宁波厂家岩棉外墙外保温系统欧洲应用经验与耐久性评估

岩棉外墙外保温系统欧洲应用经验与耐久性评估

的机构 Fraunhofer institute 也自 1984 年起长期追踪岩棉外墙外保 温系统，并于 2009 年出台关于岩棉外墙外保温的热湿表现与耐久

性报告。

关 于 标 准 方 面 的 发 展 ， 欧 洲 技 术 认 证 组 织 (E O TA ) 的 前 身 UE ATc 于 1979 年 5 月出台薄抹灰外墙外保温系统评估技术指引， 接 着 于 1992 年 4 月 出 台 岩 棉 薄 抹 灰 外 墙 外 保 温 系 统 评 估 技 术 指 引 ， 这 些 技 术 指 引 都 成 为 后 来 E TA G 004 《 外 墙 外 保 温 薄 抹 灰 系 统欧洲技术认证指南》的基础； E TAG 004 是由欧洲技术认证组织 (E OTA) 颁布的薄抹灰外保温系统的技术认证指南，初版于 2000 年 3 月出台，于 2006 年、 2008 年及 2011 年共修订了 6 次； E TAG 004 中对 E PS 外墙外保温及岩棉外墙外保温两种系统是认定较为成熟 的系统，相关规定的要求较新的外墙外保温系统少。以 2010 年的

统计数据，欧洲外墙外保温市场中岩棉外墙外保温系统的占有率

为 14% ，仅次于 E PS 系统的 82% ， XPS 及其它保温材料系统则占

随着国家对节能减排的要求越来越高，节能减排也已纳入国 家十二五的重建发展计划中，因而建筑物的外墙保温逐渐被建设

单位重视并大量的采用于各式建筑物。但是， 2009 年北京央视新 大楼大火、 2010 年上海市胶州路公寓大楼大火、 2011 年沈阳皇朝 万鑫国际大厦火灾 .... 等，近年来由于外墙外保温系统发生的火灾

带给社会巨大的生命和财产损失。在这些火灾中使用的保温材料 全部为可燃的有机材料，遇有明火时极易燃烧酿成火灾事故。

鉴 于 这 些 事 故 的 惨 痛 教 训 ， 住 建 部 和 公 安 部 消 防 局 在 2009 年 9 月共同颁布了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规 定》（公通字 [2009]46 号）。公安部消防局在 2010 年 3 月 14

日又发布了《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理

有 关 要 求 的 通 知 》 （ 公 消 [2011]65 号 ） ， 在 该 文 件 中 明 确 指 出 了，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为 A 级的材料。因此， 近 三 年 来 包 含 岩 棉在 内 的 A 级 不 燃 材 料 被 大 量 的 使 用 于 建 筑 外 墙

外保温，其中岩棉外墙外保温系统由于有欧洲的多年使用经验及

2010 年出台的国标 G B/T25975 《建筑外墙外保温用岩棉制品》确

保符合外墙外保温应用的岩棉质量与性能，所以最受政府与建筑 厂家重视并认可的即是岩棉外墙外保温系统。

一、岩棉外墙外保温系统在欧洲的发展历史

目前全世界的建筑外保温技术在欧洲是比较成熟，使用的历

史也最久， 90% 以上的外墙保温都是采用外保温系统，而岩棉外 墙 外 保 温 系 统 最 早 可 追 溯 到 1973 年 ， 至 今 已 将 近 40 年 的 发 展 历 史，使用面积已超过 10 亿平方米。其中德国专门研究外墙外保温

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4% 。德国要求超过 22m 的建筑外墙外保温需全部采用 A 级不燃材 料作为保温材料，英国是要求超过 18m 的建筑，法国是民用建筑 超 过 50m 而 非 民 用 建 筑 超 过 25m ， 斯 洛 伐 克 是 超 过 22.5m ， 捷 克 则 是 旧 屋 改 造 超 过 22.5m 而 新 建 建 筑 则 是 12m ， 欧 洲 各 国 对 于 建 筑物有防火安全考虑时，外墙外保温系统中的材料都是要求 A 级 不燃材料，而岩棉又是 A 级不燃材料的最主要选择，所以欧洲目 前岩棉外墙外保温系统的市占率是仅次于 E PS 系统。

