寧波廠家?guī)r棉外墻外保溫系統(tǒng)歐洲應用經驗與耐久性評估
巖棉外墻外保溫系統(tǒng)歐洲應用經驗與耐久性評估
的機構 Fraunhofer institute 也自 1984 年起長期追蹤巖棉外墻外保 溫系統(tǒng)，并于 2009 年出臺關于巖棉外墻外保溫的熱濕表現(xiàn)與耐久
性報告。
關 于 標 準 方 面 的 發(fā) 展 ， 歐 洲 技 術 認 證 組 織 (E O TA ) 的 前 身 UE ATc 于 1979 年 5 月出臺薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)評估技術指引， 接 著 于 1992 年 4 月 出 臺 巖 棉 薄 抹 灰 外 墻 外 保 溫 系 統(tǒng) 評 估 技 術 指 引 ， 這 些 技 術 指 引 都 成 為 后 來 E TA G 004 《 外 墻 外 保 溫 薄 抹 灰 系 統(tǒng)歐洲技術認證指南》的基礎； E TAG 004 是由歐洲技術認證組織 (E OTA) 頒布的薄抹灰外保溫系統(tǒng)的技術認證指南，初版于 2000 年 3 月出臺，于 2006 年、 2008 年及 2011 年共修訂了 6 次； E TAG 004 中對 E PS 外墻外保溫及巖棉外墻外保溫兩種系統(tǒng)是認定較為成熟 的系統(tǒng)，相關規(guī)定的要求較新的外墻外保溫系統(tǒng)少。以 2010 年的
統(tǒng)計數(shù)據(jù)，歐洲外墻外保溫市場中巖棉外墻外保溫系統(tǒng)的占有率
為 14% ，僅次于 E PS 系統(tǒng)的 82% ， XPS 及其它保溫材料系統(tǒng)則占
隨著國家對節(jié)能減排的要求越來越高，節(jié)能減排也已納入國 家十二五的重建發(fā)展計劃中，因而建筑物的外墻保溫逐漸被建設
單位重視并大量的采用于各式建筑物。但是， 2009 年北京央視新 大樓大火、 2010 年上海市膠州路公寓大樓大火、 2011 年沈陽皇朝 萬鑫國際大廈火災 .... 等，近年來由于外墻外保溫系統(tǒng)發(fā)生的火災
帶給社會巨大的生命和財產損失。在這些火災中使用的保溫材料 全部為可燃的有機材料，遇有明火時極易燃燒釀成火災事故。
鑒 于 這 些 事 故 的 慘 痛 教 訓 ， 住 建 部 和 公 安 部 消 防 局 在 2009 年 9 月共同頒布了《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī) 定》（公通字 [2009]46 號）。公安部消防局在 2010 年 3 月 14
日又發(fā)布了《關于進一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理
有 關 要 求 的 通 知 》 （ 公 消 [2011]65 號 ） ， 在 該 文 件 中 明 確 指 出 了，民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為 A 級的材料。因此， 近 三 年 來 包 含 巖 棉在 內 的 A 級 不 燃 材 料 被 大 量 的 使 用 于 建 筑 外 墻
外保溫，其中巖棉外墻外保溫系統(tǒng)由于有歐洲的多年使用經驗及
2010 年出臺的國標 G B/T25975 《建筑外墻外保溫用巖棉制品》確
保符合外墻外保溫應用的巖棉質量與性能，所以最受政府與建筑 廠家重視并認可的即是巖棉外墻外保溫系統(tǒng)。
一、巖棉外墻外保溫系統(tǒng)在歐洲的發(fā)展歷史
目前全世界的建筑外保溫技術在歐洲是比較成熟，使用的歷
史也最久， 90% 以上的外墻保溫都是采用外保溫系統(tǒng)，而巖棉外 墻 外 保 溫 系 統(tǒng) 最 早 可 追 溯 到 1973 年 ， 至 今 已 將 近 40 年 的 發(fā) 展 歷 史，使用面積已超過 10 億平方米。其中德國專門研究外墻外保溫
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4% 。德國要求超過 22m 的建筑外墻外保溫需全部采用 A 級不燃材 料作為保溫材料，英國是要求超過 18m 的建筑，法國是民用建筑 超 過 50m 而 非 民 用 建 筑 超 過 25m ， 斯 洛 伐 克 是 超 過 22.5m ， 捷 克 則 是 舊 屋 改 造 超 過 22.5m 而 新 建 建 筑 則 是 12m ， 歐 洲 各 國 對 于 建 筑物有防火安全考慮時，外墻外保溫系統(tǒng)中的材料都是要求 A 級 不燃材料，而巖棉又是 A 級不燃材料的最主要選擇，所以歐洲目 前巖棉外墻外保溫系統(tǒng)的市占率是僅次于 E PS 系統(tǒng)。
