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1、岩棉保温材料的工艺与性能 余毅 生产原料及工艺 岩棉与矿棉、石棉、玻璃棉的比较 岩棉安全性 岩棉绿色节能和可持续性 岩棉产品的主要性能指标 质量控制 岩棉的应用 应用案例 内 容岩棉生产原料及工艺 生产原料 主要原材料：玄武岩或灰绿岩、高炉矿渣、白云石或石灰石等； 主要燃料： 焦炭或电极加热熔化 玄武岩白云石 焦炭 岩棉生产主要辅料 粘结材料：热固性酚醛树脂； 添加剂： 防尘油（de-dust oil） 憎水剂（有机硅乳液 silicone） 偶联剂（硅烷 silane） 氨水、硫酸铵等岩棉生产原料及工艺岩棉生产原料及工艺 工艺流程图加料熔化成纤施胶集棉摆锤打褶固化冷却切割包装岩棉与矿棉、石棉
2、、玻璃棉的比较 岩棉(rock wool)与石棉(asbesto)相同点： 两者都是无机纤维，都是非常好的保温防火材料不同点： 岩棉：人造矿物纤维，不含石棉，无致癌物 石棉：天然纤维，纤维细长，容易分叉，致癌物石棉asbesto 岩棉（stone wool/rock wool）与矿棉(slag wool) 相同点： 都属于矿物棉，都是用天然岩石、或矿渣等原料经高温熔融，在离心力和风的共同作用下形成的无机纤维状产品； 其主要的化学成份是二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁，同时还含有少量的氧化铁等；为使其成型，会加入少量的酚醛树脂；不同点： 习惯上，用矿渣为主要原料生产的产品称为矿棉，用天然岩石
3、如玄武岩或灰绿岩等为主要原料生产的产品称为岩棉； 专业的角度，一般用酸度系数作为区分岩棉与矿棉的主要标志，酸度系数是指产品中酸性氧化物的含量之和与碱性氧化物含量之和的比值，即：酸度系数Mk= ( 二氧化硅+三氧化二铝)/(氧化钙+氧化镁) 酸度系数1.6的产品称为岩棉，酸度系数1.6的产品称为矿棉；岩棉与矿棉、石棉、玻璃棉的比较 岩棉与玻璃棉(glass wool)相同点： 两者都是无机纤维，都是非常好的保温材料，都含有酚醛树脂作为粘结材料；不同点： 主要生产原料不一样，玻璃棉主要用碎玻璃和硼砂；岩棉主要用玄武岩或灰绿岩 生产工艺不一样：玻璃棉一般用池窑熔化，一旦点炉就不能停：离心喷吹法成纤，
4、纤维长，渣球少；岩棉一般用冲天炉或电炉 化学成分不同：玻璃棉主要成分是硅、硼、钠、钙等，树脂含量高；岩棉主要成分是硅、铝、钙、镁，树脂含量较低 使用温度不同：玻璃棉一般使用温度在250度以下，而岩棉可达750度。岩棉与矿棉、石棉、玻璃棉的比较TopicsBasic Material Property材料基本性质导热系数 Thermal conductivity (W/m*K at 25 C) 密度Density (kg/m3) 燃烧等级CombustibilityClass 吸水性Water absorption 岩棉Rock Wool 0.0350.045 80180 A 200 A 7.5
5、(Slab)80(Lamella) 40(Slab) 60(Lamella) 65 110-6膨胀珍珠岩Perlite 250 (bending) 560 100 200 350 1600 300(bending) 400 6.25 8.610-6玻化微珠保温砂浆thermal insulation glazed hollow bead mortar 50 200 -TopicsPerformances for ETICS用於外牆外保溫的功能性可加工性Workability 可搬运性Mobility 工人舒适性Confortability 损耗度Wastage岩棉Rock Wool 中等Med
6、ium 佳Good 劣Poor 中等Medium膨胀珍珠岩Perlite 劣Poor 劣Poor 中等Medium 高High泡沫混凝土Foam concrete 劣Poor 劣Poor 中等Medium 高High发泡(水泥)陶瓷Foam Ceramic 劣Poor 劣Poor 中等Medium 高High泡沫玻璃Foam Glass 劣Poor 中等Medium 中等Medium 高High玻化微珠保温砂浆thermal insulation glazed hollow bead mortar 劣Poor 中等Medium 劣Poor 中等MediumTopicsGeneral Advan
7、tages and Disadvantages used in ETICS(Comparing to Rock Wool)用于外墙外保温的优缺点 (与岩棉比较)优点Advantages 缺点Disadvantages 較高的強度 Higher strength 不老化 No aging problem 生命周期能耗低 Low energy consumption in life-circle 國內外使用實績很少且歷史很短 Reference projects very less & application history very short in oversea and domestic 保