表1 欧洲2010年外墙外保温系统市场占有率情况

二、岩棉外墙外保温系统概述

岩棉外墙外保温系统，是以岩棉板、岩棉带以及增强型岩棉 板为保温材料，采用锚栓固定与胶粘剂粘贴相结合的工艺与基层 墙体连接，并有抹面胶浆和耐碱涂覆网布复合而成的抹面层以及 装饰砂浆或涂料饰面层构成，固定在外墙外表面的非承重保温构 造。以岩棉的纤维方向可分为岩棉板系统及岩棉带系统；而以固

定 方 式 则 可 分 为 粘 结 系 统 、 锚 固 & 粘 结 结 合 系 统 、 轨 道 固 定 系 统 ( 如 下 图 ) ， 其 中 轨 道 固 定 系 统 主 要 应 用 在 瑞 典 等 北 欧 国 家 ， 而 锚 固 & 粘 结 结 合 系 统 依 锚 固 方 固 又 可 分 为 锚 固 穿 过 网 格 布 系 统 及 锚

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固仅穿过保温材料系统两类。以网格布层数则可分为单层网格布 系统及双层网格布系统，在欧洲由于低楼层建筑为主，风荷载较 小，因而系统多采用单层网格布系统。

图1 岩棉外墙外保温固定方式示意图

三、ETAG004中关于岩棉外墙外保温系统的规定

在欧洲的外墙外保温系统认证指南主要是 E TAG 004 ，其中对

薄抹灰外保温系统的系统要求、系统性能测试、组成材料、组成 材料相关性能的测试与评价方法做出了详细的说明，是欧洲进行 外保温系统设计，施工，检测必须遵循的技术文件。

国内在 2003 年出台的 JG J-149 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保 温系统》及 2005 年出台的 JG J-144 《外墙外保温工程技术规程》 也多所参考 E TAG 004 ，但这两个国内标准中的内容主要仍是对于 粘 结 系 统 。 由 于 岩 棉 系 统 大 多 以 锚 固 & 粘 结 结 合 系 统 为 主 ， 所 以 对 于 锚 固 部 分的系统测试并没有纳入。在 E TAG 004 中对于岩棉外 系统的相关系统测试，包含 : 吸水性 ( 毛细 ) 试验 (Water absorption (capillarity test)) 、热水循环试验 (Hygrothermal chamber Cycles) 、 冻融循环试验 ( 又称热冷循环 )(Freeze-thaw behaviour) 、抗冲击试 验 (Resistance to hard body impact) 、保温材料与基墙粘结强度 ( 仅 适用粘结系统 ) (Bond strength between insulation to substrate (only for bonded system)) 、抹面层与保温材料间粘结强 (Bond strength between base coat to insulation for mechanical fi xed system), 、静态 泡沫块试验 (Static foam block test) 、拉穿试验 (Pull through test) 、 对火反应的试验 (Reaction to fi re) 。其中静态泡沫块试验 (Static foam block test) 与拉穿试验 (Pull through test) 是 JGJ 149 与 JGJ 144 中没

有未规范到的，这两个试验是用以决定锚固系统的抗风荷载强度， 下面是这两项测试方法的简介。

(1)拉穿试验

岩 棉 需 进 行 至 少 5 组 的 拉 穿 试 验 ， 测 试 样 品 尺 寸 最 小 为 350X 350mm ， 并 以 系 统 采 用 的 最 薄 厚 度 保 温 材 料 来 进 行 。 以 20mm/min 拉 拔 速 度 进 行 ， 测 试 结 果 需 包 含 最 终 拉 穿 强 度 及 保 温

材料本身的抗拉强度。

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(2)静态泡沫块试验

岩棉需进行至少 5 组的拉穿试验，测试样品尺寸为保温材料的 标准尺寸 ( 一般岩棉板为 1200x600mm) ，而厚度为系统采用的最薄 厚度保温材料来进行。以 10 ± 1 mm/min 拉拔速度进行，测试结

