發(fā)泡塑料在建筑保溫材料中的應(yīng)用

徐 晶

(貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司 貴陽 550081)

1 建筑外墻保溫材料的重要作用

在建筑物圍護結(jié)構(gòu)中,外墻損失的熱量最大,占比可達28%左右,其中各部分熱損失比例如圖1 所示。由此可見,建筑外墻保溫對建筑節(jié)能起到重要作用,開發(fā)有效的保溫體系成為了建筑外墻保溫的關(guān)鍵。選用導(dǎo)熱系數(shù)低的保溫材料可以降低整個墻體的熱損失,不僅起到了良好的保溫隔熱效果,同時提高了建筑的室內(nèi)舒適性,從而提高項目的社會效益［1］。

圖1 建筑物圍護結(jié)構(gòu)中各部分熱損失比例圖

2 建筑外墻保溫材料分類

建筑外墻保溫材料分為無機保溫材料和有機保溫材料兩大類。其中,無機保溫材料有良好的防火性能,但是保溫效果較差,節(jié)能效果不能滿足要求,主要有:巖棉、水泥珍珠巖和發(fā)泡水泥板等。有機保溫材料有良好的保溫性能,但是防火性能較差,主要有:聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、酚醛泡沫塑料(PF)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(PUR)等。

2.1 聚苯乙烯泡沫塑料

EPS具有絕熱性能好、質(zhì)輕、吸水率低和價格低等特點,是一種常見的保溫隔熱材料,在建筑領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。它的隔熱原理是減少冷熱區(qū)域之間的熱流降低熱損失,具有一定要的優(yōu)勢［2］。EPS通過溶解、粉碎等方式便于回收利用,對環(huán)境污染較小,EPS的回收利用成為目前的研究熱點。

2.2 酚醛泡沫塑料

PF是一種新興的保溫隔熱材料,與聚苯乙烯泡沫板相比,其具有難燃燒、無毒且易加工等優(yōu)點,受到人們的關(guān)注,發(fā)展速度快。酚醛泡沫塑料在發(fā)達國家的應(yīng)用范圍廣泛,而我國對酚醛泡沫塑料的應(yīng)用也日益增加。但是,酚醛泡沫塑料具有脆性大、易變形、粉化程度高等缺點,限制其應(yīng)用范圍,要通過共混改性的方法改善其性能［3］。

2.3 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料在20世紀50年代被研制出來,由于其生產(chǎn)成本低,迅速得以發(fā)展。聚氨酯泡沫塑料分為軟質(zhì)泡沫、半硬質(zhì)泡沫和硬質(zhì)泡沫三種［4］。其中,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制品熱導(dǎo)率低、質(zhì)輕,保溫隔熱性能最佳,之后大量用于建筑外墻保溫材料中。將硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料應(yīng)用于建筑外墻可以起到保溫和防水雙重功效。

(1)保溫性能。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是一種天然的膠黏材料,與墻體材料黏結(jié)后形成連續(xù)的保溫層,1 cm 厚度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫效果相當于3倍厚度的傳統(tǒng)材料。

(2)防水性能。與其他保溫材料相比,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有導(dǎo)熱系數(shù)低、體積密度小和粘結(jié)性能好等多種優(yōu)良特性。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的強度高,在外墻保溫的墻體結(jié)構(gòu)中可以承受較大的壓力,不容易產(chǎn)生裂紋,對墻體的保溫時間持續(xù)相對較長。另外,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料可現(xiàn)場施工,施工造價成本較低,而且后期便于維修處理。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的性能特點具有為:

(1)導(dǎo)熱系數(shù)低。在目前所有保溫材料中,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的熱工性能優(yōu)越,導(dǎo)熱系數(shù)比聚苯乙烯泡沫塑料低,保溫層厚度是聚苯乙烯泡沫塑料一半即可達到同樣的保溫效果。

(2)體積密度小。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料質(zhì)量輕、硬度高,可以承受一定的荷載,密度一般為35～40 kg/m3,是一種理想的建筑保溫材料。

(3)粘結(jié)性能好。硬質(zhì)聚氨酯通過噴槍發(fā)泡成型,直接噴涂于墻體,由于具有滲透性和流動性,與墻面基層牢固地粘合在一起,它與金屬、木材以及玻璃等可以發(fā)生高強度的粘合,粘結(jié)強度具體見表1所示。

表1 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料與不同材料的粘結(jié)強度

3 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料建筑外墻保溫工藝對比

3.1 干掛法

首先在建筑外墻安裝輕鋼龍骨架,然后通過錨釘將硬質(zhì)聚氨酯板材固定于外墻上,類似于石材干掛工藝。干掛法具有板材直接成形、規(guī)格尺寸統(tǒng)一、可大批量生產(chǎn),施工操作簡單和受環(huán)境影響小等優(yōu)點［5］。

3.2 粘貼法

通過膠泥將硬質(zhì)聚氨酯板材固定于外墻上,再鋪一層網(wǎng)格布,最后利用聚合物水泥砂漿抹面,類似于聚苯板施工工藝。粘貼法具有板材直接成形、規(guī)格尺寸統(tǒng)一、可大批量生產(chǎn)和粘貼表面平整等優(yōu)點。

3.3 現(xiàn)場澆注法

首先使用模板構(gòu)建胎模,然后澆注混合料,待硬質(zhì)聚氨酯混合料固化后拆模,再鋪一層網(wǎng)格布,最后利用聚合物水泥砂漿抹面,類似于澆注砼工藝。現(xiàn)場澆注法具有表面平整、整體性好、節(jié)約材料成本和不易造成環(huán)境污染等優(yōu)點。

