钢边框复合轻质板中岩棉保温装饰一体板的应用研究

黄 鑫（广西商贸技师学院，广西 南宁 530007）

钢结构装配式住宅是一种新型的住宅建筑类型，其主要承重结构为钢结构，通过预制构件和装配施工的方式，将住宅的各个部分进行组装，形成一个完整的住宅建筑[1]。与传统混凝土建筑相比，钢结构装配式住宅具有建造速度快、抗震性能好、保温、隔热性能优良等优点，能够有效降低建筑能耗，提高建筑使用性能和质量[2-3]。尽管钢结构住宅体系的发展已较为成熟，但关于钢结构住宅围护体系的研究较少[4]。随着建筑行业对节能、环保和安全的要求越来越高，保温一体板作为一种高效、环保、安全的保温材料，在建筑外墙、屋顶、地面等领域得到广泛应用[5]。其优良的保温性能可以有效降低建筑能耗，提高能源利用效率，同时，其较好的装饰效果和防护功能可以大幅提升建筑的整体品质和寿命，保温一体板中常用的保温材料包括真金板、石墨聚苯板、岩棉条等[6]。钢边框复合轻质板作为一种由钢边框和复合轻质材料组成的新型建筑材料，具有轻质、高强度、保温、防火、防水等特点，已广泛应用于建筑领域[7]。基于上述板材两种板材的优点，通过组合岩棉保温装饰一体板与钢边框复合轻质板，形成新型钢结构外墙围护结构，并对其锚固性能、粘结性能、燃烧性能以及整体安全性进行分析，为类似工程提供指导和借鉴，并推动钢结构围护体系的进一步发展。

1 工程概况

某住宅工程外墙围护体系为钢边框复合轻质板+岩棉保温装饰一体板，两种材质的板料通过锚固和粘结的方式连接为一个整体，并依靠 “干” 字形托件进行支撑。安装后通过密封胶和嵌缝材料密封缝隙，提高外墙防渗性能。本工程所用岩棉保温装饰一体板厚度为3cm，保温装饰板由衬板、岩棉保温层、饰面层等材料组成，整体密度低于30kg/m2。参考施工场地环境温度和湿度配制粘结砂浆，确保砂浆与基体、装饰板的粘结强度分别大于0.6MPa和0.15MPa。

2 岩棉保温装饰一体板+钢边框复合轻质板外墙外保温体系

2.1 岩棉保温装饰一体板

岩棉保温装饰一体板是一种复合型墙体保温材料，主要由岩棉保温材料和装饰面层等粘结组合而成，其优点在于能够一次性完成保温和装饰层的施工，减少施工现场的湿作业，提高保温层的安装效率，缩短施工工期，同时，具有吸声性能好、导热系数低等优点。其中岩棉由火山玄武岩或石英岩通过高温熔化并纤维化而成的无机纤维材料，因其具有优异的保温隔热性能、良好的吸声性能、不燃性和抗火性能以及较强的耐用性等特点，常用于建筑外墙的内侧来提高建筑结构的保温性能和节能性能，表1和表2分别为岩棉和岩棉保温装饰一体板的性能指标。

表1 岩棉性能指标

表2 岩棉保温装饰一体板性能指标

2.2 钢边框复合轻质板

钢边框复合轻质板端肋、加劲肋和主肋主要为热镀锌轻型槽钢和热轧轻型槽钢，内部放置填充料、钢丝网，并将水泥砂浆面层和玻璃纤维网铺设在上下面层。其中，内部填充料由聚苯颗粒、各类外加剂、水泥、河砂组成，具有足够的抗压强度和保温性能。钢边框复合轻质板材具有无空腔和遵循应力释放原则等特点，表3为其主要组成材料及材料性能指标，表4为钢边框复合轻质板材整体性能指标。

表3 主要组成材料及材料性能指标

表4 钢边框复合轻质板材整体性能指标

3 复合轻质外墙体系性能分析

通过锚固与粘贴的方式连接钢边框复合轻质板和岩棉保温装饰一体板，连接节点示意如图1所示。粘贴材料主要为聚合物水泥砂浆，用于增强保温体系耐久性和拉伸强度；锚固件为不锈钢材质，用于增强保温体系防腐蚀性能。

图1 复合外墙体系连接节点示意图

3.1 锚固性能和粘结性能分析

一般情况下，保温装饰一体板锚固方式分为板边卡锚和开槽插锚，前者在面板边棱开槽，并在槽中固定U 形压插锚固件进行连接固定，如图2所示；后者在装饰面板侧面开槽，并在槽中固定插入式锚固件进行连接固定，如图3所示。用锚固件在钢边框复合轻质板上固定岩棉一体板，并根据相关规范对单点锚固力进行检测，板边卡锚和开槽插锚的单点锚固力检测值分别为0.5kN 和0.3kN，均满足规范要求。为进一步增强岩棉保温装饰一体板外墙的安全性，锚固方式和锚固件分别选择板边卡锚和干字型连接件。