果需包含最终拉穿强度及保温材料本身的抗拉强度。采用的泡沫

块的抗拉强度需 80~150 kPa 而破 瓌 应变则至少达 160% ，抗压强 度则需 1.5~7.0 kPa 。

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图3 静态泡沫块试验示意图

四、欧洲{zx1}的发展方向

欧洲仍持续的观注外墙外保温系统技术，另有欧洲外墙外保

温系统委员会 EMO (European Mortars Organisation) 、欧洲砂浆协 会 E UME PS( E uropean Manufactures of E xpanded Polystrene) 、 欧洲膨胀聚苯乙烯制造商协会 EURIMA (European Insulation Manu- factorers Association) 、欧洲保温材料制造商协会 E AE (E uropean Association for E TICS) 、欧洲薄抹灰外墙外保温系统协会等 5 个组 织协助欧洲技术认证组织工作小组 04.04/11 (EOTA Working Group 04.04/11) ，自 2000 年的 ETAG004 初版开始，持续的增修相关条文。 目前在 2011 年版 (Edition 2011PROGRESS FILE 8/2011) 的基础上， 下面几个技术方面是{zx1}的发展方向 :

(1)隔声的要求

外墙外保温系统的隔声的要求已纳入下一版本 ETAG004 中，依 EN IS0 EN IS0 10140-1, EN IS0 10140-2, EN IS0 10140-4, EN IS0 10140-5 测试标准，对安装于低频的基本重力式墙的外墙外保温进

行隔声测试。若实际项目为非基本重力式墙，则应以实际墙体型式 作为隔声测试的基墙，再进行外墙外保温进行隔声测试。

图2 拉穿试验示意图

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墙体保温 与围护结构

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(2)有害物质使用评估

外 墙 外 保 温 中 使 用 的 材 料 ， 依 3 种 不 同 的 使 用 情 况 来 考 虑 ， 需根据欧盟的 E OTA TR 034 《产品中含有或有害物质的标准检查

表》在申请认证中加以评估。

五、岩棉外墙外保温系统的耐久性评估

(1) 欧洲的研究报告

根据德国研究外墙外保温的机构 Fraunhofer institute 对于岩棉 外墙外保温的热湿表现与耐久性报告，于 1986 年位于幕尼黑的老 年人住宅所施作的岩棉薄抹灰外墙外保温， 如下图，在 1989 年及 2004 年观察西立面墙面上并无任何破坏或缺陷，仅于 2004 年于 1

楼的阴暗部墙面上有霉菌的形成。

(3)概率安全系数设计模式(Probabilistic safety con-

cept model )

在外墙外保温系统的安全性能考虑中，对于风荷载的安全评

估，未来将导入概率安全系数设计模式。

粘结系统的基本破坏型包含 (a) 态在饰面层的拉裂破坏； (b) 在 抹 面 层 与 保 温 材 料 间 的 粘 结 破 坏 ； (c) 保 温 材 料 的 拉 裂 破 坏 ； (d) 保温材料与胶粘剂间的粘结破坏； (e) 胶粘剂的拉裂破坏； (f) 胶粘 剂与基墙间的粘结破坏； (g) 基墙的拉裂破坏。而锚固系统的基本 破坏型态包含 (a) 在饰面层的拉裂破坏； (b) 在抹面层与保温材料 间 的 粘 结 破 坏 ； (c) 保 温 材 料 的 拉 裂 破 坏 ； (d) 保 温 材 料 的 拉 穿 破 坏； (e) 锚固件圆盘拉穿保温材料的破坏； (f) 如果锚固件穿过网格 布 – 网格在拉断破坏； (g) 锚固件圆盘强度不足而产生的受弯变形 或破裂破坏； (h) 锚固件从基墙拉出破坏。

总体安全系数

ã global = ã L · ã M,1· ã M,2 · ã M,3 · ã M,4 · ã M,5 · ã M,A ã L 风荷载安全系数 , 依 E N1990 取 1.5 ã M,1 测试结果变异的安全系数