表1 歐洲2010年外墻外保溫系統(tǒng)市場占有率情況
二、巖棉外墻外保溫系統(tǒng)概述
巖棉外墻外保溫系統(tǒng)，是以巖棉板、巖棉帶以及增強型巖棉 板為保溫材料，采用錨栓固定與膠粘劑粘貼相結合的工藝與基層 墻體連接，并有抹面膠漿和耐堿涂覆網布復合而成的抹面層以及 裝飾砂漿或涂料飾面層構成，固定在外墻外表面的非承重保溫構 造。以巖棉的纖維方向可分為巖棉板系統(tǒng)及巖棉帶系統(tǒng)；而以固
定 方 式 則 可 分 為 粘 結 系 統(tǒng) 、 錨 固 & 粘 結 結 合 系 統(tǒng) 、 軌 道 固 定 系 統(tǒng) ( 如 下 圖 ) ， 其 中 軌 道 固 定 系 統(tǒng) 主 要 應 用 在 瑞 典 等 北 歐 國 家 ， 而 錨 固 & 粘 結 結 合 系 統(tǒng) 依 錨 固 方 固 又 可 分 為 錨 固 穿 過 網 格 布 系 統(tǒng) 及 錨
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固僅穿過保溫材料系統(tǒng)兩類。以網格布層數(shù)則可分為單層網格布 系統(tǒng)及雙層網格布系統(tǒng)，在歐洲由于低樓層建筑為主，風荷載較 小，因而系統(tǒng)多采用單層網格布系統(tǒng)。
圖1 巖棉外墻外保溫固定方式示意圖
三、ETAG004中關于巖棉外墻外保溫系統(tǒng)的規(guī)定
在歐洲的外墻外保溫系統(tǒng)認證指南主要是 E TAG 004 ，其中對
薄抹灰外保溫系統(tǒng)的系統(tǒng)要求、系統(tǒng)性能測試、組成材料、組成 材料相關性能的測試與評價方法做出了詳細的說明，是歐洲進行 外保溫系統(tǒng)設計，施工，檢測必須遵循的技術文件。
國內在 2003 年出臺的 JG J-149 《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保 溫系統(tǒng)》及 2005 年出臺的 JG J-144 《外墻外保溫工程技術規(guī)程》 也多所參考 E TAG 004 ，但這兩個國內標準中的內容主要仍是對于 粘 結 系 統(tǒng) 。 由 于 巖 棉 系 統(tǒng) 大 多 以 錨 固 & 粘 結 結 合 系 統(tǒng) 為 主 ， 所 以 對 于 錨 固 部 分的系統(tǒng)測試并沒有納入。在 E TAG 004 中對于巖棉外 系統(tǒng)的相關系統(tǒng)測試，包含 : 吸水性 ( 毛細 ) 試驗 (Water absorption (capillarity test)) 、熱水循環(huán)試驗 (Hygrothermal chamber Cycles) 、 凍融循環(huán)試驗 ( 又稱熱冷循環(huán) )(Freeze-thaw behaviour) 、抗沖擊試 驗 (Resistance to hard body impact) 、保溫材料與基墻粘結強度 ( 僅 適用粘結系統(tǒng) ) (Bond strength between insulation to substrate (only for bonded system)) 、抹面層與保溫材料間粘結強 (Bond strength between base coat to insulation for mechanical ? xed system), 、靜態(tài) 泡沫塊試驗 (Static foam block test) 、拉穿試驗 (Pull through test) 、 對火反應的試驗 (Reaction to ? re) 。其中靜態(tài)泡沫塊試驗 (Static foam block test) 與拉穿試驗 (Pull through test) 是 JGJ 149 與 JGJ 144 中沒
有未規(guī)范到的，這兩個試驗是用以決定錨固系統(tǒng)的抗風荷載強度， 下面是這兩項測試方法的簡介。
(1)拉穿試驗
巖 棉 需 進 行 至 少 5 組 的 拉 穿 試 驗 ， 測 試 樣 品 尺 寸 最 小 為 350X 350mm ， 并 以 系 統(tǒng) 采 用 的 最 薄 厚 度 保 溫 材 料 來 進 行 。 以 20mm/min 拉 拔 速 度 進 行 ， 測 試 結 果 需 包 含 最 終 拉 穿 強 度 及 保 溫
