55% ，北 京 东 联 化 工 有限公司；去离子水：分析纯，西安化学 试剂厂；碳酸 钙 ：分 析 纯 ，四 川 西 陇 化 工 公 司 ；石 英 粉 / 砂 ： 80~120 目，西安户县金鑫砂厂；碱度调节剂：自制 。 岩棉裸板 主要性能指标见表 1 。
表 1 岩棉裸板的主要性能指标
项 目 性能指标
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规格尺寸 1 ） /mm 1 200 mm × 600 mm × 厚度 抗拉强度水平 2 ） TR7.5
3 ）
短期吸水量（部分浸入） 2 ） （ / kg/m 2 ） 0.62 垂直于表面的抗拉强度（平行纤维
岩棉板） 4 ） /kPa 7.8
5 ）
注： 1 ） 岩棉裸板厚度为 20~200 mm 任意值； 2 ） 参照标准 GB/T 25975 — 2010 《 建 筑 外 墙 外 保 温 用 岩 棉 制 品 》 ； 3 ） 参 照 标 准 GB/T 10299 — 2011 《 绝 热 材 料 憎 水 性 试 验 方 法 》 ； 4 ） 参 照 标 准 JG 149 — 2003 《 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统 》 ； 5 ）参照标准 GB/T 13480
《 建筑用绝热制品压缩性能的测定 》。
1.2 样品制备
1.2.1 专用表面隔离改性剂的配方设计
按照低碱水泥 （石英粉 / + 细砂） =1 ∶ 1 、 1 ∶ 2 、 1 ∶ 3 （质 量比，下同），高聚物（固含） / 固体 =15% 、 20% 、 25% （质 量分数），有机聚合物 / 酸性 溶胶 =1 ∶ 1 、 2 ∶ 1 、 3 ∶ 1 ，设计了 9 组试验配方，详见表 2 。 石英粉与细砂的比例按照
紧密堆积原理计算，即细砂堆积后形成的空隙体积
完全由石英粉去填充 。
表 2 岩棉表面隔离改性剂试验配方设计
1.2.2 表面改性复合岩棉板的制备
取 1 块岩棉裸板，在板面上均匀涂覆上拌好的表 面隔离改性剂；将裁切好的玻璃纤维网格布平整覆盖 在涂有改性剂的岩棉板上，再涂覆 1 层专用表面隔离 改性剂，使专用表面隔离改性剂均匀覆盖在网格布的
表面，经晾晒或烘干后即制成表面改性复合岩棉板 。 1.3 试验方法
1 ）拉伸胶粘强度测试
岩棉专用 界 面 隔 离 改 性 剂 将 分 别 进 行 拉 伸 胶 粘
原强度 、 浸水 后胶粘强 度 和 冻 融 循 环 后 胶 粘 强 度 测 试 。 拉伸胶粘原强度：试样养护 27 d 后，粘上拉拔接 头，继续养护 24 h ，测强度值 。 浸水后胶粘强度：试样 养护 7 d 后，在 20 ℃ 左右的水中养护 20 d ；于水中取 出后，粘上拉拔接头； 7 h 后将试件放入水中， 17 h 后 于水中取出试件，测拉伸胶粘强度 。 冻融循环后的胶
粘强度：试样在冻融循环试验机中处 理，冻融循环 的
条件为：试样放置于（ 50 ± 3 ） ℃ 的干燥箱中 16 h ，然后 浸入（ 20 ± 3 ） ℃ 的 水中 8 h （试 样 抹 面 胶 浆 面 向 下 ，水 面 应 至 少 高 出 试 样 表 面 20 mm ）；再 置 于（ -20 ± 3 ） ℃ 冷冻 24 h ，为一个循环 。 共经历 10 个循环结束试验 。 试验结束后，观察试样表面有无空鼓 、 气泡 、 剥离等现 象，并用 5 倍放大镜观察表面有无裂纹 。
2 ）微观形貌
采用 Quanta 200 型扫描电子显微镜 对涂覆表面 隔离改性剂前后的岩棉纤维微观形貌进行观测 。 2 结果与讨论