ã M,2 长期载重影响阻抗的安全系数 ã M,3 温度变化影响的安全系数 ã M,4 施工不确定性的安全系数 ã M,5 外部条件影响的安全系数 ã M,A 材料老化的安全系数

（4）防火部分仍未定案

E TICS 防火专家组 PT4, 目前正在拟定新的条款以纳入将来的

E TAG 004 中。

（5）欧盟外墙外保温系统标准

目前各个国家有 其 个 别 的 系 统 标 准 ， 例 如 德 国 外 墙 外 保 温

协 会 所 订 定 的 标 准 ， 预 计 再 5 年 左 右 ， 欧 盟 标 准 委 员 会 (CE N) 将 会 以 E TA G 004 为 基 础 制 订 统 一 的 岩 棉 与 E PS 的 外 墙 外 保 温 系 统

标准。

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图4 幕尼黑的老年人住宅(岩棉薄抹灰外墙外保温)

IBP 另 外 对 于 安 装 于 实 际 外 墙 外 保 温 系 统 及 的 岩 棉 板 及 岩 棉 带 进 行 长 期 的 抗 拉 强 度 追 踪 ( 如 下 图 红 色 部 分 ) ， 明 显 的 用 于 外 墙

外保温中的岩棉板及岩棉带，十年下来强度并无大太的变化。

图5 岩棉抗拉强度随时间的变化

另外依据 IBP-Bericht FB-29/1989 的报告，追踪 82 个采用岩 棉 外 墙 外 保 温 系 统 ( 表 面 为 无 机 砂 浆 饰 面 ) 的 项 目 ， 其 中 有 两 栋 分 别于 1985 及 1986 年施作岩棉外 繬 外保温的多层建筑物，结果证明

岩棉系统具有很好的耐久性。

(2)国内的研究报告

目前国内许多外墙外保温系统厂家都已就其岩棉外墙外保温

系统依 JG J 144 进行耐候性能检测，各个厂家的系统经过 80 次的 热雨循环及 5 次的热冷循环后，表面均无起泡、无剥落、无裂缝，

系统拉伸粘结破坏面在岩棉板上，耐候性能是合格的。

国 内 研 究 玻 璃 及 矿 物 纤 维 的 专 门 机 构 - 南 京 玻 璃 纤 维 研 究 设 计 院 质 检 中 心 依 据 E TA G 004 《 外 墙 外 保 温 薄 抹 灰 系 统 欧 洲 技 术

认证指南》，模拟恶劣天气（热雨循环、热冷循环），考核外界 环境对岩棉薄抹灰外墙外保温系统外观和水密性、抗冲击性、抹

面层与岩棉拉伸粘结效力的影响。试验的基层墙体为宽度 3.2m ， 高 度 2.3m ， 面 积 为 7.36m 2 的 混 凝 土 墙 ， 墙 体 上 方 有 一 个 宽 度 为 0.4m ， 高 度 0.6m 的 窗 户 ， 在 此 窗 户 的 对 称 位 置 制 作 了 相 同 尺 寸 的 假 窗 ； 粘 结 层 材 料 为 粘 结 砂 浆 ； 保 温 层 材 料 为 40mm 厚 的 岩 棉

板；抹面层材料为抹面胶浆，抹面胶浆中一半墙面铺单层玻纤增
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强网布，另一半墙面铺双层玻纤增强网布；饰面层材料均为涂

料，墙板下部（高度为 0.6m ）不做饰面层。

图6 试验墙施工设计示意图

经 过 80 次 的 热 雨 循 环 及 5 次 的 热 冷 循 环 后 ， 试 验 后 观 察 试 验

墙的表面，表面未见裂缝、起泡、粉化、脱皮，保温材料的接缝 处无裂纹、无水渍、无起泡，窗口处无裂纹、无水渍、无脱皮，

窗口与系统表面连接处无损坏，符合 E TAG 004 耐候性能要求。接 着 以 摆 锤 进 行 冲 击 能 量 分 别 为 3J 和 10J 的 冲 击 测 试 ， 结 果 在 双 层 网格布区域在 10J 时于 10 处测试点中仅 1 处产生裂纹，符合 10J 的 冲击要求；而单层网格区域仅在 3J 时 10 处测试点均产生裂纹但没