材料本身的抗拉強度。
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(2)靜態(tài)泡沫塊試驗
巖棉需進行至少 5 組的拉穿試驗，測試樣品尺寸為保溫材料的 標準尺寸 ( 一般巖棉板為 1200x600mm) ，而厚度為系統(tǒng)采用的最薄 厚度保溫材料來進行。以 10 ± 1 mm/min 拉拔速度進行，測試結
果需包含最終拉穿強度及保溫材料本身的抗拉強度。采用的泡沫
塊的抗拉強度需 80~150 kPa 而破 瓌 應變則至少達 160% ，抗壓強 度則需 1.5~7.0 kPa 。
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圖3 靜態(tài)泡沫塊試驗示意圖
四、歐洲{zx1}的發(fā)展方向
歐洲仍持續(xù)的觀注外墻外保溫系統(tǒng)技術，另有歐洲外墻外保
溫系統(tǒng)委員會 EMO (European Mortars Organisation) 、歐洲砂漿協(xié) 會 E UME PS( E uropean Manufactures of E xpanded Polystrene) 、 歐洲膨脹聚苯乙烯制造商協(xié)會 EURIMA (European Insulation Manu- factorers Association) 、歐洲保溫材料制造商協(xié)會 E AE (E uropean Association for E TICS) 、歐洲薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)協(xié)會等 5 個組 織協(xié)助歐洲技術認證組織工作小組 04.04/11 (EOTA Working Group 04.04/11) ，自 2000 年的 ETAG004 初版開始，持續(xù)的增修相關條文。 目前在 2011 年版 (Edition 2011PROGRESS FILE 8/2011) 的基礎上， 下面幾個技術方面是{zx1}的發(fā)展方向 :
(1)隔聲的要求
外墻外保溫系統(tǒng)的隔聲的要求已納入下一版本 ETAG004 中，依 EN IS0 EN IS0 10140-1, EN IS0 10140-2, EN IS0 10140-4, EN IS0 10140-5 測試標準，對安裝于低頻的基本重力式墻的外墻外保溫進
行隔聲測試。若實際項目為非基本重力式墻，則應以實際墻體型式 作為隔聲測試的基墻，再進行外墻外保溫進行隔聲測試。
圖2 拉穿試驗示意圖
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墻體保溫 與圍護結構
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(2)有害物質使用評估
外 墻 外 保 溫 中 使 用 的 材 料 ， 依 3 種 不 同 的 使 用 情 況 來 考 慮 ， 需根據(jù)歐盟的 E OTA TR 034 《產品中含有或有害物質的標準檢查
表》在申請認證中加以評估。
五、巖棉外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性評估
(1) 歐洲的研究報告
根據(jù)德國研究外墻外保溫的機構 Fraunhofer institute 對于巖棉 外墻外保溫的熱濕表現(xiàn)與耐久性報告，于 1986 年位于幕尼黑的老 年人住宅所施作的巖棉薄抹灰外墻外保溫， 如下圖，在 1989 年及 2004 年觀察西立面墻面上并無任何破壞或缺陷，僅于 2004 年于 1
樓的陰暗部墻面上有霉菌的形成。
(3)概率安全系數(shù)設計模式(Probabilistic safety con-
cept model )
在外墻外保溫系統(tǒng)的安全性能考慮中，對于風荷載的安全評
估，未來將導入概率安全系數(shù)設計模式。
