喷涂硬泡聚氨酯防水保温材料在墙体工程中的应用技术.pdf

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1、1硬泡聚氨酯的发展现状在不同的历史时期人类都在追求舒适的居住环境，建筑领域也在不断探索更为优良的建筑材料和建筑工艺。建筑最基本的功能是遮风挡雨、保暖御寒，因此防水保温功能成了建筑的首要保证。聚氨酯是在上世纪 60 年代后期发展起来的性能优异的高分子材料，是以异氰酸酯和多元醇为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂、匀泡剂等助剂作用下，根据所用原料的不同和配方的变化，制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫。在建筑上采用硬泡聚氨酯作为防水保温一体化材料，是经过国内外多年实践和检验的结果。根据调查研究，从上世纪 60 年代开始，欧美、日本等发达国家已经开始普遍采用硬泡聚氨酯作为建筑保温材料，时至今日，硬泡聚氨

2、酯在这些发达国家的建筑保温防水材料中的应用率已相对高。随着我国经济和社会快速发展以及城镇化进程的加快，建筑用能正在持续快速上升，其所占全社会能耗的比重不断增大，专家预计将从目前的 27%上升到 2020 年的 35%左右。因此节能降耗已经成为我们的国策，国家提出到 2020 年，全国城镇建筑要基本实现节能 50，一些大城市目标要达到节能 65。据有关专家分析，到 2020 年如果城镇建筑全部达到节能标准，每年可节省 3.35 亿 t 标准煤，相当于我国从1998 年到 2002 年 5 年新增电力容量的总和，或 4.5个三峡大坝的发电量，或相当于国家每年节省电力建设投资 1 万亿元。基于这个时

3、代背景，硬泡聚氨酯作为一种高效新型的建筑保温防水材料已于 2007年 5 月 18 日被住宅与城乡建设部推荐使用。但是目前在国内建筑领域内，硬泡聚氨酯的应用每年所占份额还比较低。借鉴国外经验，硬泡聚氨酯防水保温材料在节能降耗建筑中有着广阔的应用前景。2硬泡聚氨酯的特点聚氨酯泡沫的隔热保温性能是当前常用保温材料中最佳的，密度在 3540 kg/m3时，导热系数仅为0.0180.027W/（m K）。从表 1 可以看出，与其他几种常见建筑保温材料在相同隔热保温功能下进行比较时，硬泡聚氨酯材料在厚度上占有明显的优势。另外，硬泡聚氨酯还有很好的防水功能：其吸水率低，抗水蒸气渗透性好；泡沫孔呈独立状态，

4、互不连通，闭孔率达 95%以上，是结构致密的微孔泡沫材料；与空气接触的表面致密，不易透水，属于憎水性材料。硬泡聚氨酯本身的防水性能和连续无接缝的喷涂技术，保证了整个保温体系的防水性能，且不会因吸潮而增大导热系数，克服了以往保温材料不防水、防水材料不保温的局限性，实现了防水保温一体化。表 2是住宅与城乡建设部科技司组织编制的聚氨酯硬喷涂硬泡聚氨酯防水保温材料在墙体工程中的应用技术摘要：详细介绍了硬泡聚氨酯的发展现状和特点，并对墙体硬泡聚氨酯的保温防水施工工艺作了简介，阐述了喷涂法施工技术要点及注意事项。关键词：硬泡聚氨酯；墙体保温防水；施工工艺；喷涂设备庄敬（美国固瑞克公司北京代表处，北京 10

5、0021）材料应用86Supplement 1.2010CBW厚度/cm1导热系数（25 ）/W/（m K）0.0180.0271.60.0300.040材料聚氨酯聚苯乙烯0.0350.0501.8矿物纤维复合木材2.6软质木材4轻质混凝土15.2普通砖块34.4表 1常见建筑保温材料在相同保温隔热功能下的厚度比较项目指标要求喷涂法 浇注法粘贴法或干挂法密度/（kg/m3）353840导热系数（232 ）/W/（m K）0.024拉伸粘结强度/kPa150拉伸强度/KPa200断裂延伸率/%755吸水率/%3尺寸稳定性（48 h）/%1.5（80 ），1.0（-30 ）25030阻燃性能热释放

