硬泡聚氨酯保温防水体系在奥林匹克公园地下商业工程中的应用.doc

硬泡聚氨酯保温防水体系在奥林匹克公园地下商业工程中的应用杨义合 杨 剑 李双娜（河北建工集团有限责任公司，石家庄友谊北大街146号 050051）摘要：介绍聚氨酯硬泡体保温材料的性能及其在建筑外墙保温中的应用，喷涂聚氨酯保温是一项新型建筑节能技术，该系统具有强度高、表面致密无接缝、整体性能优越、防水保温一体化等特点，而且施工方便，周期短，经济效益和环境效益好。关键词：聚氨酯硬泡体；喷涂；外墙保温。前言在我国外墙外保温系统主要采用膨胀聚苯板（EPS）和挤塑聚苯板（XPS）作为保温层，但随着建筑节能要求的提高（国家已发出对建筑节能强制实行50，推广应用65的国策），对保温材料的性能要求也在提高。经大量研究测试及工程应用证明，聚氨酯硬泡体是一种保温隔热性能优良的符合绿色建筑需要的保温材料，其在外墙外保温系统中的应用间有利于达到更高的节能目标，实现社会效益、环境效益、经济效益的统一。一、工艺原理与性能硬泡聚氨酯体材料是一种新型材料，它主要由多元醇(polyol)与异氰酸酯(MDI)两组份液体原料组成，采取无氟发泡技术，在一定状态下发生放热反应，产生闭孔率不低于95%的硬泡体化合物聚氨酯硬泡体（PURF）。在喷涂施工结束后，施工作业面上形成一层无接缝的连续聚氨酯硬泡体，达到防水保温的双重性。其材料性能指标（表一）和系统整体性能指标（表二）如下：表一：硬泡聚氨酯材料性能指标项 目技 术 指 标执 行 标 准密 度50kg/m3GB/T6343-95导热系数（衰减倍数V0=4491）0.024 W/ (m K)GB10294-88粘接强度 100 kPaJGJ14 1999尺寸变化率(70 48h)1 %JGJ14 1999抗压强度 300 kPaGB8813-88断裂伸长率 10%JGJ14 1999闭孔率 95%JGJ14 1999吸水率3%GB8810-88水蒸气透过率5 ng/(Pa m s)GB8810-88抗渗性(1000mm水柱24h 静水压)5 mmGB8810-88氧指数 26%JC/T 998 2006表二：硬泡聚氨酯外保温系统的整体性能指标项 目技 术 指 标测试方法抗冲击韧性普通型3J 级，适用于建筑物不易受碰撞部位。JGJ 144-2004加强型10J 级，适用于建筑物门窗口等易受碰撞部位。吸水量水中浸泡 1h ，系统的吸水量小于 1.0kg / JGJ 144-2004耐冻融性能30 次冻融循环后，保护层无空鼓、脱落，无渗水裂缝；保护层与保温层的拉伸粘结强度不小于 0.1MPa ，破坏部位应位于保温层JGJ 144-2004热 阻系统的热阻应符合设计要求GB/T 13475抹面层不透水性2h 不透水JGJ 144-2004水蒸气渗透阻水蒸气湿流密度 0.85g /(m2h)JGJ 144-2004，GB/T 17146燃烧性能热释放速率峰值 10kW / ，总放热量 5MJ / GB/T 16172二、喷涂硬泡聚氨酯外保温系统的优越性硬泡聚氨酯打破了传统建材功能单一、防水的不保温、保温的不防水、防水层一旦出现渗漏、保温层随即失去保温功能的通病。与其它单功能保温或防水材料相比，硬泡聚氨酯具有明显的优势。2.1导热系数低，保温隔热效果好导热系数仅为0.018-0.023W/（mK），在同样保温效果下，保温层厚约相当于EPS的一半，在目前所有保温材料中导热系数最低，其热工性能优越，在施工厚度40mm时就可以达到节能65的要求。 2.2吸水率低、闭孔率高，防水抗渗性能优异聚氨酯硬泡体连续致密的表皮和近于100%的高强度互联壁闭孔，具有理想的不透水性，属憎水材料。2.3抗裂性能好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，它抵抗外界变形能力强，在外力和温度变形、干温变形等作用下，不易发生裂缝，有效地保证了体系的稳定性、耐久性，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，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。 2.4粘结力强硬质聚氨酯泡沫体直接喷涂于墙体与屋面，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，与基层牢固地粘结并起到密封空隙的作用，适合在混凝土、钢材、木材、橡胶、沥青等材料的任何复杂的表面上进行施工。 2.5整体性好硬质聚氨酯泡沫采用喷涂施工具有连续性，形成无缝屋盖和整体外墙保温壳体。2.6化学性质稳定环保性能优越聚氨酯硬泡体在低温-50情况下不脆裂，在高温+150情况下不流淌、不粘连，使用寿命长达25年，无毒、无刺激性，无生物寄生性，采用无氟发泡技术，不会造成空气污染，而膨胀聚苯板（EPS）和挤塑聚苯板（XPS）采用氟里昂发泡，对空气污染较大。