淺談聚氨酯硬泡節(jié)能材料用于外墻外保溫的研究

賈海川 張曉冬

（聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院 山東 聊城 252059）

1 聚氨酯硬泡在外墻保溫材料的前景

建筑是我國(guó)能源大戶，建筑能耗在我國(guó)能源消費(fèi)總量中的份額已超過(guò)27%，逐漸接近三成，我國(guó)建筑面積巨大，但其95%以上是高能耗建筑，因此對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能已成為我國(guó)實(shí)施能源戰(zhàn)略、解決能源問(wèn)題的重要措施。由于建筑外墻部分占了總消耗的1/3以上，因而最重要的是對(duì)墻體進(jìn)行保溫，以達(dá)到節(jié)能的目的。通過(guò)對(duì)聚氨酯硬泡節(jié)能材料在外墻外保溫進(jìn)行研究，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高耗能材料，并有助于改善節(jié)能墻體的施工工藝，降低其造價(jià)，從而真正達(dá)到節(jié)能的目的。

2 聚氨酯硬泡噴涂外墻的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

聚氨酯硬泡噴涂用于外墻外保溫是一項(xiàng)新型建筑節(jié)能技術(shù)，經(jīng)過(guò)在工程實(shí)例中的運(yùn)用，雖然還有不少需要改進(jìn)的地方，但這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。

2.1 導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫效果好

聚氨酯硬泡的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.015～0.025W/（m·K），粘結(jié)強(qiáng)度高，無(wú)須任何膠粘劑和錨固件，是一種天然的膠粘材料，能形成連續(xù)的保溫層。

2.2 穩(wěn)定性與耐久性好

聚氨酯材料孔隙率結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基本上是閉口孔，如此不僅保溫性能優(yōu)良，而且抗凍融、吸聲性也好，具有化學(xué)的與物理的穩(wěn)定性。

2.3 有較好的防火性能

聚氨酯在添加阻燃劑后，是一種難燃自熄性的材料，它與膠粉聚苯顆粒漿料復(fù)合，組成一個(gè)防火體系，能有效地防止火災(zāi)蔓延。

2.4 抗?jié)駸嵝阅軆?yōu)良

硬泡聚氨酯材料有優(yōu)良的防水、隔汽性能，材料不含水，吸水率又很低，能很好地阻斷水和水蒸汽的滲透，使墻體保持一個(gè)良好、穩(wěn)定的絕熱狀況。墻內(nèi)不會(huì)結(jié)露。 在墻體內(nèi)部或者在保溫層內(nèi)部結(jié)露都是有害的，室內(nèi)溫度較高的水蒸汽向室外遷移時(shí)由于受到硬泡聚氨酯的阻隔，墻內(nèi)不可能結(jié)露。在室內(nèi)濕度較低，以及室內(nèi)墻面隔濕狀況良好時(shí)，又可以避免由于墻內(nèi)水蒸汽濕遷移所產(chǎn)生的結(jié)露。能耐受當(dāng)?shù)刈顕?yán)酷的氣候及其變化。無(wú)論是高溫還是嚴(yán)寒的氣候，都不會(huì)使外保溫體系產(chǎn)生不可逆的損害或變形，避免了表面溫度變化產(chǎn)生的表面變形使表面出現(xiàn)裂縫。

2.5 對(duì)主體結(jié)構(gòu)變形適應(yīng)能力強(qiáng)，抗裂性能好

聚氨酯是一種柔性變形量較大的材料，它抵抗外界變形能力強(qiáng)，在外力和溫度變形、干溫變形等作用下，不易發(fā)生裂縫。

2.6 具有良好的施工性能

在硬泡聚氨酯噴涂外保溫工程施工是機(jī)械化作業(yè)，施工速度快、效率高，是其他外保溫作業(yè)不可比擬的。

2.7 環(huán)保性能好

用于外墻外保溫的聚氨酯是一種化學(xué)穩(wěn)定性較高的材料，耐酸、耐堿、耐熱，聚氨酯是無(wú)溶劑型的、非氟鋰昂型的，因而不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

3 外墻保溫體系聚氨酯硬泡保溫的不足

3.1 聚氨酯硬泡最大特點(diǎn)是受環(huán)境影響較大，其生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品性能隨著環(huán)境條件的變化而變化，噴涂聚氨酯硬泡的施工大都是在室外進(jìn)行的，環(huán)境條件差異大，難以控制，這就要求在施工過(guò)程中必需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)加以修正；