粘結系統(tǒng)的基本破壞型包含 (a) 態(tài)在飾面層的拉裂破壞； (b) 在 抹 面 層 與 保 溫 材 料 間 的 粘 結 破 壞 ； (c) 保 溫 材 料 的 拉 裂 破 壞 ； (d) 保溫材料與膠粘劑間的粘結破壞； (e) 膠粘劑的拉裂破壞； (f) 膠粘 劑與基墻間的粘結破壞； (g) 基墻的拉裂破壞。而錨固系統(tǒng)的基本 破壞型態(tài)包含 (a) 在飾面層的拉裂破壞； (b) 在抹面層與保溫材料 間 的 粘 結 破 壞 ； (c) 保 溫 材 料 的 拉 裂 破 壞 ； (d) 保 溫 材 料 的 拉 穿 破 壞； (e) 錨固件圓盤拉穿保溫材料的破壞； (f) 如果錨固件穿過網格 布 – 網格在拉斷破壞； (g) 錨固件圓盤強度不足而產生的受彎變形 或破裂破壞； (h) 錨固件從基墻拉出破壞。
總體安全系數(shù)
? global = ? L · ? M,1· ? M,2 · ? M,3 · ? M,4 · ? M,5 · ? M,A ? L 風荷載安全系數(shù) , 依 E N1990 取 1.5 ? M,1 測試結果變異的安全系數(shù)
? M,2 長期載重影響阻抗的安全系數(shù) ? M,3 溫度變化影響的安全系數(shù) ? M,4 施工不確定性的安全系數(shù) ? M,5 外部條件影響的安全系數(shù) ? M,A 材料老化的安全系數(shù)
（4）防火部分仍未定案
E TICS 防火專家組 PT4, 目前正在擬定新的條款以納入將來的
E TAG 004 中。
（5）歐盟外墻外保溫系統(tǒng)標準
目前各個國家有 其 個 別 的 系 統(tǒng) 標 準 ， 例 如 德 國 外 墻 外 保 溫
協(xié) 會 所 訂 定 的 標 準 ， 預 計 再 5 年 左 右 ， 歐 盟 標 準 委 員 會 (CE N) 將 會 以 E TA G 004 為 基 礎 制 訂 統(tǒng) 一 的 巖 棉 與 E PS 的 外 墻 外 保 溫 系 統(tǒng)
標準。
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圖4 幕尼黑的老年人住宅(巖棉薄抹灰外墻外保溫)
IBP 另 外 對 于 安 裝 于 實 際 外 墻 外 保 溫 系 統(tǒng) 及 的 巖 棉 板 及 巖 棉 帶 進 行 長 期 的 抗 拉 強 度 追 蹤 ( 如 下 圖 紅 色 部 分 ) ， 明 顯 的 用 于 外 墻
外保溫中的巖棉板及巖棉帶，十年下來強度并無大太的變化。
圖5 巖棉抗拉強度隨時間的變化
另外依據(jù) IBP-Bericht FB-29/1989 的報告，追蹤 82 個采用巖 棉 外 墻 外 保 溫 系 統(tǒng) ( 表 面 為 無 機 砂 漿 飾 面 ) 的 項 目 ， 其 中 有 兩 棟 分 別于 1985 及 1986 年施作巖棉外 繬 外保溫的多層建筑物，結果證明
巖棉系統(tǒng)具有很好的耐久性。
(2)國內的研究報告
目前國內許多外墻外保溫系統(tǒng)廠家都已就其巖棉外墻外保溫
系統(tǒng)依 JG J 144 進行耐候性能檢測，各個廠家的系統(tǒng)經過 80 次的 熱雨循環(huán)及 5 次的熱冷循環(huán)后，表面均無起泡、無剝落、無裂縫，
系統(tǒng)拉伸粘結破壞面在巖棉板上，耐候性能是合格的。
國 內 研 究 玻 璃 及 礦 物 纖 維 的 專 門 機 構 - 南 京 玻 璃 纖 維 研 究 設 計 院 質 檢 中 心 依 據(jù) E TA G 004 《 外 墻 外 保 溫 薄 抹 灰 系 統(tǒng) 歐 洲 技 術
認證指南》，模擬惡劣天氣（熱雨循環(huán)、熱冷循環(huán)），考核外界 環(huán)境對巖棉薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)外觀和水密性、抗沖擊性、抹
面層與巖棉拉伸粘結效力的影響。試驗的基層墻體為寬度 3.2m ， 高 度 2.3m ， 面 積 為 7.36m 2 的 混 凝 土 墻 ， 墻 體 上 方 有 一 個 寬 度 為 0.4m ， 高 度 0.6m 的 窗 戶 ， 在 此 窗 戶 的 對 稱 位 置 制 作 了 相 同 尺 寸 的 假 窗 ； 粘 結 層 材 料 為 粘 結 砂 漿 ； 保 溫 層 材 料 為 40mm 厚 的 巖 棉
板；抹面層材料為抹面膠漿，抹面膠漿中一半墻面鋪單層玻纖增
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強網布，另一半墻面鋪雙層玻纖增強網布；飾面層材料均為涂
料，墻板下部（高度為 0.6m ）不做飾面層。
圖6 試驗墻施工設計示意圖
經 過 80 次 的 熱 雨 循 環(huán) 及 5 次 的 熱 冷 循 環(huán) 后 ， 試 驗 后 觀 察 試 驗
