徐 晶

(贵阳铝镁设计研究院有限公司 贵阳 550081)

1 建筑外墙保温材料的重要作用

在建筑物围护结构中,外墙损失的热量最大,占比可达28%左右,其中各部分热损失比例如图1 所示。由此可见,建筑外墙保温对建筑节能起到重要作用,开发有效的保温体系成为了建筑外墙保温的关键。选用导热系数低的保温材料可以降低整个墙体的热损失,不仅起到了良好的保温隔热效果,同时提高了建筑的室内舒适性,从而提高项目的社会效益［1］。

图1 建筑物围护结构中各部分热损失比例图

2 建筑外墙保温材料分类

建筑外墙保温材料分为无机保温材料和有机保温材料两大类。其中,无机保温材料有良好的防火性能,但是保温效果较差,节能效果不能满足要求,主要有:岩棉、水泥珍珠岩和发泡水泥板等。有机保温材料有良好的保温性能,但是防火性能较差,主要有:聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、酚醛泡沫塑料(PF)和硬质聚氨酯泡沫塑料(PUR)等。

2.1 聚苯乙烯泡沫塑料

EPS具有绝热性能好、质轻、吸水率低和价格低等特点,是一种常见的保温隔热材料,在建筑领域内占有一席之地。它的隔热原理是减少冷热区域之间的热流降低热损失,具有一定要的优势［2］。EPS通过溶解、粉碎等方式便于回收利用,对环境污染较小,EPS的回收利用成为目前的研究热点。

2.2 酚醛泡沫塑料

PF是一种新兴的保温隔热材料,与聚苯乙烯泡沫板相比,其具有难燃烧、无毒且易加工等优点,受到人们的关注,发展速度快。酚醛泡沫塑料在发达国家的应用范围广泛,而我国对酚醛泡沫塑料的应用也日益增加。但是,酚醛泡沫塑料具有脆性大、易变形、粉化程度高等缺点,限制其应用范围,要通过共混改性的方法改善其性能［3］。

2.3 硬质聚氨酯泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料在20世纪50年代被研制出来,由于其生产成本低,迅速得以发展。聚氨酯泡沫塑料分为软质泡沫、半硬质泡沫和硬质泡沫三种［4］。其中,硬质聚氨酯泡沫塑料制品热导率低、质轻,保温隔热性能最佳,之后大量用于建筑外墙保温材料中。将硬质聚氨酯泡沫塑料应用于建筑外墙可以起到保温和防水双重功效。

(1)保温性能。硬质聚氨酯泡沫塑料是一种天然的胶黏材料,与墙体材料黏结后形成连续的保温层,1 cm 厚度的硬质聚氨酯泡沫塑料保温效果相当于3倍厚度的传统材料。

(2)防水性能。与其他保温材料相比,硬质聚氨酯泡沫塑料具有导热系数低、体积密度小和粘结性能好等多种优良特性。硬质聚氨酯泡沫塑料的强度高,在外墙保温的墙体结构中可以承受较大的压力,不容易产生裂纹,对墙体的保温时间持续相对较长。另外,硬质聚氨酯泡沫塑料可现场施工,施工造价成本较低,而且后期便于维修处理。硬质聚氨酯泡沫塑料的性能特点具有为:

(1)导热系数低。在目前所有保温材料中,硬质聚氨酯泡沫塑料的热工性能优越,导热系数比聚苯乙烯泡沫塑料低,保温层厚度是聚苯乙烯泡沫塑料一半即可达到同样的保温效果。

(2)体积密度小。硬质聚氨酯泡沫塑料质量轻、硬度高,可以承受一定的荷载,密度一般为35～40 kg/m3,是一种理想的建筑保温材料。

(3)粘结性能好。硬质聚氨酯通过喷枪发泡成型,直接喷涂于墙体,由于具有渗透性和流动性,与墙面基层牢固地粘合在一起,它与金属、木材以及玻璃等可以发生高强度的粘合,粘结强度具体见表1所示。

表1 硬质聚氨酯泡沫塑料与不同材料的粘结强度

3 硬质聚氨酯泡沫塑料建筑外墙保温工艺对比

3.1 干挂法

首先在建筑外墙安装轻钢龙骨架,然后通过锚钉将硬质聚氨酯板材固定于外墙上,类似于石材干挂工艺。干挂法具有板材直接成形、规格尺寸统一、可大批量生产,施工操作简单和受环境影响小等优点［5］。

3.2 粘贴法

通过胶泥将硬质聚氨酯板材固定于外墙上,再铺一层网格布,最后利用聚合物水泥砂浆抹面,类似于聚苯板施工工艺。粘贴法具有板材直接成形、规格尺寸统一、可大批量生产和粘贴表面平整等优点。

3.3 现场浇注法

首先使用模板构建胎模,然后浇注混合料,待硬质聚氨酯混合料固化后拆模,再铺一层网格布,最后利用聚合物水泥砂浆抹面,类似于浇注砼工艺。现场浇注法具有表面平整、整体性好、节约材料成本和不易造成环境污染等优点。