3.4 現(xiàn)場噴涂法

硬質(zhì)聚氨酯混合料通過高壓噴槍噴射只建筑外墻上,待發(fā)泡后形成保溫層,然后利用聚合物水泥砂漿抹面,最后鋪玻纖網(wǎng)或鐵絲網(wǎng),目前該技術(shù)比較成熟。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料自粘性能良好,無需涂刷基層處理劑,與金屬、木材以及玻璃等基層到達100%滿粘,抗風(fēng)揭和抗負風(fēng)壓性能佳。噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料采用整體噴涂施工,一次成型,可以消除“熱節(jié)”和“冷橋”現(xiàn)象的發(fā)生,保溫隔熱效果好。另外,噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料施工快捷,異型部位無需特殊處理,一套噴涂設(shè)備每日可噴涂600 m2,并且噴涂5 min后即可固化,施工效率高。

4 噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在建筑外墻保溫中應(yīng)用的實例分析

4.1 工程概況

雅居園建筑工程位于我國某市,屬于節(jié)能型住宅。對其所有住宅建筑外墻保溫采用噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料節(jié)能措施。南北外墻采用60 mm 厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫體系,東西山墻采用80 mm 厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫體系。

4.2 準備工作

4.2.1 材料準備

①聚氨酯。②催化劑、勻泡劑和發(fā)泡劑。③耐堿涂塑玻璃纖維網(wǎng)格布。④界面劑。⑤水。

4.2.2 施工準備

(1)在施工前,要對聚氨酯的合格證進行檢查,滿足國家有關(guān)材料標準規(guī)定。另外,對界面劑的各項技術(shù)指標進行核對,待復(fù)試合格后才可以使用。

(2)噴涂前,要檢查墻面基層質(zhì)量,并根據(jù)施工環(huán)境調(diào)試好施工參數(shù)和原料加溫溫度進行試噴。

(3)在聚氨酯里加入適當?shù)拇呋瘎?、勻泡劑和發(fā)泡劑,制備硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

4.3 施工工藝

4.3.1 噴刷防潮底漆

基層施工面應(yīng)嚴格清理,待檢查合格后噴刷防潮底漆。預(yù)埋管(件)事先安裝好,避免噴刷防潮底漆后再安裝管線及附件。

4.3.2 噴涂硬泡聚氨酯

第一層硬泡聚氨酯噴涂從角部開始,厚度控制在5 mm 左右,噴槍與墻面相距600 mm。后期進行多遍噴涂,每層厚度控制在15 mm 左右,直至滿足噴涂厚度為止。

4.3.3 噴刷界面劑

待噴涂4 h之后,使用滾刷將界面劑涂刷于保溫層表面。

4.3.4 貼餅和打點

貼餅和打點是為了找平墻面,具體操作為:

(1)用2 m 杠尺、2 m 托線檢查墻面平整度和板墻面垂直度。

(2)選取聚苯板塊(5 cm×5 cm)為標準貼餅,粘貼于距樓層頂部、樓層底部、大墻陰陽角約10 cm 處,每間隔1.5 m 粘貼一個。

(3)貼餅之后,垂直度用2 m 托線檢查,水平方向的一致性使用拉線檢查,最終記錄灰餅厚度。

4.3.5 鋪設(shè)耐堿玻纖網(wǎng)格布

耐堿玻纖網(wǎng)格布事先裁好尺寸,搭接方向順序為從左到右、從上到下,搭接寬度大于50 mm,陰陽角的搭接寬度大于150 mm。抗裂砂漿的涂抹面積與耐堿玻纖網(wǎng)格布相當,涂抹砂漿飽滿度達到100%,厚度控制3～5 mm 左右,如果不跑滿時,進行2次涂抹,待涂抹完成后,用鐵抹子將抗裂砂漿壓入網(wǎng)格布內(nèi)部。

4.4 施工注意事項

(1)現(xiàn)場噴涂時,要嚴格遵循天氣環(huán)境因素,溫度在5～40 ℃之間、風(fēng)力≤3 級以及空氣相對濕度≤70%的氣候條件下施工,嚴禁在雨、雪、霧氣候條件下施工。

(2)墻體基層要平整、致密、無浮灰、發(fā)脆、脫層、起鼓等現(xiàn)象。

(3)控制好硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的固化時間,大約15 min左右。

(4)噴涂過程中,為確保保溫層與基層黏結(jié)牢固,應(yīng)時刻做好泡沫質(zhì)量的檢查工作。

(5)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料施工過程中,施工人員應(yīng)做好防護工作,嚴禁現(xiàn)場火種,并做好泡沫飛散的遮擋措施。

(6)施工完畢后,要做注水試驗,確保無漏水現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)語

隨著能源的需求日益增長,我國建筑行業(yè)大力提倡節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)品的應(yīng)用。發(fā)泡塑料材料的使用對建筑外墻保溫性能的影響較大,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料作為一種高效的保溫材料,日益受到建筑業(yè)的關(guān)注。通過上述的研究,可以看到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料符合建筑的使用要求,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益,得出以下結(jié)論:

(1)采用現(xiàn)場機械化設(shè)備現(xiàn)場噴涂施工成型,具有操作簡便、施工效率高、造價低等特點,與傳統(tǒng)方法相比,減少了原材料消耗和降低了人工費用。

(2)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料采用分層噴涂,并且整體性強,與金屬、木材以及玻璃等可以發(fā)生高強度的粘合,從整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上對建筑外墻的保溫和滲漏起到了防護作用。

(3)噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料要遵循“設(shè)計合理、選材嚴控、優(yōu)化施工”等原則,確保達到預(yù)計效果。

(4)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料作為一種綠色環(huán)保材料,為了進一步節(jié)約資源,我國應(yīng)該不斷加強硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的工業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)發(fā)泡塑料的可持續(xù)發(fā)展之路。