8、溫厚度較厚 Thicker insulation required 外牆重量增加 Weigh of exterior wall increasing 板片間接縫明顯 Obvious Joint between panels 因加工性、運搬性、損耗性而使安裝成本較高 High installing cost because of workability, mobility, and wastage 作為防火隔離帶使用，因材質硬易與塑料泡沫材料有接縫界面問題 As fire-barrier, there is interface joint problem with foam material b
9、ecause high stiffness 作为防火隔离带使用，塑料泡沫材料的垂流不易阻止而造成下方火势漫延 As fire-barrie, cant stop the melt of foam material and cause fire down stair. 岩棉安全性 对人体而言： 岩棉不含石棉，IRAC已将岩棉从GROUP2B转到GROUP3，岩棉对人体不会有致癌作用； 使用过程中，即使在火灾环境中也不会释放出有毒有害气体、没有烟雾、没有滴落物，能有效阻止火焰蔓延； 生物可降解纤维，即使吸入人体内，也很容易溶解而排出体外。岩棉安全性 对被保温材料而言： 岩棉本身及其水浸出液层中性或
10、弱碱性，不含对建筑材料由腐蚀作用的溶剂，因此不会对建筑物有任何腐蚀作用； 对钢、铝、铜、锌及不锈钢等材料不会产生腐蚀； 对环境而言： 生产过程中不使用、产品中也不含CFC、HCFC和HFC等对臭氧层有破坏作用的成分。岩棉绿色节能和可持续性原材料环节 生产环节 运输环节 安装和使用阶段 回收或处置环节能源,MWh/吨岩棉产品温室效应,kg/吨岩棉,以CO2当量表示酸雨,kg/吨岩棉,以SO2当量表示烟雾污染,kg/吨岩棉,以C2H2当量表示富营养物质,kg/吨岩棉,以NO当量表示节省消耗摘自欧洲保温材料协会(EUROMA) 岩棉全生命周期对环境的影响以上生命周期分析针对的是岩棉应用在建筑领域，如
11、果考虑到岩棉应用在工业领域，岩棉对环境的正面效应将更大。岩棉绿色节能和可持续性材料 密度 导热系数 能源消耗量 能源回收期(温和气候地区)聚苯乙烯聚氨酯矿物棉木丝板来源: UBA 1998 全生命周期各主要保温材料能耗比从各类材料产品全生命周期（开采-制造-使用-拆卸-处理）能源消耗量及回收期中发现，矿物棉产品远优于聚苯乙烯、聚氨酯、木丝板。 因此，从全生命周期看，岩棉是一种非常好的绿色节能、环境友好型的、可持续发展的产品！岩棉产品的主要性能指标 渣球含量（Shot Content）渣球是指岩棉中的非纤维（non-fiberous）物质的总称，渣球含量是指岩棉中一定粒径以上的非纤维物占岩棉质量
12、的百分比渣球含量是衡量岩棉产品质量的重要指标，它和纤维平均直径指标标志了岩棉生产的工艺水平。渣球过多，则产品的导热系数、吸音性能、热收缩负荷温度等指标都会变差，手感不佳。不同标准，渣球含量的定义不尽相同，渣球含量的要求也不一样中国标准 GB/T 11835: 0.25mm,含量小于10%； 美标ASTM: 0.15mm,含量小于40%； 日本标准 JIS 9504： 0.5mm,含量小于5%.岩棉产品的主要性能指标 纤维直径（Fiber Diameter） 岩棉纤维是表面光滑的圆柱体，岩棉棉产品中各纤维的直径是不同的，一般分布在212m的范围内，近似于正态分布。纤维平均直径是指各纤维直径的算术
13、平均值，单位微米（m）； 国标规定纤维平均直径不大于7m。纤维平均直径过大，则产品的导热系数、吸音性能等指标都会变差，手感差，接触会感觉痒甚至刺手。而纤维平均直径过小会影响产品的机械强度和热收缩负荷温度； 矿棉产品中，直径小于2m的纤维一般都很短，强度较差。而大于7m的纤维受压后易发生断裂，而且有刺手感； 因此直径36m纤维较理想，纤维直径小而且均匀，则产品质量越好。岩棉产品的主要性能指标 有机物含量 有机物含量是指岩棉制品中有机物质量和制品总质量的百分比，单位是%。在岩棉制品中有机物主要来自于酚醛树脂以及各类添加剂。 有机物主要起到粘结作用，不同用途的岩棉制品，有机物含量也会不一样；由于有机
14、物过多，产品的防火性能变差，因此在满足使用要求的情况下，有机物含量越低越好。不燃性A级 满足防火最高要求，且在火灾中不产生烟雾及有毒气体或融滴物 在高温状态下不变形，不熔化最高使用温度700 、 熔点1000 ，在最高使用温度下线收缩率小于1%，在火灾或高温情况，也能长时间保持结构的稳定防火测试标准温度-时间曲线 不同火灾阶段温度曲线有机泡沫材料融化（着火3分钟内）木制材料开始燃烧（着火5分钟内）玻璃制材料开始熔化（着火7分钟内）直到1000，岩棉依然保持其性能 着火 燃烧阶段 熄灭阶段岩棉产品的主要性能指标 岩棉的保温性能 导热系数（25）：0.036W/（mK）混凝土 岩棉10CM厚的岩棉
15、等同于4.7M厚的钢筋混凝土所达到的保温效果，不仅减少了保温厚度，成本也大大降低岩棉产品的主要性能指标岩棉产品的主要性能指标 岩棉憎水性、吸水性、吸湿性和防潮性 憎水性和吸水性 都用来表示表示岩棉产品的防水性能，但测试方法不同；岩棉是通过在岩棉纤维表面喷涂带有憎水功能的添加剂来实现憎水的： 岩棉纤维本身不吸水；岩棉制品因多孔结构，在纤维间缝隙内可能会吸水； 憎水不等于防水，憎水是通过提高纤维表面张力来实现的，一旦外界水压大于表面张力，水还是会进入岩棉内；憎水岩棉干燥后不影响性能、不影响使用 岩棉产品的主要性能指标 吸湿性与防潮性 都用来表示表示岩棉产品的防潮性能，即在一定的温度、湿度条件下吸收空气中水蒸汽的能力，吸湿越大，岩棉性能越差： GB/T 25975 ASTM 吸湿率98%，质量吸湿率98%, 吸水性
