硬泡聚氨酯防水保温一体化材料在坡屋面中的应

摘　要：中国科学院西苑医院改扩建工程（一期）屋面为挂小青瓦坡屋面，需要在屋面结构板上预埋Φ10钢筋头，钢筋头中距900mm，双向设置，造成屋面防水、保温施工操作不方便，如何确保防水保温效果是难点，采用硬泡聚氨酯防水保温一体化材料，现场喷涂施工成功解决了钢筋头部位的防水、保温问题。

关键词：坡屋面；钢筋头；硬泡聚氨酯防水保温一体化材料
　　传统的屋面保温材料多采用挤塑聚苯板，屋面防水材料多采用卷材防水，但遇到预埋外露钢筋头的坡屋面，上述两种做法均有很大弊端，屋面结构板预留外露的钢筋头会导致保温板和防水卷材损坏，且损坏处因为钢筋头突出不易修补，且每个补丁都是防水和保温的薄弱环节；挤塑聚苯板在铺贴过程中也会被突出的钢筋头损坏，造成一个个的窟窿，泡沫乱飘造成环境污染，聚苯板之间的缝隙也会成为冷桥，影响保温效果。
　　作为防水保温一体化材料，现场喷涂硬泡聚氨酯克服了传统材料防水的不保温、保温的不防水、防水层一旦渗漏保温层失效等弊病。与其他单一防水或保温材料相比硬泡聚氨酯具有明显的优势：硬泡聚氨酯具有一材多用的功能，同时具备防水、保温、隔音等诸多功能，保温性能优良，是国内建材中导热系数最小、热阻值最高的保温材料之一，具有理想的不透水性。采用现场喷涂法施工达到防水保温层连续无接缝，防水抗渗性能优异。
　　结合我们在实际工程中的应用，现介绍一下硬泡聚氨酯防水保温一体化材料在坡屋面防水保温设计中的应用情况。
1  工程概况
　　中国科学院西苑医院改扩建一期工程为医院综合楼，工程位于北京市海淀区西苑操场1号西苑医院院内，综合楼为框架剪力墙结构，地下2层，地上3层，檐口高度14m，建筑面积28866m2。因为紧邻圆明园和颐和园，要求设计仿古屋面，坡屋面上预埋Φ10钢筋头用来挂小青瓦和琉璃瓦，具体做法参照图集08BJ1-1，10-PU，直接在屋面板结构上喷涂硬泡聚氨酯，再铺挂琉璃瓦。屋面防水等级Ⅰ级，设计使用年限25年，坡屋面防水、保温设计喷涂55mm厚Ⅲ型硬泡聚氨酯防水保温一体化材料，无其它防水层（根据图集08BJ1-1，P404第3行，采用保温防水一体化硬泡聚氨酯可不另加防水层）。
2  硬泡聚氨酯防水保温一体化材料介绍
2.1  硬泡聚氨酯的发展历史
　　建筑业用聚氨酯硬泡体保温材料是聚氨酯工业的一个重要分支，其特点是一材多用，同时具备保温、防水等功能。该类产品自20世纪60年代在欧洲建筑业应用以来已有40年历史，生产工艺比较成熟，耐用年限长达30年。一些国家还通过立法把聚氨酯作为建筑业指定的保温防水用材。近年来，随着我国建筑节能市场的迅速发展，硬泡聚氨酯体保温产品在建筑保温防水领域得到了广泛的应用，已成为主导市场的保温节能产品之一。
　　目前硬泡聚氨酯防水保温一体化材料在国内建筑业的应用尚处于初始阶段。可喜的是，为加快建筑保温材料的革新，促进硬泡聚氨酯在建筑节能领域的推广应用，建设部科学司专门成立了“聚氨酯建筑节能应用推广工作组”,以推进硬泡聚氨酯保温防水材料在国内建筑节能行业的应用。
2.2  硬泡聚氨酯的保温、防火性能好
　　硬泡聚氨酯（简称PU硬泡）是由聚醚多元醇（简称A料）和异氰酸酯（简称B料）中加入适量发泡体和固化剂等添加剂，经化学反应后产生闭孔率不低于95%的聚氨酯硬泡体聚合物，导热系数≤0.224W/（m·K），仅为EPS发泡聚苯板导热系数的一半，节能效果非常好。喷涂厚度40mm就能达到国家规定节能65%的要求。材料密度≥55Kg/m3,压缩性能≥300kPa，尺寸稳定性（70℃，48h）≤1%，吸水率≤1%，不透水。掺加一定比例阻燃剂后硬泡聚氨酯材料的防火性能良好，自身燃烧性能可达到B1级，属于热固性保温材料，遇火不熔化，表面形成致密碳化层，无燃烧滴落物，具有较好的阻火性能。硬泡聚氨酯表面抹20mm厚砂浆保护层后形成的复合聚氨酯板，送国家建筑材料检测中心做试验，根据GB8624-2006建筑材料燃烧性能分级方法，燃烧性能级别可达到A2级（非匀质制品）。
