聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温体系施工技术探讨

　　摘要：聚氨酯硬泡喷涂外墙保温系统是一种综合性能良好的新型外墙保温体系，聚氨酯硬泡喷涂外墙保温体系统是一种新技术，是采用异氰酸酯、多元酵及发泡剂等，经喷涂或浇筑工艺发形成的硬质泡沫体。本文结合工程实例，分析了聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温体系的施工技术。
　　关键词：聚氨酯；外墙保温；防水保温
　　一、建筑外墙保温概况
　　建筑施工中建筑围护结构的能量损失来源于三个部分：外墙、屋顶和外窗。当建筑节能达到50%时，建筑物围护结构以上各部分的能力损失如图1所示。其中外墙和外窗的能量达到46%，占有极大比例，所以建筑物墙体保温节能技术的发展是建筑节能的一个最重要的环节。
　　
　　图1建筑节能达到50%时图2外墙外保温做法详图
　　1外保温的特性
　　外墙外保温可以使墙体受到保护。室外气候不断变化引起墙体内部较大的温度变化发生在外保温层内,使墙体冬季温度提高,湿度降低,温度变化趋于平缓,热应力减少,延长结构寿命。有利于加快施工进度,可与室内工程平行作业。可以避免热桥现象的产生。在寒冷的冬天,热桥不仅会造成额外的热损失,还可能使外墙内表面潮湿、结露,甚至发霉和淌水不有利于节能。在采用同样厚度的保温材料条件下,外保温比内保减少约1/5的热损失。采用内保温的墙面上吊挂物件比较困难,采用外保温对房屋的使用功能影响较小。不同的外保温体系,其材料和施工工艺各有一定的差别。外墙外保温体系保温层对材料的要求:热阻值高,吸湿率低,黏结性好,收缩率小。
　　最常采用的保温材料有:膨胀型聚苯乙烯板(EPS)、挤塑型聚苯乙烯(XPS)、岩棉板、玻璃棉毡以及超轻保温浆料等。
　　2外墙外保温的基本要求
　　2.1保温性能
　　保温性能是外墙外保温质量的一个关键指标。为此,应按所用材料的实际热工性能,经过热工计算得出足够的厚度,以满足建筑节能设计的要求。
　　2.2稳定性
　　与基层墙体牢固结合,是保证外保温稳定性的基本环节。
　　2.3防火处理
　　采用聚苯乙烯板作外保温材料时,必须采用阻燃型板材;当建筑物超过一定高度时,需有专门的防火构造处理。
　　2.4热湿性能
　　外保温墙体的表面,其中包括面层、接缝处、空洞周边、门窗洞口周围等处,应采取密闭措施,使其具有良好的防水性能,避免雨水进入内部造成损坏。在墙体内部或者在保温层内部凝结都是有害的,应采取适当的技术措施加以避免。
　　2.5耐撞击性能
　　外墙外保温体系应能耐受正常的交通往来的人体及搬运物品产生的碰撞。
　　2.6结构变形的影响
　　当所附着的主体结构产生正常变形,诸如发生收缩、徐变、膨胀等情况时,外保温体系不致产生任何裂缝或者脱开。
　　2.7耐久性
　　外墙外保温构造的平均寿命,在正常使用与维修的条件下,应达到25年以上。
　　3目前外墙外保温技术存在的问题
　　3.1安全问题
　　主要存在防火和高层贴面材料脱落的安全问题。一般而言,保温材料为高分子有机化合物,尽管进行了阻燃处理,但当发生火灾时,还是会引起燃烧。如果没有相当严密的防护隔离措施,很可能会造成灾害。因此,外墙外保温建筑所有门窗洞口周边保温层的外表面,都必须有非常严密而且厚度足够的保护层覆盖,以免有机保温材料被窗口窜出的火苗点燃;其次就是高层建筑采用有机保温材料做外墙外保温时,一般每隔两个楼层应该设置由岩棉板条构成的隔火条带,以免在火势蔓延时,将全部保温层烧毁。
　　3.2高层建筑保暖层抗风压、特别是抵抗顶风压的问题
　　越是建筑高处,风力越大,特别是在背风面上产生的吸力,有可能造成保温板脱落。因此,对保温层应有十分可靠的固定措施,以确保在最大风荷载时保温层不致脱落。
　　3.3保温墙体的裂缝问题
　　裂缝的存在降低了墙体的质量,如整体性、保温性、耐久性和抗震性能。这是困扰外墙外保温技术发展的一个常见问题。
　　3.4外保温的质量检测评估体系进一步完善的问题
　　保温隔热墙体内部缺陷、保温隔热层厚度不足、冷(热)桥等无疑会大大降低建筑的节能标准。因此,保温隔热墙体现场质量检测是建筑节能检测的最重要环节之一。目前,评价建筑节能是否达标一般采用“热(冷)源法”和“建筑热工法”。