图2 板边卡锚固定方式

图3 开槽插锚固定方式

参考规范要求对粘贴砂浆的拉伸粘结强度进行测试，表5为各用量粘贴砂浆的测试结果。由表5可知，粘结砂浆用量不得小于6kg/m2，且粘结拉伸强度达到了标准要求。

表5 拉伸粘结强度检测结果

3.2 选择锚栓

固定所用的锚栓规格为A8mm×60mm，根据规范JG/T 287-2013对锚栓的拉拔力进行测试，拉拔力标准值F的计算方式见式（1）。

表6 为对同规格5 个锚栓的拉拔力测试结果。由表6可知，各A8mm×60mm锚固拉拔力均在0.6kN以上，其中最小值为0.83kN，最大值为0.92kN，平均值为0.84kN，表明钢边框复合轻质板中A8mm×60mm锚栓具有较好的抗拉拔性。

表6 锚栓的拉拔力测试结果

3.3 燃烧性能分析

参考GB 50016-2014《建筑设计防火规范》中的规定，当其他建筑类型高度超过50m、建筑住宅高度超过100m 时，建筑外墙所用保温材料的燃烧性能等级为A级。建筑住宅高度为27m～100m、其他建筑类型高度为24m～50m时，建筑外墙所用保温材料的燃烧性能等级要在B1级以上。此次所用钢边框复合轻质板+岩棉保温装饰一体板中岩棉属于无机材料，燃烧性能等级可达到A1级，符合规范要求。

3.4 复合轻质外墙体系整体安全性分析

为了对钢边框复合轻质板+岩棉保温装饰一体板外墙的安全性进行验证，对复合墙体抗风荷载能力和耐候性进行了测试，整个外墙系统中保温材料和基层墙体分别为岩棉保温装饰一体板和钢边框复合轻质板。

岩棉保温装饰一体板系统主要组成包括A8mm×60mm锚栓、岩棉保温装饰一体板、泡沫棒、干字形连接件、密封胶及粘贴砂浆等。通过锚固和粘贴的方式施工上述外墙保温体系，点框粘贴面积超过60%，同时满贴小规格以及边角部位保温装饰板。锚固方式为板边卡锚，锚固点平均数量8个/m2，每两块保温装饰板由一个锚固件进行固定，锚固深度60mm，锚固后将泡沫棒塞入板缝中并密封。根据JG/T 287-2013《保温装饰板外墙外保温系统材料》规范对系统的耐候性进行测试，对外墙体系开展5 次冷热循环、80 次热雨循环以及25次冻融循环。试验过后，外墙未出现起泡、粉花、脱落等质量问题，表明复合外墙体系有较好的耐候性。对复合外墙体系的抗风能力进行测试，发现在负风压7kPa 下外墙体系未发生破坏，表明复合外墙体系抗风性能较好。

4 质量控制措施

实际工程中上述复合外墙体系施工时容易受到环境因素、人为因素以及材料质量因素的影响，从而降低外墙体系的安全性和整体质量，因此，要对采取相应的控制措施，保证复合外墙的施工质量。

4.1 板材拉拔问题

每批次板材运送至施工现场后，随机抽取板材开展拉拔试验，测试板材抗拉拔能力，若抽取对象拉拔性能合格后方可验收入场并施工，若有一个板材试验结果不合格，则该批次板材全部进行测试，记录不合格板材并退回返工，以此保证外墙复合体系中基本板材的质量。

4.2 虚锚、假锚现象

在施工过程中，为了减少人工成本，提高施工速度，往往会发生假锚的现象，即施工人员在板块上直接放入锚固件但并未锚固，或者没有安装膨胀管而产生了虚锚，板材间连接不牢固，抗拉性能不达标，板材容易出现脱落，影响施工安全和质量。对此，要定期开展技能培训和安全意识教育，提高施工人员的技能和安全意识，加强施工过程中的检查力度，同时，设置奖惩制度提升和督促施工人员工作态度和责任感。

4.3 粘结面积不足的现象

粘结一体板时容易出现打浆不足的现象，从而导致一体板粘结面积达不到设计标准。对此要加大抽查力度和提高现场检测次数，对于粘结面积不达标的板材应立刻拆除，并对相关施工人员进行教育和惩罚。

5 结语

岩棉保温装饰一体板能够一次性完成保温和装饰层的施工，减少施工现场的湿作业，提高保温层的安装效率，缩短施工工期，并且具有吸声性能好、导热系数低等优点，钢边框复合轻质板具有足够的抗压强度、保温性能、无空腔和遵循应力释放原则等特点。通过组合岩棉保温装饰一体板与钢边框复合轻质板，形成新型钢结构外墙围护结构，并对其锚固性能、粘结性能、燃烧性能以及整体安全性进行分析。结果表明：经过试验得出板边卡锚和开槽插锚的单点锚固力检测值分别为0.5kN和0.3kN，均满足规范要求；粘结砂浆用量不得小于6kg/m2，拉伸粘结强度达到了设计标准；复合外墙体系具有较好的耐候性和抗风性能。这表明岩棉保温装饰一体板+钢边框复合轻质板外墙体系可以应用于钢结构建筑中，且具有较好的效果，能够推动钢结构围护体系的进一步发展。