浅谈聚氨酯硬泡节能材料用于外墙外保温的研究

时间：2024-05-20

贾海川张晓冬

（聊城大学建筑工程学院山东聊城 252059）

1 聚氨酯硬泡在外墙保温材料的前景

建筑是我国能源大户，建筑能耗在我国能源消费总量中的份额已超过27%，逐渐接近三成，我国建筑面积巨大，但其95%以上是高能耗建筑，因此对建筑进行节能已成为我国实施能源战略、解决能源问题的重要措施。由于建筑外墙部分占了总消耗的1/3以上，因而最重要的是对墙体进行保温，以达到节能的目的。通过对聚氨酯硬泡节能材料在外墙外保温进行研究，可代替传统的高耗能材料，并有助于改善节能墙体的施工工艺，降低其造价，从而真正达到节能的目的。

2 聚氨酯硬泡喷涂外墙的技术优势

聚氨酯硬泡喷涂用于外墙外保温是一项新型建筑节能技术，经过在工程实例中的运用，虽然还有不少需要改进的地方，但这项技术的优势是很明显的。

2.1 导热系数低，保温效果好

聚氨酯硬泡的导热系数为 0.015～0.025W/（m·K），粘结强度高，无须任何胶粘剂和锚固件，是一种天然的胶粘材料，能形成连续的保温层。

2.2 稳定性与耐久性好

聚氨酯材料孔隙率结构稳定，基本上是闭口孔，如此不仅保温性能优良，而且抗冻融、吸声性也好，具有化学的与物理的稳定性。

2.3 有较好的防火性能

聚氨酯在添加阻燃剂后，是一种难燃自熄性的材料，它与胶粉聚苯颗粒浆料复合，组成一个防火体系，能有效地防止火灾蔓延。

2.4 抗湿热性能优良

硬泡聚氨酯材料有优良的防水、隔汽性能，材料不含水，吸水率又很低，能很好地阻断水和水蒸汽的渗透，使墙体保持一个良好、稳定的绝热状况。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，室内温度较高的水蒸汽向室外迁移时由于受到硬泡聚氨酯的阻隔，墙内不可能结露。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汽湿迁移所产生的结露。能耐受当地最严酷的气候及其变化。无论是高温还是严寒的气候，都不会使外保温体系产生不可逆的损害或变形，避免了表面温度变化产生的表面变形使表面出现裂缝。

2.5 对主体结构变形适应能力强，抗裂性能好

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。

2.6 具有良好的施工性能

在硬泡聚氨酯喷涂外保温工程施工是机械化作业，施工速度快、效率高，是其他外保温作业不可比拟的。

2.7 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，耐酸、耐碱、耐热，聚氨酯是无溶剂型的、非氟锂昂型的，因而不会产生有害气体，不会对环境造成危害。

3 外墙保温体系聚氨酯硬泡保温的不足

3.1 聚氨酯硬泡最大特点是受环境影响较大，其生产工艺与产品性能随着环境条件的变化而变化，喷涂聚氨酯硬泡的施工大都是在室外进行的，环境条件差异大，难以控制，这就要求在施工过程中必需根据现场情况及时加以修正；

3.2 施工机械复杂，现场发泡喷涂技术要求较高，施工厚度均匀度差,需要专业的技术人员；施工现场有液珠飘浮空气中，尤其在喷涂成型时，需要通风良好和一定的劳动保护；

3.3 喷涂成型的聚氨酯硬泡表面不平整，若外装饰是平涂涂料，则需要对聚氨酯硬泡进行修整。若在成型后的聚氨酯硬泡上粘接其他材料，最好使用界面处理剂。

4 聚氨酯硬泡产品应用的分析

4.1 对聚氨酯硬泡外墙保温体系造价的认识

建筑物作为一个耐久性消费品，对于应用外墙保温体系的成本而言，应该从一个完整的、长期的实用系统来考虑。保温材料价格只是保温系统成本的一个部分，还要考虑施工工序的多少、施工程度的难易、施工耗材的消耗程度、工程的耐久性、安全性、居住的舒适性等因素。相比之下，采用聚氨酯硬泡保温体系，其整体价格要约高于EPS、XPS等其他外保温系统，但从上面的性能来分析，应用聚氨酯硬泡保温体系后的综合成本价格是非常适宜的。