　　二、工程应用实例
　　某商办楼外墙为单元式玻璃幕墙和开放式石材幕墙相结合的全幕墙围护结构。外墙外保温体系原设计采用了XPS挤塑聚苯板薄抹灰系统。在项目实施过程中，进行了喷涂硬泡聚氨酯防水保温系统和XPS挤塑聚苯板薄抹灰系统的技术性能、施工性能以及工效等多方面比较和对喷涂硬泡聚氨酯防水保温系统施工工地的考察后，经设计院同意，选用了综合性能更为优越的喷涂硬泡聚氨酯防水保温体系，并在实施中因施工方便，特别是对幕墙钢架节点防渗漏、冷热桥部位处理等细部施工方便和质量控制稳定，得到了质检站的高度评价。
　　1、喷涂硬泡聚氨酯防水保温体系特性和优势
　　1.1、卓越的保温隔热性能
　　硬泡聚氨酯中封闭有导热系数极低的发泡剂气体，其导热系数低于0.024w/m.k，是目前市场保温材料中最低的，其保温隔热性能远远优于其他保温材料，在相同的保温条件下所需的厚度最低，体现了产品的高科技、高品质。
　　1.2、优良的抗风性能
　　硬泡聚氨酯具有优良的自粘性能，对金属、混凝土、砖石、木材、玻璃钢、纤维板等都有很强的粘结性，对混凝土、砖石的粘结强度可高达240kPa以上，作为外墙及屋面防水保温具有极强的抗风性能。
　　1.3、优异的整体性
　　现场发泡的聚氨酯采用整体喷涂工艺，与基层形成100％的粘结，无板缝系统，整体性能优异。
　　1.4、良好的抗裂性能
　　硬泡聚氨酯具有优良的柔韧性，其断裂延伸率可达13％，克服了因建筑物不均匀沉降和环境温度变化引起的防水断裂现象，抵抗表面裂缝的能力较其他保温系统具有明显的优势。
　　1．5、优异的防水性能
　　硬泡聚氨酯连续致密的表皮，具有理想的不透水性，防水性能优越，尤其采用现场喷涂技术作为防水保温系统运用于建筑墙面和屋面，可形成一层无接缝防水层。
　　2、硬泡聚氨酯泡沫塑料性能指标
　　硬泡聚氨酯泡沫塑料与XPS板性能指标比较
　　检测项目 单位 硬泡聚氨酯 XPS板
　　密度 kg/m3 ≥35 25～35
　　导热系数 W/（m.k） ≤0.024 ≤0.03
　　吸水率 % ≤3 ≤1
　　粘接强度 Mpa ≥0.2 0.07～0.1
　　断裂延伸率 % ≥8 ----
　　尺寸稳定性 % ≤1 ≤1
　　不透水性 0.3Mpa,30min 不透水 不透水
　　备注 ----- 整体喷涂 板拼接
　　从技术指标分析，可得出以下结论：
　　1）、喷涂硬泡聚氨酯防水保温体系粘接强度是EPS、XPS系统的四倍以上。XPS系统粘接强度是0.07～0.1Mpa，实际粘接面积为40%，而喷涂硬泡聚氨酯是100%粘接。
　　2）、喷涂硬泡聚氨酯无板缝、无空腔体系，产生开裂、空鼓等几率低，抗负风压强，系统更安全可靠。
　　3、非透明幕墙喷涂硬泡聚氨酯防水保温体系构造
　　本工程外立面装饰中采用较大范围的干挂石材，在外墙外保温系统的选用上，除了需按设计要求达到50％的节能标准外，考虑到干挂石材饰面系统存在大量的结构预埋和连接的构件，其外保温系统需着重考虑防冷热桥措施、外保温材料的防水性能和节点施工的防渗漏措施，采用喷涂硬泡聚氨酯外墙保温系统是作为非透明幕墙干挂系统外墙保温的最佳选择，其基本构造做法及施工工艺简述如下：
　　构造做法：
　　干挂石材幕墙外墙外保温做法：采用现场喷涂发泡方式在钢结构连接节点（龙骨）间填充聚氨酯保温材料。构造示意如下：
　　
　　干挂石材幕墙外墙外保温传统做法中，采用保温岩棉或EPS及XPS保温体系，由于存在大量的结构预埋连接构件而造成大量的冷热桥，因结构复杂、施工困难、工效低，并且大量的板缝以及保温材料在龙骨间接缝，在开放式幕墙系统中，不仅冷热桥难以处理，还给外墙防水提出了较高的技术措施要求，防渗漏效果难保证。幕墙设计中经常采用增加一层钢板或铝板以解决防水问题，不但增加了施工成本，而且施工周期延长了。
　　采用喷涂硬泡聚氨酯保温技术，达到了用简单的工艺构造和施工做法，很好地解决了热桥问题和防水问题：
　　原因分析：
　　1）、喷涂硬泡聚氨酯可以完全填充结构缝隙，可对每个细部节点完全封堵，消除了冷热桥，且聚氨酯本身具有优良的防水性能，对节点形成了一层无接缝防水保温层，无须另外再考虑防水措施；