有贯穿至保温层，所以岩棉外墙外保温系统在除了不考虑人为或 丢掷物品产生撞击的区域，应建议采用双层网格布。

耐候性试验后的墙面上进行抹面层与岩棉拉伸粘结试验，结 果是岩棉的强度和原始拉伸强度相当，甚至还要比原始拉伸强度 大。可见有了抹面层的保护，外界的环境因素对岩棉力学性能的 影响几乎可以忽略。

图7 抹面层与岩棉拉伸粘结试验破坏后照片

将已做过拉伸试验的试样从试样墙上取下，在墙上留下试 验 后 的 孔 洞 ， 然 后 对 试 验墙喷水（模拟雨淋或渗水）。在试样 被取下的部位水会从孔洞的上沿滴落到受破坏的岩棉的表面。选

择孔洞下沿的岩棉观察水在岩棉中的渗透情况。水的流量为 1.5L/

2

立即取下孔洞下沿的岩棉进行观察 6 个测试点，只有迎水面有水渗 进岩棉中，{zd0}渗入深度 2mm ，其余部分均无水进入。待喷过水的

试验墙xx干透后，再观察喷水前已裸露在外的岩棉（拉伸试验破 坏处），岩棉的尺寸和颜色都没有发生变化。从这个模拟试验的结 果来看，整个保温系统的防水性能是非常好的，在正常使用的条件

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下水是不会渗入到保温系统内部的，即使保温系统中有缺陷（如穿 管线的孔洞），水也只能浸入岩棉的表面，再加上岩棉有很好的透 气性能及憎水性能，整体岩棉外墙外保温系统也有一定的水蒸气透 过湿流密度，浸入岩棉表面的水分会很快的蒸发，而不会留在外保 温系统内对整个系统的安全性和耐久性造成威胁。

六、结语

欧洲使用外墙外保温系统多年的经验值得国内学习与参考，

其目前主要的技术指引 E TAG 004 也不断配合更新的技术发展来更

新，其中对岩棉外墙外保温系统已有相当详尽的规定。

岩棉外墙外保温系统已有将近 40 年的实际应用经验，且多年

来在欧洲已成为相当普遍及成熟的外保温系统；由于国内近年来 对于防火安全的意识提高，尤其是国内大量兴建的高层民用建筑 及各式公用建筑，防火安全更为重要，而岩棉更是外墙外保温系

统可采用的{zj0}也最成熟的 A 级不燃材料。

德国研究外墙外保温的专门机构 Fraunhofer institute 自 1984

年起长期追踪岩棉外墙外保温的热湿表现与耐久性，已确认岩棉 外墙外保温系统具有很好的耐久性；近年国内各厂家也已就其岩 棉外墙外保温系统进行耐候性能试验，结果都是合格的；近期南

京玻璃纤维研究设计院质检中心依 E TAG 004 的测试标准，进行耐 候 性 能 试 验 ( 热 雨 循 环 与 热 冷 循 环 ) 后 ， 结 果 符 合 耐 候 性 能 要 求 ，

并在耐候试验后的试验墙上模拟岩棉板受雨淋或渗水的情况，试 验结果是少量渗入岩棉表面的水会很快的蒸发，由于符合外墙外 保温要求的岩棉具有很好的憎水性及很低的吸水率，外墙外保温 系统也具有一定的水蒸气透过湿流密度所以渗入的水分不会留在 外保温系统内对整个系统的安全性和耐久性造成影响。 由欧洲多年的岩棉外墙外保温系统使用经验以及国内外的研 究与试验结果，已证明岩棉外墙外保温系统具有很好的耐候性。 当然欧洲的气候及建筑形态与国内并不xx相同，国内地幅广 大，不同地区的气候形态也有很大差异，将来在不同的气候形态 地区对于已安装岩棉外墙外保温系统的项目进行长期的追踪与研 究，应更能对岩棉外墙外保温系统提供可靠的研究结果。 C