3.4 现场喷涂法

硬质聚氨酯混合料通过高压喷枪喷射只建筑外墙上,待发泡后形成保温层,然后利用聚合物水泥砂浆抹面,最后铺玻纤网或铁丝网,目前该技术比较成熟。硬质聚氨酯泡沫塑料自粘性能良好,无需涂刷基层处理剂,与金属、木材以及玻璃等基层到达100%满粘,抗风揭和抗负风压性能佳。喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料采用整体喷涂施工,一次成型,可以消除“热节”和“冷桥”现象的发生,保温隔热效果好。另外,喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料施工快捷,异型部位无需特殊处理,一套喷涂设备每日可喷涂600 m2,并且喷涂5 min后即可固化,施工效率高。

4 喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑外墙保温中应用的实例分析

4.1 工程概况

雅居园建筑工程位于我国某市,属于节能型住宅。对其所有住宅建筑外墙保温采用喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料节能措施。南北外墙采用60 mm 厚的硬质聚氨酯泡沫塑料保温体系,东西山墙采用80 mm 厚的硬质聚氨酯泡沫塑料保温体系。

4.2 准备工作

4.2.1 材料准备

①聚氨酯。②催化剂、匀泡剂和发泡剂。③耐碱涂塑玻璃纤维网格布。④界面剂。⑤水。

4.2.2 施工准备

(1)在施工前,要对聚氨酯的合格证进行检查,满足国家有关材料标准规定。另外,对界面剂的各项技术指标进行核对,待复试合格后才可以使用。

(2)喷涂前,要检查墙面基层质量,并根据施工环境调试好施工参数和原料加温温度进行试喷。

(3)在聚氨酯里加入适当的催化剂、匀泡剂和发泡剂,制备硬质聚氨酯泡沫塑料。

4.3 施工工艺

4.3.1 喷刷防潮底漆

基层施工面应严格清理,待检查合格后喷刷防潮底漆。预埋管(件)事先安装好,避免喷刷防潮底漆后再安装管线及附件。

4.3.2 喷涂硬泡聚氨酯

第一层硬泡聚氨酯喷涂从角部开始,厚度控制在5 mm 左右,喷枪与墙面相距600 mm。后期进行多遍喷涂,每层厚度控制在15 mm 左右,直至满足喷涂厚度为止。

4.3.3 喷刷界面剂

待喷涂4 h之后,使用滚刷将界面剂涂刷于保温层表面。

4.3.4 贴饼和打点

贴饼和打点是为了找平墙面,具体操作为:

(1)用2 m 杠尺、2 m 托线检查墙面平整度和板墙面垂直度。

(2)选取聚苯板块(5 cm×5 cm)为标准贴饼,粘贴于距楼层顶部、楼层底部、大墙阴阳角约10 cm 处,每间隔1.5 m 粘贴一个。

(3)贴饼之后,垂直度用2 m 托线检查,水平方向的一致性使用拉线检查,最终记录灰饼厚度。

4.3.5 铺设耐碱玻纤网格布

耐碱玻纤网格布事先裁好尺寸,搭接方向顺序为从左到右、从上到下,搭接宽度大于50 mm,阴阳角的搭接宽度大于150 mm。抗裂砂浆的涂抹面积与耐碱玻纤网格布相当,涂抹砂浆饱满度达到100%,厚度控制3～5 mm 左右,如果不跑满时,进行2次涂抹,待涂抹完成后,用铁抹子将抗裂砂浆压入网格布内部。

4.4 施工注意事项

(1)现场喷涂时,要严格遵循天气环境因素,温度在5～40 ℃之间、风力≤3 级以及空气相对湿度≤70%的气候条件下施工,严禁在雨、雪、雾气候条件下施工。

(2)墙体基层要平整、致密、无浮灰、发脆、脱层、起鼓等现象。

(3)控制好硬质聚氨酯泡沫塑料的固化时间,大约15 min左右。

(4)喷涂过程中,为确保保温层与基层黏结牢固,应时刻做好泡沫质量的检查工作。

(5)硬质聚氨酯泡沫塑料施工过程中,施工人员应做好防护工作,严禁现场火种,并做好泡沫飞散的遮挡措施。

(6)施工完毕后,要做注水试验,确保无漏水现象发生。

5 结语

随着能源的需求日益增长,我国建筑行业大力提倡节能和环保产品的应用。发泡塑料材料的使用对建筑外墙保温性能的影响较大,硬质聚氨酯泡沫塑料作为一种高效的保温材料,日益受到建筑业的关注。通过上述的研究,可以看到硬质聚氨酯泡沫塑料符合建筑的使用要求,具有良好的经济效益和社会效益,得出以下结论:

(1)采用现场机械化设备现场喷涂施工成型,具有操作简便、施工效率高、造价低等特点,与传统方法相比,减少了原材料消耗和降低了人工费用。

(2)硬质聚氨酯泡沫塑料采用分层喷涂,并且整体性强,与金属、木材以及玻璃等可以发生高强度的粘合,从整个结构系统上对建筑外墙的保温和渗漏起到了防护作用。

(3)喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料要遵循“设计合理、选材严控、优化施工”等原则,确保达到预计效果。

(4)硬质聚氨酯泡沫塑料作为一种绿色环保材料,为了进一步节约资源,我国应该不断加强硬质聚氨酯泡沫塑料的工业发展,实现发泡塑料的可持续发展之路。