2.1 表面隔离改性剂的施工性能
编 号
原料用量 /% （质量分数）
碱度
乳液 调节剂 水
按表 2 中 设 定 的 9 组 配 方 分 别 制 得 表 面 隔 离 改 性剂，并涂刷在岩棉板的表面 。 在实验室环境条件下
1 30 11.6 18.4 8.2 15 16.8 2 28.9 11.3 17.6 14 12.7 15.8 3 27.7 10.8 16.9 18.8 11.5 14.5 4 20.1 15.7 24.5 10.9 10 19.1 5 19.3 15 23.5 15.6 9.6 17.3 6 18.5 14.4 22.6 12.5 23 9.3 7 15.1 17.6 27.6 12.3 7.5 20.2 8 14.5 16.9 26.5 10.5 19.2 12.8 9 13.9 16.2 25.4 16.7 15.3 12.8
放置 7 d 后，目视 观察表面隔 离改性 剂 的 状 态 ，主 要 考 察其柔性和 早期表面 是 否 能 够 观 察 到 裂 纹 。 详 细 结果见表 3 。 冻融循环试验后试件表面状态见表 4 。 由表 3 可知， 1 、 3 和 5 号配方制得的表面隔离改
性剂，无论是柔性还是表面状态，均较好，能够保证后 期表面隔离改性剂起到较好的覆盖及保护作用，发挥
其预设的功能 。 进一步分析表 4 可以发现， 1 、 3 号配
密度（平行纤维岩棉板） （ kg/m ）， ≥ 140
/
憎水率 /% ， ≥ 98.0
压缩强度（平行纤维岩棉板） /kPa 40.8
水泥 石英粉 细砂 聚合物
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?
36
中国建筑防水 2016 No.7
表 3 岩棉板表面隔离改性剂的早期涂覆特征
表面状态
韧性良好 韧性稍差 韧性差 有裂纹 无裂纹
1 √ √ 2 √ √ 3 √ √ 4 √ √ 5 √ √ 6 √ √
7 √ √ 8 √ √ 9 √ √
表 4 冻融循环试验后试件表面状态
编 号 试件表面状态 编 号 试件表面状态
1 良好 6 表面有裂纹 2 良好 7 较好 3 良好 8 有裂纹 4 良好 9 有裂纹 5 表面有裂纹
方制得的表面隔离改性剂，经冻融循环试验后仍能保
持较好的表面状态 。
2.2 岩棉板涂覆表面隔离改性剂后的力学性能
岩棉板涂覆 表 面 隔 离 改 性 剂 后 的 拉 伸 胶 粘 原 强
度 、 浸水后胶粘强度以及冻融循环后胶粘强度的试验 结果见图 1 。
18 拉伸胶粘原强度 浸水后拉伸胶粘强度
冻融循环后拉伸胶粘强度
14 12 10
8 6 4 2
10 kPa 和 7.5 kPa 。 由图 1 可知：除 1 号试样外，其余 8 组试样的抗拉原强度 、 浸水后胶粘强度和冻融循环 后胶粘强度均超过了 TR7.5 级要求 。 采用表面隔离改
性剂处理后的岩棉板，拉伸强度都得 到显著提高（与
表 1 对比） 。 在 9 组配方中， 3 号配方制得的表面改性
复合岩棉板综合指标优，其垂直于板面的抗拉强度
提高了近 1 倍， 3 种抗拉强度均超过了 15 kPa 。 结合 施工性能的试验结果（表 3 、 表 4 ），终选定 3 号配方 为表面隔离改性剂的初步配方 。
2.3 岩棉板涂覆 表面隔离改 性剂 后 纤 维 表 面 微 观 形
貌分析
为考察 岩 棉 表 面 隔 离 改 性 剂 在 实 际 工 程 中 的 耐
侵蚀能力，以 3 号配方为基础，特别制作了覆盖层，进 行侵蚀试验 。 同时，采用市场上常用的聚合物改性水 泥基抹面胶浆同时涂覆岩棉，进行对比试验 。 聚合物 改性水泥抹面胶浆的配方见表 5 。