6、速率峰值/（kW/m2）平均燃烧时间/s250平均燃烧高度/mm烟密度等级（SDR）75表 2硬泡聚氨酯材料性能指标泡外墙外保温工程技术 导则中规定的硬泡聚氨酯材料性能指标，该指标经过各项试验被证明是切实可行的，可以满足目前建筑防水保温的要求。硬泡聚氨酯在建筑领域应用还有如下特点：1）稳定性强聚氨酯的发泡固化技术赋予其优越的粘结性能。聚氨酯硬泡体混合料受压力作用，通过喷枪形成混合物，直接喷涂于墙体基面发泡成型。液体物料具有流动性、渗透性，可进入到墙面基层空隙中发泡，与基层牢固地粘合并起到密封空隙的作用，其粘结强度超过聚氨酯硬泡体本身的撕裂强度，从而使硬泡层与墙面基层成为一体，不易发生脱层。聚氨

7、酯可与很多材质的建筑外墙粘贴，包括砌块、砖石、混凝土墙、木材、金属等各种材料。2）防火性能优良硬泡聚氨酯在添加阻燃剂后，成为一种难燃自熄性材料，能有效地防止火灾蔓延。据有关科研院所大型模拟试验表明，硬泡聚氨酯薄抹灰体系未造成火势蔓延，有些厂家已获得国家级防火部门认定的 B1 级阻燃硬泡聚氨酯的证书，而且已经有了成功的应用，著名的广州歌剧院采用的就是这类材料。3）抗湿热性能优良水密性好硬泡聚氨酯材料具有优良的防水、隔气性能，吸水率低，能很好地阻断水和水蒸气的渗透，使墙体保持一个良好、稳定的绝热状态，这是目前其他保温材料很难实现的。硬泡聚氨酯喷涂外保温墙体的表面无接缝，孔洞周边、门窗洞口周围等处密

8、封严密，使其具有良好的密闭性能，避免雨水进入内部。国外许多工程实践证明，吸水的面层或者面层中存在缝隙，在雨水渗入和严寒的情况下，容易受冻破坏。墙内不会结露在墙体内部或者在保温层内部结露都是有害的。在新建墙体干燥过程中或者在冬季条件下，室内温度较高的水蒸气向室外迁移时，由于受到硬泡聚氨酯的阻隔，墙内将不会结露。同时，在室内湿度较低以及室内墙面隔湿状况良好时，又可以避免由于墙内水蒸气湿迁移所产生的结露。能耐受当地最严酷的气候及其变化不管是高温或者严寒的气候，都不会使硬泡聚氨酯外保温体系产生不可逆的损害或变形。采用硬泡聚氨酯保温系统，外墙外表面温度剧烈变化时，如在经过较长时间的曝晒后突然降下阵雨，或

9、者在曝晒后进行遮阴，对外墙表面都不会造成损害，避免了因温度变化出现变形而使表面产生的裂缝。4）耐撞击性能优于 EPS 等保温材料硬泡聚氨酯是一种强度比（材料强度与体积密度比）较高的材料，作为保温材料其性能优于发泡聚苯、岩棉等材料，抵抗外力的能力也较强。硬泡聚氨酯喷材料应用2010.增刊 187中国建筑防水涂外墙外保温体系能承受正常的人体及搬运物品产生的碰撞，在经受一般性的碰撞时，不会对外保温体系造成损害。5）对主体结构变形适应能力强聚氨酯是一种柔性变形量较大的材料，抵抗外界变形能力强，在外力和温度变形等作用下，不易产生裂缝，有效保证了整个体系的稳定性和耐久性。当所附着的主体结构产生正常变形，诸

10、如收缩、徐变、膨胀等情况时，硬泡聚氨酯喷涂外保温体系符合逐层柔性渐变、逐层释放应力的原则，因而不会产生裂缝或者脱开现象。6）耐久性好聚氨酯材料孔隙率稳定，基本上是闭口孔，因此该材料不仅保温性能优良，而且抗冻融、吸声和减震性也好。硬泡聚氨酯喷涂外墙外保温构造的平均寿命，在正常使用下能达到 25 a 以上。硬泡聚氨酯喷涂外保温体系的各种组成材料，包括硬泡聚氨酯喷涂保温材料、EBS 抗裂砂浆面层材料等，通过防护处理后，能够做到在结构的寿命期内、正常使用条件下，由于干燥、潮湿或电化腐蚀以及昆虫、真菌或藻类生长，或者由于啮齿动物的破坏等种种侵袭，都不致造成损害。7）具有良好的施工性能硬泡聚氨酯喷涂外保温