3.2 施工機(jī)械復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡噴涂技術(shù)要求較高，施工厚度均勻度差,需要專業(yè)的技術(shù)人員；施工現(xiàn)場(chǎng)有液珠飄浮空氣中，尤其在噴涂成型時(shí)，需要通風(fēng)良好和一定的勞動(dòng)保護(hù)；

3.3 噴涂成型的聚氨酯硬泡表面不平整，若外裝飾是平涂涂料，則需要對(duì)聚氨酯硬泡進(jìn)行修整。若在成型后的聚氨酯硬泡上粘接其他材料，最好使用界面處理劑。

4 聚氨酯硬泡產(chǎn)品應(yīng)用的分析

4.1 對(duì)聚氨酯硬泡外墻保溫體系造價(jià)的認(rèn)識(shí)

建筑物作為一個(gè)耐久性消費(fèi)品，對(duì)于應(yīng)用外墻保溫體系的成本而言，應(yīng)該從一個(gè)完整的、長(zhǎng)期的實(shí)用系統(tǒng)來(lái)考慮。保溫材料價(jià)格只是保溫系統(tǒng)成本的一個(gè)部分，還要考慮施工工序的多少、施工程度的難易、施工耗材的消耗程度、工程的耐久性、安全性、居住的舒適性等因素。相比之下，采用聚氨酯硬泡保溫體系，其整體價(jià)格要約高于EPS、XPS等其他外保溫系統(tǒng)，但從上面的性能來(lái)分析，應(yīng)用聚氨酯硬泡保溫體系后的綜合成本價(jià)格是非常適宜的。

4.2 對(duì)聚氨酯硬泡外墻保溫各施工體系優(yōu)劣勢(shì)分析

聚氨酯硬泡作為一個(gè)外墻外保溫體系要進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用，應(yīng)首推預(yù)制板材，因?yàn)轭A(yù)制板材產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)格便于控制，生產(chǎn)和施工不受氣候影響，能夠保證施工工期，對(duì)保溫施工人員的聚氨酯硬泡專業(yè)技術(shù)知識(shí)要求低，施工技能容易獲得。預(yù)制板材系統(tǒng)不建議使用大塊泡，因?yàn)樵撓到y(tǒng)不僅沒(méi)有利用聚氨酯硬泡自身良好的黏接力，而且由于切割成片，增加了開(kāi)孔，影響保溫效果。

5 噴涂聚氨酯硬泡外墻外保溫工程

在眾多聚氨酯硬泡節(jié)能建筑工程應(yīng)用范圍中，使用最廣泛的當(dāng)屬噴涂聚氨酯硬泡外墻外保溫系統(tǒng)。噴涂聚氨酯硬泡外墻外保溫系統(tǒng)，是利用噴涂發(fā)泡機(jī)壓力和噴槍混合作用，在施工現(xiàn)場(chǎng)將聚氨酯的液態(tài)原料噴涂在墻體基層的外表面。聚氨酯硬泡混合霧料經(jīng)交聯(lián)固化后固定在墻體基層，形成硬質(zhì)閉孔泡沫狀的保溫層。

為了達(dá)到外墻外保溫系統(tǒng)整體性能，應(yīng)保證噴涂聚氨酯硬泡表面采用玻纖網(wǎng)格布或熱鍍鋅網(wǎng)增強(qiáng)等技術(shù)處理，使各層間達(dá)到結(jié)合牢固、防水、防火、保溫和使用安全的效果。在該類外墻外保溫系統(tǒng)中，常用飾面主要是涂料飾面系統(tǒng)、面磚飾面系統(tǒng)和龍骨外掛飾面板材(如石材、鋁塑板等)系統(tǒng)。

5.1 施工工藝流程

制定合理有序的工藝流程不僅可以保證工程質(zhì)量，還可以縮短施工周期。下圖給出了硬泡聚氨酯噴涂外墻外保溫施工的工藝流程。整個(gè)流程共包括8個(gè)步驟，前三步為進(jìn)行噴涂施工前的準(zhǔn)備工作;最后一步為后期的抗裂處理;中間三步為噴涂施工的主體部分。

5.2 施工操作要點(diǎn)

5.2.1 準(zhǔn)備工作

噴涂施工前，針對(duì)噴涂機(jī)具，檢查是否正常；檢查基層墻面是否符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204和《砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50203要求，并對(duì)驗(yàn)收合格的基層墻面進(jìn)行清理，剔除松動(dòng)和風(fēng)化的部分，保證墻面平整度在±3mm范圍內(nèi)。在墻面打入膨脹螺栓作為大墻面掛線鐵絲的垂掛點(diǎn)，在墻體陰、陽(yáng)角安裝鋼垂線，鋼垂線距墻體的距離即為保溫層的總厚度。掛線完成后，在各層使用2m杠尺檢查墻面平整度，再用2m托線板檢查墻面垂直度，達(dá)到平整度要求后方可施工。對(duì)于陰陽(yáng)角、門窗口以及其他不便進(jìn)行噴涂施工的區(qū)域，通過(guò)粘貼聚氨酯預(yù)制件進(jìn)行處理，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)厚度。