表 5 聚合物改性水泥抹面胶浆配方
材料名称 用量 /g 材料名称 用量 硅酸盐水泥 275 纤维素醚 /g 2.5 细砂 700 水 /mL 223 可再分散胶粉 25
采用成型框 ，将表面隔离 改性剂 、 聚合 物改性水 泥抹面胶浆在玻璃板上分别成型为 50 mm × 50 mm × 5 mm 的薄块（模拟外保温的实际覆面层）；放入水泥沸 煮箱中，在 70 ℃ 的条件下蒸养 3 d 后，放入标准养护 条件下养护 28 d 。 采用扫描电子显微镜观察各 自的 微观形貌照片（图 2 ） 。
0
1
2
3
4
5 6
7
8
9
试样编号
图 1 岩棉板涂覆表面隔离改性剂后的力学性能
按照 GB/T 25975 — 2010 《 建筑 外墙外保温 用岩 棉制品 》 的要求，外保温用岩棉板 可按垂直 于板面的 抗拉强度分为 3 个等级，即： TR15 、 TR10 和 TR7.5 ，分 别 表 示 垂 直 于 板 面 的 抗 拉 强 度 应 分 别 大 于 15 kPa 、
a ）岩棉纤维 b ）表面隔离改 c ）聚合物改性水泥
原始形 貌 性剂涂覆后 抹面胶浆涂覆后
图 2 岩棉板表面改性前后纤维微观形貌分析
由图 2 可知，岩 棉原始纤维 粗细不一，表 面光滑 且无明显缺陷（图 2a ）；涂覆表面隔离改性剂后，纤维
表面仅发生轻微侵蚀现象，仍能满足岩棉纤维长期使
用 的 基 本 要 求（图 2b ）；涂 覆 聚 合 物 改 性 水 泥 基 抹 面
编 号 柔 性
16
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?
2016 No.7
谢 诚，等：表面改性复合岩棉板的研制及其在屋面系统中的应用 37
胶浆（建筑外墙外保温常用的抹面胶浆）后，由于水泥
水化溶液中含有大量的 K 、 Na 等强碱性侵蚀介质，导
致 岩棉纤维表 面出现较 为 严 重 的 侵 蚀 剥 落 层 及 新 生
7
6
5 4
水化产物，纤维直径变短，纤维表面缺陷明显增多， 28 d 后纤维全部断裂粉化，丧失正常使用功能 。
表面隔离改性剂不仅具有较优的耐侵蚀能力，还
具 有 良 好 的 力 学 强 度 和 防 水 性 能 ， 不 透 水 性 为 0.3 MPa 、 30 min 不 透 水 ， 抗 渗 性 ≥ 0.6 MPa ， 断 裂 伸 长
2 3
1
1 — 压型钢板； 2 — 隔汽层； 3 — 表面改性复合岩棉板 ； 4 — 表 面 改 性 复合岩棉板； 5 — 岩棉板固定件； 6 — 卷材固定件； 7 — 柔性防水卷材
（ a ）
率 ≥ 30% （表 6 ） 。
表 6 表面隔离改性剂的性能指标
7
6
4 5
项 目 性能指标 项 目 性能指标
剪切粘结强度
（ 7 d ） /MPa ≥ 0.5 断裂伸长率 /% ≥ 30
剪切粘结强度
（ 14 d ） /MPa ≥ 0.6 min ，不透水
拉伸强度 /MPa ≥ 2.0 抗渗性 /MPa ≥ 0.5
3 表面改性复合岩棉板在屋面工程中的应用 表面改性复合岩棉板具有 A 级不燃 、 高强 、 防水
透气和高耐候等特点，既能满足屋面系统施工和维修
3 2 1
1 — 混凝土楼板； 2 — 隔汽层； 3 — 表面改性复合岩棉板； 4 — 表面改性 复合岩棉板； 5 — 岩棉板固定件； 6 — 卷材固定件； 7 — 柔性防水卷材
（ b ）
图 3 单层屋面防水保温构造示意
时承载人员及相关设备重量的需要，又能保持稳定的
保温 、 隔音降噪和防火效果 。 该岩棉板用于屋面系统 时，安装方法与普通岩棉保温板类似 [4-6] 。 典型的屋面
8
6 7