11、工程采取的是机械化作业，施工速度快、效率高，是其他外保温作业不可比拟的。聚氨酯施工对建筑物外形适应能力很强，尤其适应建筑物构造节点复杂的部位，如外飘窗、老虎窗、形变缝、管道层、楼梯间等，这就保证了建筑复杂部位的保温效果。此外，硬泡聚氨酯固化速度快，施工 20min 后可上人行走，施工效率高。8）维修方便硬泡聚氨酯喷涂外保温体系的装饰面层维修非常方便，维修后能使其外观以及功能保持良好状态。具体维修的间隔时间应视所用装饰材料及当地环境状况而定。9）环保性能好用于外墙外保温的聚氨酯是一种化学稳定性较高的材料，具有耐酸、耐碱、耐热等特点；聚氨酯是无溶剂型的，随着氟里昂发泡剂的停止使用，不会产生有害气体

12、，不会对环境造成危害。国外有些全水基发泡的聚氨酯泡沫环保性能更佳，不会寄生细菌类或者菌类，也不会滋生寄生虫。3喷涂硬泡聚氨酯外墙防水保温施工流程1）饰面层为涂料系统的施工流程清理墙体基面浮尘、滴浆及油污吊外墙垂线、布饰面厚度控制标志抹面胶浆找平扫毛（墙体平整度、垂直度符合验收标准时可不进行此工序）喷涂法施工聚氨酯硬泡保温层涂刷聚氨酯硬泡界面层采用抹面胶浆找平刮糙，并压入耐碱玻纤网格布批刮柔性外墙腻子喷涂（刷涂、滚涂）外墙弹性涂料或喷涂仿石漆等。饰面层为涂料的外墙防水保温系统施工构造设计见图 1。2）饰面层为面砖系统的施工流程清理墙体基面浮尘、滴浆及油污吊外墙垂线、布饰面厚度控制标志抹面胶浆找平

13、扫毛（墙体平整度、垂直度符合验收要求时可不进行此工序）钻孔安装建筑专用锚栓喷涂法施工聚氨酯硬泡保温层涂刷聚氨酯硬泡界面层采用抹面胶浆找平刮材料应用88Supplement 1.2010CBW糙铺设热镀锌钢丝网并与锚栓牢固联接采用抹面胶浆找平扫毛采用专用粘结材料粘贴外墙面砖面砖柔性勾缝。饰面层为面砖的外墙防水保温系统施工构造设计见图 2。3）干挂石材或铝塑板等饰面层的施工流程清理墙体基面浮尘、滴浆及油污抹面胶浆找平扫毛（墙体平整度、垂直度符合验收标准时可不进行此工序）在承重结构部位安装龙骨预埋件喷涂法施工聚氨酯硬泡保温层在龙骨预埋件上安装主龙骨按设计布局及石材大小在外墙挂线在主龙骨上安装次龙骨及

14、挂件在石材上开设挂槽，利用挂件将石材固定在龙骨上调整挂件紧固螺母，对线找正石材外壁安装尺寸（挂槽内用云石胶满填缝）。饰面层为干挂石材的外墙防水保温系统施工构造设计见图 3。墙体拐角（阴、阳角）处及不同材料的基层墙体交接处应连续喷涂聚氨酯硬泡，见图 4 所示。4喷涂硬泡聚氨酯施工设备由于硬泡聚氨酯材料是双组分材料，固化速度非常快，需要在一定的温度和压力下充分对撞混合才能得到良好物理性能和效果，因此喷涂施工设备在应用环节中是非常重要的。一套标准的硬泡聚氨酯施工设备应该由四部分组成，即供料泵系统、主机、加热管道和专用聚氨酯喷枪，见图 5。5喷涂法施工技术要点及注意事项1）喷涂施工时的环境温度宜为 1

15、040，风速应不大于 5 m/s（3 级风），相对湿度应小于 80%，雨天不得施工。当施工时环境温度低于 10 时，应采取可靠的技术措施保证喷涂质量。材料应用2010.增刊 189中国建筑防水2）硬泡聚氨酯材料在施工时的温度应该在 3555 之间，混合压力应该在 711 MPa 之间，并且大部分材料要求混合比例严格控制在 11，这样才能使异氰酸酯和多元醇充分反应而不造成浪费，这也是影响出方量的关键因素。3）喷枪头距作业面的距离应根据喷涂设备的压力进行调整，不宜超过 1.5 m。喷涂时喷枪头移动的速度要均匀。在作业中，上一层喷涂的聚氨酯硬泡表面不粘手后，才能喷涂下一层。4）喷涂施工作业时，门窗洞