　　2）、由于干挂石材中对墙体基层无装饰要求以及喷涂硬泡聚氨酯的施工技术特性，基材墙面可无须抹灰找平，直接进行喷涂硬泡聚氨酯施工，节省了抹灰找平的施工程序。
　　3）、硬泡聚氨酯导热系数低，较其他保温材料具有更加优越的保温性能，达到同样的节能要求，其所需的保温层厚度最小，可节省幕墙构造厚度。
　　4）、喷涂聚氨酯采用的是与墙面100％的粘结，且粘结强度高，无接缝，因此具有更高的安全性和耐久性。
　　4、施工性能和工效
　　4.1、施工程序
　　墙体干挂石材预埋件安装（含防锈处理）→龙骨安装→基墙清理→喷涂硬泡聚氨酯保温层（密度≥35Kg/m3）→石材加工及安装挂件→干挂石材
　　4.2、施工要点
　　1）基层墙体应干燥、平整、应清洁、无油污、风化物、泥土等妨碍粘接的物质，达到《混凝土结构工程质量工程验收规范》（GB50204－2002）或《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203－2002）的要求，各种管线固定件安装到位，干挂石材（铝板）预制构件安装到位。
　　2）阴阳角处吊垂直厚度控制线，然后开启聚氨酯喷涂机将硬泡聚氨酯均匀地喷涂于墙面之上；施工喷涂可多遍完成，每次喷涂厚度宜控制在2cm之内，直至达到设计厚度要求。
　　3）当日的施工作业面必须当日连续喷涂施工完毕，养护24小时以上。喷涂硬质聚氨酯应注意窗、门等构件的保护，若不慎将硬质聚氨酯喷涂在窗、门等构件上应及时清理。
　　4）不宜在下述情况下施工：
　　（1）气温10℃以下；如在10℃以下施工需采用低温发泡料，增加成本。
　　（2）雨天、雪天；
　　（3）基层表面相对湿度大于80%；
　　（4）风力在5m/s以上。（风力大于5m/s以上需要施工的，必须采取遮挡措施。）
　　气温过低造成泡沫熟化期延长，增加了泡沫材料的用量，同时还影响表面质量；风速过大不仅增加材料损耗，污染环境，同时由于热量散发过快，使发泡体表面变脆；基层表面湿度大会影响聚氨酯的粘结力。
　　5）上述工序完成后进行隐蔽验收，并尽快进行干挂石材（铝板）的施工，避免聚氨酯保温层暴露时间过长。施工过程中应采取措施不得破坏保温防水层。、
　　3、施工特点
　　1）喷涂硬泡聚氨酯对施工机械和施工人员均有专业的技术要求，由于是现场发泡，表面平整度有差异，验收时按《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》（GB50404-2007）和设计要求进行，要求平均厚度达到设计要求。
　　2）喷涂硬泡聚氨酯施工工效较高，施工完成后只须自然养护24小时即可。现场管理简单，施工可控性强。
　　3）原材料均为成品密封桶装，堆放场地小。
　　5、防火性能
　　随着建筑节能保温技术系统的发展，建筑保温防火安全问题越来越受到重视。考虑到本工程由于工期紧，外墙保温工程和现场少量的电焊工作同时施工不可避免，为防止火灾发生的可能性，本工程对喷涂硬泡聚氨酯保温系统和采用XPS保温系统作了比较，一致认为硬泡聚氨酯防水保温系统的防火性能优越和可信任的。
　　1） 从材料化学性能看：聚氨酯是热固型，EPS和XPS是热塑性。
　　EPS和XPS受热或明火时会变形和熔融（热塑性），其熔融温度不超过1000C，这在火灾初始阶段就很容易达到，带来两个不利后果：一是熔融后明火滴淌物引燃本工程其它部位可燃材料，二是熔融后产生新的空腔加上原有的空腔，不仅完全失去防火隔离，而且产生拔风效应，使火势很容易迅速蔓延。
　　聚氨酯受热或明火时不会产生明显变形，更不会熔融（热固性），燃点在3500C以上，燃烧时表面炭化，离明火后既自熄，不会引起火势蔓延。
　　2）从保温系统的构造看，EPS和XPS由于存在空腔以及板缝，着火时周遍有大量的空气源，同时由于受热熔融，产生明火滴淌物，火势很容易蔓延；喷涂硬泡聚氨酯保温系统不存在空气间隙，在明火下表面燃烧，速度慢，不会产生引燃等扩大火灾事故的现象，给火灾控制和救援提供了宝贵的时间。
　　三、结束语
　　喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温体系在非透明幕墙系统的应用，从工程实施结果看，其施工方便、与基层墙体粘结性强、外墙防渗漏以及节点细部处理简单等优势明显，效果较好。