硬泡聚氨酯保溫防水體系在奧林匹克公園地下商業(yè)工程中的應用.doc

硬泡聚氨酯保溫防水體系在奧林匹克公園地下商業(yè)工程中的應用楊義合 楊 劍 李雙娜（河北建工集團有限責任公司，石家莊友誼北大街146號 050051）摘要：介紹聚氨酯硬泡體保溫材料的性能及其在建筑外墻保溫中的應用，噴涂聚氨酯保溫是一項新型建筑節(jié)能技術(shù)，該系統(tǒng)具有強度高、表面致密無接縫、整體性能優(yōu)越、防水保溫一體化等特點，而且施工方便，周期短，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益好。關(guān)鍵詞：聚氨酯硬泡體；噴涂；外墻保溫。前言在我國外墻外保溫系統(tǒng)主要采用膨脹聚苯板（EPS）和擠塑聚苯板（XPS）作為保溫層，但隨著建筑節(jié)能要求的提高（國家已發(fā)出對建筑節(jié)能強制實行50，推廣應用65的國策），對保溫材料的性能要求也在提高。經(jīng)大量研究測試及工程應用證明，聚氨酯硬泡體是一種保溫隔熱性能優(yōu)良的符合綠色建筑需要的保溫材料，其在外墻外保溫系統(tǒng)中的應用間有利于達到更高的節(jié)能目標，實現(xiàn)社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。一、工藝原理與性能硬泡聚氨酯體材料是一種新型材料，它主要由多元醇(polyol)與異氰酸酯(MDI)兩組份液體原料組成，采取無氟發(fā)泡技術(shù)，在一定狀態(tài)下發(fā)生放熱反應，產(chǎn)生閉孔率不低于95%的硬泡體化合物聚氨酯硬泡體（PURF）。在噴涂施工結(jié)束后，施工作業(yè)面上形成一層無接縫的連續(xù)聚氨酯硬泡體，達到防水保溫的雙重性。其材料性能指標（表一）和系統(tǒng)整體性能指標（表二）如下：表一：硬泡聚氨酯材料性能指標項 目技 術(shù) 指 標執(zhí) 行 標 準密 度50kg/m3GB/T6343-95導熱系數(shù)（衰減倍數(shù)V0=4491）0.024 W/ (m K)GB10294-88粘接強度 100 kPaJGJ14 1999尺寸變化率(70 48h)1 %JGJ14 1999抗壓強度 300 kPaGB8813-88斷裂伸長率 10%JGJ14 1999閉孔率 95%JGJ14 1999吸水率3%GB8810-88水蒸氣透過率5 ng/(Pa m s)GB8810-88抗?jié)B性(1000mm水柱24h 靜水壓)5 mmGB8810-88氧指數(shù) 26%JC/T 998 2006表二：硬泡聚氨酯外保溫系統(tǒng)的整體性能指標項 目技 術(shù) 指 標測試方法抗沖擊韌性普通型3J 級，適用于建筑物不易受碰撞部位。JGJ 144-2004加強型10J 級，適用于建筑物門窗口等易受碰撞部位。吸水量水中浸泡 1h ，系統(tǒng)的吸水量小于 1.0kg / JGJ 144-2004耐凍融性能30 次凍融循環(huán)后，保護層無空鼓、脫落，無滲水裂縫；保護層與保溫層的拉伸粘結(jié)強度不小于 0.1MPa ，破壞部位應位于保溫層JGJ 144-2004熱 阻系統(tǒng)的熱阻應符合設(shè)計要求GB/T 13475抹面層不透水性2h 不透水JGJ 144-2004水蒸氣滲透阻水蒸氣濕流密度 0.85g /(m2h)JGJ 144-2004，GB/T 17146燃燒性能熱釋放速率峰值 10kW / ，總放熱量 5MJ / GB/T 16172二、噴涂硬泡聚氨酯外保溫系統(tǒng)的優(yōu)越性硬泡聚氨酯打破了傳統(tǒng)建材功能單一、防水的不保溫、保溫的不防水、防水層一旦出現(xiàn)滲漏、保溫層隨即失去保溫功能的通病。與其它單功能保溫或防水材料相比，硬泡聚氨酯具有明顯的優(yōu)勢。2.1導熱系數(shù)低，保溫隔熱效果好導熱系數(shù)僅為0.018-0.023W/（mK），在同樣保溫效果下，保溫層厚約相當于EPS的一半，在目前所有保溫材料中導熱系數(shù)最低，其熱工性能優(yōu)越，在施工厚度40mm時就可以達到節(jié)能65的要求。 