2.8 防火安全性能好离明火自熄，且燃烧时只炭化不滴淌，炭化层尺寸和外形基本不变，能有效隔断空气的进入，阻止火势的蔓延。密度小、比重轻，能有效减小屋面荷载。机械化作业、自动配料、质量均一、施工快，周期短。三、工程应用实例3.1工程概况北京奥林匹克公园中区地下商业标段工程，总建筑面积173000m2，南北长405m、东西宽207m，其上设计为2m深龙形水域，0.00顶板、出水域楼梯侧墙及出入口壳体顶部等部位设计采用50mm厚的硬泡聚氨酯保温层，密度55kg/m3，聚氨酯以其卓越的性能替代了传统的防水层和保温层，提高了保温防水层的使用寿命，有效减小了结构荷载。3.2工艺流程基层处理 弹控制线 必要部位遮挡 喷涂聚氨酯发泡成型 喷涂聚合物专用界面剂质量检查与验收细石混凝土保护层。3.3施工机具在本工程硬泡聚氨酯现场发泡基层处理采用的主要施工机具是美国格拉斯公司的MIN1-11型聚氨酯泡沫喷涂设备，其最大喷涂量达48 kg/min。用气净式喷枪，30米长的尼龙护套保温管，两个4000瓦的材料加热器及两个可拆卸的材料泵，可保证合适的混合压力（160pai）和稳定的材料比率（1：1），并使喷涂的聚氨酯硬泡体材料具有良好的物理性能。另外，清理基层还需要准备扫帚，扁铲、棉丝等清理工具。3.4作业条件3.4.1气候条件喷涂聚氨酯硬泡外墙外保温工艺采用现场发泡技术，施工现场对温度、湿度、风力等外界环境的要求比较高，主要有以下几方面需要注意：（1）现场环境温度和待喷基材表面温度范围应该在 15 35 。如果温度过低，聚氨酯泡沫和基材的粘接力就会降低，且喷涂硬泡产品的密度就会明显增大；如果温度过高，发泡剂损耗太大，不经济。 （2）空气相对湿度宜小于85%，雨天不得施工，否则会延长固化时间，降低施工效率，影响工程质量。（3）要求风速在 5m /s 以下。否则将吹失反应产生的热量，以致影响聚氨酯泡沫快速发泡反应，使产品表面变脆。并且聚氨酯硬泡体泡沫在风力作用下会四处飞扬，影响施工现场的周围环境，无法保证聚氨酯硬泡体喷涂层表面呈现连续、均匀的喷涂波纹。 3.4.2基层条件（1）基层应坚实、平整、干燥，表面不应有滴浆、油污、空鼓及翘边等，如有必要，外墙基层涂刷界面剂。（2）有组织排水的水落口周围应做成略低的凹坑。 （3）屋面上的设备，管线等应在聚氨酯硬泡体防水保温喷涂施工前安装到位，避免割破防水保温层的表面。3.5施工技术要点 （1）屋面与山墙、女儿墙、天沟、檐沟以及突出屋面结构的连接处应为圆弧形，半径为R=80-100mm。（2）墙体变形缝处聚氨酯硬泡保温层应设置分隔缝，缝隙内应以聚氨酯或其他高弹性密封材料封口。3.6喷涂作业喷嘴距工作面距离应由设备压力控制，一般1.5m以内,喷时移动速度要均匀，一次施工要在2以内，在第一层喷完表面干澡不粘手后再喷第二层，喷涂50mm厚需做4-6次喷涂，喷涂结束后,表面平整应在5mm以下。在喷涂作业中应连续作业，当日的施工作业必须当日连续喷涂施工完毕，避免层中间受到空气潮气影响和下雨的影响。3.7注意事项（1）喷涂或浇注设备到现场后，应先进行空运转，检查是否正常。（2）两组份液体原料（多元醇和异氰酸酯）与发泡剂等添加剂必须按工艺设计配比准确计量，投料顺序不得有误，混合应均匀，输送管路不得渗漏。（3）喷涂作业中，应随时检查发泡质量，发现问题后立即停机，查明原因后方能重新作业。当暂停喷涂或浇注作业时，应先停物料泵，待枪头中物料吹净后才能停压缩空气。（4）喷涂机或浇注机及配套机械应具有除尘、防噪音设置。3.8安全防护 （1）聚氨酯保温防水施工过程中有一定毒性，一些人有过敏反应，故操作人员应佩戴防毒面具和防护服，并定时更换活性炭。（2）施工现场严禁火种，并配备消防器材。（3）施工现场有消防制度方案，有计划进行检查，有记录和整改措施。3.9成品保护 喷涂发泡 0.5h 后聚氨酯即可固化。为避免阳光辐射和机械损坏，应在完成喷涂发泡 72h 内铺设保护层。铺设保护层过程中，应对聚氨酯加以保护，避免机械损伤以及重物撞击和反复踩踏，运输细石混凝土时应铺设木板。3.10质量检验和评定（1）聚氨酯保温防水层应有较平整的表面，泡沫均匀，致密，呈淡黄色，无发脆、发软、脱层、起鼓、开孔现象（下图为本工程施工效果图）。（2） 检查聚氨酯保温防水层厚度的方法是将直径 1的钢针垂直插入，用尺量检查，厚度允许偏差为-5mm+15mm。（3） 工程完成后，施工单位要提交聚氨酯保温防水层的主要物理性能 ( 密度、导热系数、抗压强度等 ) 测试报告，质量应符合Q/06YHZ021092 标准。（4） 聚氨酯保温防水保护层的检验和评定应根据所选用的材料按屋面工程技术规范 (GB5020794)有关规定执行。3.11经济效益分析本工程采用现场喷涂硬质聚氨酯泡沫作为屋面防水材料，简化了屋面做法，节省大部分劳动力和时间。劳动力方面可比普通材料节省40%的人工，施工时间可以节省50%，运输费用降低80%。另外采用聚氨酯泡沫保温节能效果显著，经有关专家测算，在一个采暖或制冷周期中