5
4
构造见图 3 — 6 。
2 3
1
注意事项： 1 ）表面改性复合岩棉板采用双层错缝 铺设 （如保温 层设计为 100 mm 厚 ，则采用两层 50 mm 厚的岩棉板）； 2 ） 表面改性复合岩棉在施工应用
1 — 檩 条 ； 2 — 底 板 ； 3 — 隔 汽 膜 ； 4 — 表 面 改 性 复 合 岩 棉 板； 5 — 内支撑； 6 — 防水透气膜； 7 — 固定座； 8 — 屋面板
图 4 轻钢屋面防水保温构造示意
过程中如需裁切，裁切部位须补刷表面改性隔离剂后
方可使用； 3 ）穿出屋面的管 道部位，裁口 补刷表面改
6
5
性隔离剂后使用，岩棉板与穿出管道空隙部位用岩棉 条填塞密实后，再用表面改性隔离剂涂刷与管道连接 的部位，使保温层与管道形成整体（管 道涂刷高度 不
小于 100 mm ）； 4 ）女儿墙与保温层连接部位的空隙也
应用岩棉条填塞密实后，用表面改性隔离剂涂刷岩棉 条与女儿墙 连接部位， 使 保 温 层 与 女 儿 墙 形 成 整 体
（女儿墙涂刷高度不小于 100 mm ）； 5 ） 表面改性岩棉
7
4 3
1 2
1 — 室内装饰板； 2 — 防水透汽膜； 3 — 表面改性复合岩棉 板； 4 — ； 5 — 水泥纤维板； 6 — 挂瓦条； 7 — 屋面瓦
图 5 阁楼防水保温构造示意
板正置式和倒置式屋面中均可使用 。 4 结语
不透水性 0.3 MPa 、 30
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中国建筑防水 2016 No.7
板 具 有 A 级 不 燃 、 高 强 、 防 水 透 气 和 高 耐 候 等 特 点 ，
7
8
能够满足多种屋面的防水保温构造要求 。
6
5
参考文献：
1 2 3 4
1 — 水泥楼板； 2 — 防水层； 3 — 顺水条； 4 — 表面改性复合岩 棉板； 5 — 贴面防护层； 6 — 排水板； 7 — 挂瓦条； 8 — 屋面瓦
图 6 坡屋面防水保温构造示意
本研究通过配方设计，从 施工性能 、 力 学性能角 度出发，优化出岩棉专用表面改性隔离剂的配方 。 满 足了提高岩棉制品表面力学性能 、 防水及相容性的基 本要求 。 涂覆表面隔离改性剂后，岩棉板垂直于板面 的抗拉强度提高了一倍左右（由裸板的 TR7.5 水平提 升到 TR15 水平），且冻融循环后性能保持良好 。 加速
侵蚀试验表明，采用专用表面隔离改性剂涂覆岩棉纤
维，对纤维没有明显的侵蚀作用 。 表面改性复合岩棉
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（编辑：夏 琴）
（上接 33 页）
定向岩棉 板 通 过 选 用 碱 性 氧 化 物 含 量 相 对 低 的 纤维丝，并借助合理的纤维排布方 案，保证板的 上层 密度远大于其下层密度，既满足了上层面板所需的机
械强度，又能使内侧材料相对柔软 、 与基层紧密贴合， 同时还能降低岩棉板自重 、 减轻整个屋面的荷载，实 现了岩棉材料密度 、 机械强度以及导热系数的平衡 。 与普通岩棉板相比，定向岩棉板具有更 高的强度 、 更 低的容重和更优的保温性能 。
定向岩棉 板 在 单 层 屋 面 系 统 中 的 安 装 方 式 与 普
通岩棉板基本一致，但需注意将岩棉板的正面朝上 。
由于定向岩棉板的下层相对柔软，用于屋面系统时可 在一定程度上降低对屋面基层平整度的要求；由于定 向岩棉板的质量相对较轻，因此在搬运过程中更加方
便，施工更加便捷 。 事实上，定向岩棉板 在欧洲已有
多年的应用经验，其在国内的屋面工程中同样具有广
阔的应用前景 。
?