4.2 对聚氨酯硬泡外墙保温各施工体系优劣势分析

聚氨酯硬泡作为一个外墙外保温体系要进行大规模推广应用，应首推预制板材，因为预制板材产品的质量和规格便于控制，生产和施工不受气候影响，能够保证施工工期，对保温施工人员的聚氨酯硬泡专业技术知识要求低，施工技能容易获得。预制板材系统不建议使用大块泡，因为该系统不仅没有利用聚氨酯硬泡自身良好的黏接力，而且由于切割成片，增加了开孔，影响保温效果。

5 喷涂聚氨酯硬泡外墙外保温工程

在众多聚氨酯硬泡节能建筑工程应用范围中，使用最广泛的当属喷涂聚氨酯硬泡外墙外保温系统。喷涂聚氨酯硬泡外墙外保温系统，是利用喷涂发泡机压力和喷枪混合作用，在施工现场将聚氨酯的液态原料喷涂在墙体基层的外表面。聚氨酯硬泡混合雾料经交联固化后固定在墙体基层，形成硬质闭孔泡沫状的保温层。

为了达到外墙外保温系统整体性能，应保证喷涂聚氨酯硬泡表面采用玻纤网格布或热镀锌网增强等技术处理，使各层间达到结合牢固、防水、防火、保温和使用安全的效果。在该类外墙外保温系统中，常用饰面主要是涂料饰面系统、面砖饰面系统和龙骨外挂饰面板材(如石材、铝塑板等)系统。

5.1 施工工艺流程

制定合理有序的工艺流程不仅可以保证工程质量，还可以缩短施工周期。下图给出了硬泡聚氨酯喷涂外墙外保温施工的工艺流程。整个流程共包括8个步骤，前三步为进行喷涂施工前的准备工作;最后一步为后期的抗裂处理;中间三步为喷涂施工的主体部分。

5.2 施工操作要点

5.2.1 准备工作

喷涂施工前，针对喷涂机具，检查是否正常；检查基层墙面是否符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204和《砌体工程施工质量验收规范》GB50203要求，并对验收合格的基层墙面进行清理，剔除松动和风化的部分，保证墙面平整度在±3mm范围内。在墙面打入膨胀螺栓作为大墙面挂线铁丝的垂挂点，在墙体阴、阳角安装钢垂线，钢垂线距墙体的距离即为保温层的总厚度。挂线完成后，在各层使用2m杠尺检查墙面平整度，再用2m托线板检查墙面垂直度，达到平整度要求后方可施工。对于阴阳角、门窗口以及其他不便进行喷涂施工的区域，通过粘贴聚氨酯预制件进行处理，并达到标准厚度。

5.2.2 保温层喷涂施工

喷涂作业时，应按照使用说明书操作设备，用喷枪或滚刷将聚氨酯防潮底漆分两次均匀喷刷到待施工区域，两次喷刷的间隔时间为2h，并要保证无透底现象;按照说明书中的比例，在异氰酸脂(白料)、多元醇(黑料)中加入适量发泡剂和固定剂，制成聚氨酯硬泡体。喷涂过程中要随时检查喷涂厚度，喷涂完毕后的保温层要按要求进行陈化，才可进行后续施工，界面处理剂、抗裂砂浆等材料应严格按配比及拌制工艺配制，并由专人负责，经试配满足施工可操作性要求后，方可使用，界面处理剂要滚涂均匀。在喷涂过程中，要严格控制喷涂压力，保证喷涂均匀，同时要为喷涂后的区域预留充分的发泡时间。喷涂完成4h后，用喷斗或滚刷均匀地将聚氨酯界面砂浆喷刷于硬泡聚氨酯保温层表面。在以灰饼和冲筋作为基准的基础上，采用抹胶粉聚苯颗粒浆料进行找平层施工，施工时要注意清理落地灰。

5.2.3 抗裂层施工

先将耐碱布铺贴平整，保证没有褶皱，然后抹抗裂砂浆，砂浆的饱满度要求达到100%，同时要抹平并找直。

5.3 注意事项

喷涂施工时的环境温度宜为10～40℃，风速应不大于5m/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。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1.5m；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。喷涂后的聚氨酯硬泡保温层应充分熟化48h～72h后，再进行下道工序的施工。喷涂施工作业时，门窗洞口及下风口宜做遮蔽，防止泡沫飞溅污染环境。喷涂后在进行下道工序施工之前，聚氨酯硬泡保温层应避免雨淋，遭受雨淋的应彻底晾干后方可进行下道工序施工。在做饰面层时，将分格色带不同颜色的涂料表现出来，此做法能保证大墙面抗裂砂浆不开裂。