2.2吸水率低、閉孔率高，防水抗?jié)B性能優(yōu)異聚氨酯硬泡體連續(xù)致密的表皮和近于100%的高強度互聯(lián)壁閉孔，具有理想的不透水性，屬憎水材料。2.3抗裂性能好對主體結(jié)構(gòu)變形適應能力強，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，在外力和溫度變形、干溫變形等作用下，不易發(fā)生裂縫，有效地保證了體系的穩(wěn)定性、耐久性，當所附著的主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正常變形，諸如發(fā)生收縮、徐變、膨脹等情況時，硬泡聚氨酯噴涂外保溫體系符合逐層柔性漸變，逐層釋放應力的原則，因而不會產(chǎn)生裂縫或者脫開。 2.4粘結(jié)力強硬質(zhì)聚氨酯泡沫體直接噴涂于墻體與屋面，液體物料具有流動性、滲透性，可進入到墻面基層空隙中發(fā)泡，與基層牢固地粘結(jié)并起到密封空隙的作用，適合在混凝土、鋼材、木材、橡膠、瀝青等材料的任何復雜的表面上進行施工。 2.5整體性好硬質(zhì)聚氨酯泡沫采用噴涂施工具有連續(xù)性，形成無縫屋蓋和整體外墻保溫殼體。2.6化學性質(zhì)穩(wěn)定環(huán)保性能優(yōu)越聚氨酯硬泡體在低溫-50情況下不脆裂，在高溫+150情況下不流淌、不粘連，使用壽命長達25年，無毒、無刺激性，無生物寄生性，采用無氟發(fā)泡技術(shù)，不會造成空氣污染，而膨脹聚苯板（EPS）和擠塑聚苯板（XPS）采用氟里昂發(fā)泡，對空氣污染較大。2.8 防火安全性能好離明火自熄，且燃燒時只炭化不滴淌，炭化層尺寸和外形基本不變，能有效隔斷空氣的進入，阻止火勢的蔓延。密度小、比重輕，能有效減小屋面荷載。機械化作業(yè)、自動配料、質(zhì)量均一、施工快，周期短。三、工程應用實例3.1工程概況北京奧林匹克公園中區(qū)地下商業(yè)標段工程，總建筑面積173000m2，南北長405m、東西寬207m，其上設(shè)計為2m深龍形水域，0.00頂板、出水域樓梯側(cè)墻及出入口殼體頂部等部位設(shè)計采用50mm厚的硬泡聚氨酯保溫層，密度55kg/m3，聚氨酯以其卓越的性能替代了傳統(tǒng)的防水層和保溫層，提高了保溫防水層的使用壽命，有效減小了結(jié)構(gòu)荷載。3.2工藝流程基層處理 彈控制線 必要部位遮擋 噴涂聚氨酯發(fā)泡成型 噴涂聚合物專用界面劑質(zhì)量檢查與驗收細石混凝土保護層。3.3施工機具在本工程硬泡聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡基層處理采用的主要施工機具是美國格拉斯公司的MIN1-11型聚氨酯泡沫噴涂設(shè)備，其最大噴涂量達48 kg/min。用氣凈式噴槍，30米長的尼龍護套保溫管，兩個4000瓦的材料加熱器及兩個可拆卸的材料泵，可保證合適的混合壓力（160pai）和穩(wěn)定的材料比率（1：1），并使噴涂的聚氨酯硬泡體材料具有良好的物理性能。另外，清理基層還需要準備掃帚，扁鏟、棉絲等清理工具。3.4作業(yè)條件3.4.1氣候條件噴涂聚氨酯硬泡外墻外保溫工藝采用現(xiàn)場發(fā)泡技術(shù)，施工現(xiàn)場對溫度、濕度、風力等外界環(huán)境的要求比較高，主要有以下幾方面需要注意：（1）現(xiàn)場環(huán)境溫度和待噴基材表面溫度范圍應該在 15 35 。如果溫度過低，聚氨酯泡沫和基材的粘接力就會降低，且噴涂硬泡產(chǎn)品的密度就會明顯增大；如果溫度過高，發(fā)泡劑損耗太大，不經(jīng)濟。 （2）空氣相對濕度宜小于85%，雨天不得施工，否則會延長固化時間，降低施工效率，影響工程質(zhì)量。（3）要求風速在 5m /s 以下。