墻的表面，表面未見裂縫、起泡、粉化、脫皮，保溫材料的接縫 處無裂紋、無水漬、無起泡，窗口處無裂紋、無水漬、無脫皮，
窗口與系統(tǒng)表面連接處無損壞，符合 E TAG 004 耐候性能要求。接 著 以 擺 錘 進 行 沖 擊 能 量 分 別 為 3J 和 10J 的 沖 擊 測 試 ， 結 果 在 雙 層 網格布區(qū)域在 10J 時于 10 處測試點中僅 1 處產生裂紋，符合 10J 的 沖擊要求；而單層網格區(qū)域僅在 3J 時 10 處測試點均產生裂紋但沒
有貫穿至保溫層，所以巖棉外墻外保溫系統(tǒng)在除了不考慮人為或 丟擲物品產生撞擊的區(qū)域，應建議采用雙層網格布。
耐候性試驗后的墻面上進行抹面層與巖棉拉伸粘結試驗，結 果是巖棉的強度和原始拉伸強度相當，甚至還要比原始拉伸強度 大?？梢娪辛四鎸拥谋Ｗo，外界的環(huán)境因素對巖棉力學性能的 影響幾乎可以忽略。
圖7 抹面層與巖棉拉伸粘結試驗破壞后照片
將已做過拉伸試驗的試樣從試樣墻上取下，在墻上留下試 驗 后 的 孔 洞 ， 然 后 對 試 驗墻噴水（模擬雨淋或滲水）。在試樣 被取下的部位水會從孔洞的上沿滴落到受破壞的巖棉的表面。選
擇孔洞下沿的巖棉觀察水在巖棉中的滲透情況。水的流量為 1.5L/
2
立即取下孔洞下沿的巖棉進行觀察 6 個測試點，只有迎水面有水滲 進巖棉中，{zd0}滲入深度 2mm ，其余部分均無水進入。待噴過水的
試驗墻wq干透后，再觀察噴水前已裸露在外的巖棉（拉伸試驗破 壞處），巖棉的尺寸和顏色都沒有發(fā)生變化。從這個模擬試驗的結 果來看，整個保溫系統(tǒng)的防水性能是非常好的，在正常使用的條件
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下水是不會滲入到保溫系統(tǒng)內部的，即使保溫系統(tǒng)中有缺陷（如穿 管線的孔洞），水也只能浸入巖棉的表面，再加上巖棉有很好的透 氣性能及憎水性能，整體巖棉外墻外保溫系統(tǒng)也有一定的水蒸氣透 過濕流密度，浸入巖棉表面的水分會很快的蒸發(fā)，而不會留在外保 溫系統(tǒng)內對整個系統(tǒng)的安全性和耐久性造成威脅。
六、結語
歐洲使用外墻外保溫系統(tǒng)多年的經驗值得國內學習與參考，
其目前主要的技術指引 E TAG 004 也不斷配合更新的技術發(fā)展來更
新，其中對巖棉外墻外保溫系統(tǒng)已有相當詳盡的規(guī)定。
巖棉外墻外保溫系統(tǒng)已有將近 40 年的實際應用經驗，且多年
來在歐洲已成為相當普遍及成熟的外保溫系統(tǒng)；由于國內近年來 對于防火安全的意識提高，尤其是國內大量興建的高層民用建筑 及各式公用建筑，防火安全更為重要，而巖棉更是外墻外保溫系
統(tǒng)可采用的{zj0}也最成熟的 A 級不燃材料。
德國研究外墻外保溫的專門機構 Fraunhofer institute 自 1984
年起長期追蹤巖棉外墻外保溫的熱濕表現(xiàn)與耐久性，已確認巖棉 外墻外保溫系統(tǒng)具有很好的耐久性；近年國內各廠家也已就其巖 棉外墻外保溫系統(tǒng)進行耐候性能試驗，結果都是合格的；近期南
京玻璃纖維研究設計院質檢中心依 E TAG 004 的測試標準，進行耐 候 性 能 試 驗 ( 熱 雨 循 環(huán) 與 熱 冷 循 環(huán) ) 后 ， 結 果 符 合 耐 候 性 能 要 求 ，
并在耐候試驗后的試驗墻上模擬巖棉板受雨淋或滲水的情況，試 驗結果是少量滲入巖棉表面的水會很快的蒸發(fā)，由于符合外墻外 保溫要求的巖棉具有很好的憎水性及很低的吸水率，外墻外保溫 系統(tǒng)也具有一定的水蒸氣透過濕流密度所以滲入的水分不會留在 外保溫系統(tǒng)內對整個系統(tǒng)的安全性和耐久性造成影響。 由歐洲多年的巖棉外墻外保溫系統(tǒng)使用經驗以及國內外的研 究與試驗結果，已證明巖棉外墻外保溫系統(tǒng)具有很好的耐候性。 當然歐洲的氣候及建筑形態(tài)與國內并不wq相同，國內地幅廣 大，不同地區(qū)的氣候形態(tài)也有很大差異，將來在不同的氣候形態(tài) 地區(qū)對于已安裝巖棉外墻外保溫系統(tǒng)的項目進行長期的追蹤與研 究，應更能對巖棉外墻外保溫系統(tǒng)提供可靠的研究結果。 C
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