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岩棉的优势与应用

发布时间: 2021-07-25  点击次数: 128次

岩棉的优势与应用

保温材料按照材质组成来划分,大致可以分为两大类:一是有机聚合物绝缘材料,如发泡聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯泡沫板等;二是无机保温材料,如岩棉、玻璃棉、泡沫玻璃板等。其中,以岩棉、玻璃棉为代表的矿物棉因具有其他保温材料所不具有的优点,在保温材料行业内备受推崇,产量一直呈现逐年上升的态势。其中岩棉以其更高的耐火极限和熔点温度,在建筑保防火保温方面更受青睐,近几年来,产量呈一路增长态势。

岩棉是目前使用量最大、增长最快的无机保温材料。那么究竟什么是岩棉?岩棉是不是一种绿色的保温材料?本文将从岩棉的特点、应用和生产等方面进行阐述。

岩棉的定义

顾名思义,岩棉(rock wool)可以理解成用石头做成的棉织品。岩棉的发现是在夏威夷岛第一次火山喷发之后,岛上的居民在地上发现了一缕一缕融化后质地柔软的岩石,这就是最初人类认知的岩棉纤维。当把这种纤维制作成板状、毡状或者管状材料后,它就被赋予了很好的保温隔热、吸音降噪的性能。

在上世纪初,西方国家就已经实现了岩棉的工业化生产。其大致步骤是,将一定粒径的原材料和焦炭按照设计的配合比送入熔制炉(冲天炉)中熔化成液体,液流经过导液槽流入离心成纤设备上被拉长成短纤维。在成纤过程中将粘结剂、憎(亲)水剂等喷洒在纤维表面。这样,岩棉的每根纤维表面均有粘结剂和憎(亲)水剂,成板后制品无论如何切割,其表面均具有憎(亲)水性。纤维经过集棉装置成为棉片。棉片输送到摆锤机上进行叠棉,棉片在运动中叠加,成为一定厚度的叠加棉层。当对岩矿棉的力学强度有要求的时候,棉层进入打摺机中进一步挤压堆叠,或者再经过纵向压摺,进一步加大棉层的空间交叉绞合。然后进入固化炉中固化,固化作用是将粘结剂在一定温度下固化,使材料定型成为具有一定抗压强度的制品。连续固化得到的制品经过切割裁剪,成为一定规格的板材,最后检验包装,得到最终的岩棉产品。

岩棉的绿色应用

岩棉作为A级防火的绿色建筑材料,在国外,尤其是欧洲建筑市场得到了大量使用,已形成了成熟的产品标准和系统认证指南。北欧人均消耗量在20千克以上,美国人均消耗量为5~10千克。由于防火问题,在美国岩棉、矿渣棉占70%,在德国超过22米的建筑外保温几乎全部采用岩棉。在我国,岩棉作为建筑保温材料的使用率这两年提升得也非常快,特别是在对防火要求很高的公共建筑和高层建筑领域,其在民用建筑领域的使用率也在稳步提高。而根据测算,外墙建筑中每使用一吨岩棉保温产品,一年可节约1.5吨左右的标煤,按岩棉产品25年的生命周期算,共计可节约40吨左右标煤。以每吨岩棉生产能耗约400千克标煤算(3000~4000千瓦时),能耗之比大约是100倍。这种节能效果是相当可观的。

岩棉在建筑上的应用主要有外墙外保温、防火隔离带、屋面保温3种应用形式。

外墙保温岩棉板具有较高的抗压和抗拉伸强度、较低的吸水和吸湿性、尺寸稳定性良好、不会产生热膨胀或收缩、耐老化等优点,能与外墙系统兼容,对建筑物提供有效的保温节能、防火及气候保护等多种性能。岩棉不燃烧,不释放热量和有毒烟气,火灾发生时还可以有效隔断火焰蔓延,防火性能。另外,岩棉对碳钢、铝(合金)、铜等金属材料及建筑物中各种构件均不产生腐蚀,具有高效的吸音降噪和弹性消振的物理特性,不吸湿、耐老化,性能长期稳定。

岩棉带可以作为防火隔离带,与燃烧性能达不到A级的保温材料配套使用,以提高建筑物外墙的消防防火功能。外保温系统中采用岩棉作为防火隔离带能有效地阻止火焰在系统内部的传播。在火灾条件下,防火隔离带既要阻止或减缓火源对直接受火区域内外保温系统的攻击,又要阻止火焰通过外保温系统向外传播。同时,还要能够维持自身阻火构造体的稳定存在及维持系统保护面层的基本稳定。

高强度的防火岩棉板可以作为保温层和承载层,与柔性防水卷材、隔汽层、系统紧固件组合形成的屋面系统,一般应用于工业厂房、机场、商场、体育场馆及仓储设施等钢结构或混凝土平顶屋面。这种系统是一种具有安全防火、高效节能和吸音隔音功能的新型屋面体系,目前在欧美等国家已经得到广泛应用。

当然,岩棉作为一种保温材料,首先是出现在工业领域中。在一些厂房车间中,只要有传热情况的发生,基本上都能看到岩棉的身影,比如在锅炉上使用岩棉,构建成轻质炉墙,在保温的同时,也可以减轻大型火力发电锅炉或快装锅炉整体重量;此外,由于岩棉板可以作弯曲,同时具有半硬质和软质的双重特点,可用作大直径的设备管道保温,非常便于施工。

除此之外,岩棉的优异性能也吸引了其他特殊领域的注意,比如造船行业和农业。船只是一类特殊的交通工具,尤其对远洋船只,一旦发生灾难,会出现救援困难、补给困难、人员逃生几率低等困境,为防患于未然,此类行业对材料的选择尤为重视。在国内的造船行业中,到上世纪末,各大造船厂基本完成了复合岩棉板取代硅酸钙板的过程。

在农业领域,无土栽培技术逐渐受到重视。由于岩棉不含化学添加物,本身也体现出好的化学惰性,质轻、多孔,对化学施肥不产生任何影响,并且作物根部气相比例高,疏水性强,是水培系统中比较理想的基质。我国上世纪90年代引进使用效果良好,受到园艺种植者的青睐。

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