否則將吹失反應產(chǎn)生的熱量，以致影響聚氨酯泡沫快速發(fā)泡反應，使產(chǎn)品表面變脆。并且聚氨酯硬泡體泡沫在風力作用下會四處飛揚，影響施工現(xiàn)場的周圍環(huán)境，無法保證聚氨酯硬泡體噴涂層表面呈現(xiàn)連續(xù)、均勻的噴涂波紋。 3.4.2基層條件（1）基層應堅實、平整、干燥，表面不應有滴漿、油污、空鼓及翹邊等，如有必要，外墻基層涂刷界面劑。（2）有組織排水的水落口周圍應做成略低的凹坑。 （3）屋面上的設(shè)備，管線等應在聚氨酯硬泡體防水保溫噴涂施工前安裝到位，避免割破防水保溫層的表面。3.5施工技術(shù)要點 （1）屋面與山墻、女兒墻、天溝、檐溝以及突出屋面結(jié)構(gòu)的連接處應為圓弧形，半徑為R=80-100mm。（2）墻體變形縫處聚氨酯硬泡保溫層應設(shè)置分隔縫，縫隙內(nèi)應以聚氨酯或其他高彈性密封材料封口。3.6噴涂作業(yè)噴嘴距工作面距離應由設(shè)備壓力控制，一般1.5m以內(nèi),噴時移動速度要均勻，一次施工要在2以內(nèi)，在第一層噴完表面干澡不粘手后再噴第二層，噴涂50mm厚需做4-6次噴涂，噴涂結(jié)束后,表面平整應在5mm以下。在噴涂作業(yè)中應連續(xù)作業(yè)，當日的施工作業(yè)必須當日連續(xù)噴涂施工完畢，避免層中間受到空氣潮氣影響和下雨的影響。3.7注意事項（1）噴涂或澆注設(shè)備到現(xiàn)場后，應先進行空運轉(zhuǎn)，檢查是否正常。（2）兩組份液體原料（多元醇和異氰酸酯）與發(fā)泡劑等添加劑必須按工藝設(shè)計配比準確計量，投料順序不得有誤，混合應均勻，輸送管路不得滲漏。（3）噴涂作業(yè)中，應隨時檢查發(fā)泡質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題后立即停機，查明原因后方能重新作業(yè)。當暫停噴涂或澆注作業(yè)時，應先停物料泵，待槍頭中物料吹凈后才能停壓縮空氣。（4）噴涂機或澆注機及配套機械應具有除塵、防噪音設(shè)置。3.8安全防護 （1）聚氨酯保溫防水施工過程中有一定毒性，一些人有過敏反應，故操作人員應佩戴防毒面具和防護服，并定時更換活性炭。（2）施工現(xiàn)場嚴禁火種，并配備消防器材。（3）施工現(xiàn)場有消防制度方案，有計劃進行檢查，有記錄和整改措施。3.9成品保護 噴涂發(fā)泡 0.5h 后聚氨酯即可固化。為避免陽光輻射和機械損壞，應在完成噴涂發(fā)泡 72h 內(nèi)鋪設(shè)保護層。鋪設(shè)保護層過程中，應對聚氨酯加以保護，避免機械損傷以及重物撞擊和反復踩踏，運輸細石混凝土時應鋪設(shè)木板。3.10質(zhì)量檢驗和評定（1）聚氨酯保溫防水層應有較平整的表面，泡沫均勻，致密，呈淡黃色，無發(fā)脆、發(fā)軟、脫層、起鼓、開孔現(xiàn)象（下圖為本工程施工效果圖）。（2） 檢查聚氨酯保溫防水層厚度的方法是將直徑 1的鋼針垂直插入，用尺量檢查，厚度允許偏差為-5mm+15mm。（3） 工程完成后，施工單位要提交聚氨酯保溫防水層的主要物理性能 ( 密度、導熱系數(shù)、抗壓強度等 ) 測試報告，質(zhì)量應符合Q/06YHZ021092 標準。（4） 聚氨酯保溫防水保護層的檢驗和評定應根據(jù)所選用的材料按屋面工程技術(shù)規(guī)范 (GB5020794)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。3.11經(jīng)濟效益分析本工程采用現(xiàn)場噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫作為屋面防水材料，簡化了屋面做法，節(jié)省大部分勞動力和時間。勞動力方面可比普通材料節(jié)省40%的人工，施工時間可以節(jié)省50%，運輸費用降低80%。另外采用聚氨酯泡沫保溫節(jié)能效果顯著，經(jīng)有關(guān)專家測算，在一個采暖或制冷周期中