5.2.2 保溫層噴涂施工

噴涂作業(yè)時(shí)，應(yīng)按照使用說(shuō)明書(shū)操作設(shè)備，用噴槍或滾刷將聚氨酯防潮底漆分兩次均勻噴刷到待施工區(qū)域，兩次噴刷的間隔時(shí)間為2h，并要保證無(wú)透底現(xiàn)象;按照說(shuō)明書(shū)中的比例，在異氰酸脂(白料)、多元醇(黑料)中加入適量發(fā)泡劑和固定劑，制成聚氨酯硬泡體。噴涂過(guò)程中要隨時(shí)檢查噴涂厚度，噴涂完畢后的保溫層要按要求進(jìn)行陳化，才可進(jìn)行后續(xù)施工，界面處理劑、抗裂砂漿等材料應(yīng)嚴(yán)格按配比及拌制工藝配制，并由專人負(fù)責(zé)，經(jīng)試配滿足施工可操作性要求后，方可使用，界面處理劑要滾涂均勻。在噴涂過(guò)程中，要嚴(yán)格控制噴涂壓力，保證噴涂均勻，同時(shí)要為噴涂后的區(qū)域預(yù)留充分的發(fā)泡時(shí)間。噴涂完成4h后，用噴斗或滾刷均勻地將聚氨酯界面砂漿噴刷于硬泡聚氨酯保溫層表面。在以灰餅和沖筋作為基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，采用抹膠粉聚苯顆粒漿料進(jìn)行找平層施工，施工時(shí)要注意清理落地灰。

5.2.3 抗裂層施工

先將耐堿布鋪貼平整，保證沒(méi)有褶皺，然后抹抗裂砂漿，砂漿的飽滿度要求達(dá)到100%，同時(shí)要抹平并找直。

5.3 注意事項(xiàng)

噴涂施工時(shí)的環(huán)境溫度宜為10～40℃，風(fēng)速應(yīng)不大于5m/s（3級(jí)風(fēng)），相對(duì)濕度應(yīng)小于80%，雨天不得施工。當(dāng)施工時(shí)環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)采取可靠的技術(shù)措施保證噴涂質(zhì)量。噴槍頭距作業(yè)面的距離應(yīng)根據(jù)噴涂設(shè)備的壓力進(jìn)行調(diào)整，不宜超過(guò)1.5m；噴涂時(shí)噴槍頭移動(dòng)的速度要均勻。在作業(yè)中，上一層噴涂的聚氨酯硬泡表面不粘手后，才能噴涂下一層。噴涂后的聚氨酯硬泡保溫層應(yīng)充分熟化48h～72h后，再進(jìn)行下道工序的施工。噴涂施工作業(yè)時(shí)，門窗洞口及下風(fēng)口宜做遮蔽，防止泡沫飛濺污染環(huán)境。噴涂后在進(jìn)行下道工序施工之前，聚氨酯硬泡保溫層應(yīng)避免雨淋，遭受雨淋的應(yīng)徹底晾干后方可進(jìn)行下道工序施工。在做飾面層時(shí)，將分格色帶不同顏色的涂料表現(xiàn)出來(lái)，此做法能保證大墻面抗裂砂漿不開(kāi)裂。

6 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)國(guó)情，我國(guó)政府主管部門，相關(guān)企業(yè)和科研院所也積極研發(fā)適合我國(guó)的聚氨酯硬泡外墻保溫體系及其配合材料，積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，目前，建設(shè)部專門成立的推廣工作組通過(guò)技術(shù)應(yīng)用和工程示范，在全國(guó)范圍內(nèi)全面開(kāi)展聚氨酯墻體保溫的節(jié)能課題研究，至今已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)聚氨酯保溫技術(shù)前景將會(huì)十分廣闊。

[1]JGJ 144-2004外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程[S].

[2]RISN-TG001-2005建筑外墻外保溫技術(shù)導(dǎo)則[S].

[3]JGJ26—95 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集.外墻外保溫建筑構(gòu)造[S].J121-1～2（2002 年合訂本）.

[5]DBJ14-036-2006公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].