16、口及下风口宜做遮蔽，防止泡沫飞溅污染环境。5）喷涂时最关键的技术是掌握厚度及平整度，这首先要求设备保持良好的输出，其次要求喷涂枪手有丰富的经验和良好的控制技巧，因此，这需要在实践中不断地摸索和练习才能掌握。6）喷涂后的聚氨酯硬泡保温层应充分熟化 4872 h 后，再进行下道工序的施工。喷涂后的聚氨酯硬泡保温层表面平整度允许偏差不大于 4 mm。7）在用抹面胶浆等找平材料找平喷涂聚氨酯硬泡保温层时，应立即将裁好的玻纤网格布（或钢丝网），用铁抹子压入抹面胶浆内；相邻网格布（或钢丝网）搭接宽度不小于 100 mm，网格布（钢丝网）应铺贴平整，不得有皱褶、空鼓和翘边现象。如果饰面层为涂料，则室外自然地

17、面2.0 m 范围以内的墙面，应铺贴双层网格布，两层网格布之间抹面胶浆必须饱满，门窗洞口等阳角处应做护角加强。饰面层为面砖时，应采取有效方法确保系统的安全性，且室外自然地面2.0 m 范围以内的墙面阳角钢丝网应双向绕角互相搭接，搭接宽度不得小于 200 mm。6结语在世界范围内的聚氨酯设备厂家中，美国固瑞克公司的产品系列长、种类多、功能覆盖广、服务体系健全，在收购了美国卡士马和美国格拉斯后已经成为行业龙头，销售服务网络遍布全球，市场占有率第一。固瑞克公司小型气动设备已经成为建筑行业硬泡聚氨酯应用的典范，引领着行业的发展方向；大型电动、液压设备成为各种硬泡聚氨酯制品生产厂家的首选，其稳定的性能、

18、可靠的品质、广泛的售后服务体系都使用户在使用过程中无后顾之忧。另外，随着材料科学的不断进步、工艺水平的不断提高，对设备的要求也不断提高，比如现在有非 11的硬泡聚氨酯材料对喷枪流量的迅速调节提出了新的要求，这些已经对设备厂家提出新的课题。固瑞克公司根据市场的需求，利用自身的技术能力，已经推出了可变比的施工设备，可以做到不改变混合室、不改变设备压力的情况下在喷枪上任意调节流量，满足不同工艺要求的需要。固瑞克的这些革新，为硬泡聚氨酯在建筑防水保温领域的开拓应用，提供了更加可靠的保障和技术支持。文章编号：1007-497X（2010）-Z1-0086-05中图分类号：TU57文献标识码：A收稿日期：

19、2009-10-12作者简介：庄敬，1972 年生，机械设计与制造专业，2006 年进入美国固瑞克公司北京代表处，负责大中国区聚氨酯类产品的销售技术工作。联系地址：100021北京市朝阳区光华路科伦大厦 A-715美国固瑞克公司北京代表处，联系电话：010-65818404。材料应用90Supplement 1.2010CBWAbstract:People have been searching for better construction materialsand techniques in building science regime.Polyurethane developed in

20、 the late 1960s is a high molecular material with excellentperformance.Taking polyisocyanate and polylol as raw materials,polyurethanes thermal insulation property is the best in the samekind of materials so far.And it is a repellent material with verygood waterproofing performance.The advantages of

21、 polyurethane foam used in building fieldare stable in performance,good in fire resistance and moistureand heat resistance as,better impact resistance than EPS,beingable to accommodate movements of main structure,good incracking resistance,high in durability and easy to apply andmaintenance,environm

22、entally-friendly.The key in its applicationis to control thickness and evenness.Graco is leading company in this field.Brief Introduction of the Author:Zhuang jing born in 1972,specializing in design and manufacture of machinery,joined in Graco Beijing office in 2006 responsible for sales and technical service of polyurethane productsin Big China area.Address:A-715KelunMansion,GuanghuaRoad,Chaoyang District,Beijing 100021.Tel:010-65818404.Appliedtechnologyofspraypolyurethanefoam insulation-waterproofing materialZhuang Jing（Graco Beijing Office，Beijing 100021）材料应用2010.增刊 191中国建筑防水