2.3  硬泡聚氨酯的防水性能优良
　　聚氨酯硬泡体连续致密的表皮和95%的高强度互联壁闭孔，具有理想的不透水性。采用现场喷涂法施工达到防水保温层连续无接缝，形成无缝屋盖保温壳体，防水抗渗性能优异。根据《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》GB50404-2007附录A 硬泡聚氨酯不透水性试验方法，0.2MPa,30min不透水。硬泡聚氨酯在低温-50℃情况下不脆裂，在高温+150℃情况下不流淌，不粘接，可正常使用，抗老化强度的温度范围大，优于一般卷材防水。根据图集08BJ1-1，P366第11行，喷涂厚度不小于40mm可以作为两道防水层。现场喷涂施工可以很好克服钢筋头等突出屋面构件造成的影响。
2.4  硬泡聚氨酯的自粘结强度高
　　粘结传统保温板施工中常见有开裂、空鼓和容易脱落等通病，但硬泡聚氨酯是把A料和B料经过现场喷涂设备在枪口撞击产生雾化状喷至干燥、平整的砼基层表面，雾化状的液体落到基层面后3～5s内起发成泡沫状；由于液体物料具有流动性、渗透性，可进入到屋面基层空隙中发泡，聚氨酯硬泡粘结强度≥100KPa，有优良的自粘性能，现场高压喷涂发泡时能渗入主体结构缝隙并与基层基面粘成一体，并起到密封空隙的作用。抵抗风揭能力强，其粘结强度超过硬泡聚氨酯本身的撕裂强度，其抗裂性能良好，不易发生脱层，同时避免了屋面水沿层面缝隙渗透。
2.5  环保性能好
　　采用无氟发泡技术，无毒、无污染、无刺激性、无霉变、无生物寄生，环保性能好。另外，使用寿命长，维护少，并且从设计、施工、翻修到再利用和最终废弃的整个期间产生的废料最少，从全寿命周期内比较是最环保的防水保温材料。
2.6  施工速度快
　　硬泡聚氨酯是现场喷涂发泡成型，工艺设备简单，操作方便，能够在任何复杂的屋面施工作业，同时完成防水保温施工。而传统做法是两道工序分开，需要先施工防水及保护层再铺贴保温层或者先施工保温及保护层再施工防水层，工序间存在技术间歇导致施工工期变长；防水卷材热熔法施工3人一组，每天能施工200m2左右。硬泡聚氨酯喷涂施工一般由3人一组操作一套设备，在晴朗天气每组每天可喷涂1000m2左右，比铺设传统防水和保温材料（考虑工序间技术间歇）工效提高十倍以上。
3  施工准备及施工要点
3.1  施工环境条件
　　施工现场的大气温度不宜低于10°，空气相对温度不宜小于85%，否则会影响工程

质量，降低施工效率和固化时间；风力应小于3级，否则聚氨酯硬泡体泡沫在风力作用下会四处飞扬，无法保证聚氨酯硬泡体喷涂层表面呈现连续的均匀的喷涂波纹。严禁在雨天、雪天施工。
3.2  主要机械及人员准备
　　坡屋面面积6000m2,3d内完成喷涂，需要准备2台DF-Ⅲ型聚氨酯发泡机，供料泵4支，喷枪2把及配套软管。按照3人操作一套设备考虑，需分包队伍项目经理、技术负责人、材料员、质检员和安全员各1名，需工人6名。
3.3  基层清理
　　基层表面应平整、牢固、干燥（含水率＜8%），无油污。施工前必须将基层上的尘土、砂粒、碎石、杂物、油污和砂浆突起物等清除干净。
3.4  局部细节处理
　　坡屋面只有外露的钢筋头需要单独处理，因钢筋头容易生锈，且在挂瓦过程中容易被扰动，需要在钢筋头上及根部四周涂刷一层聚氨酯涂料，这样可以完全解决此部位的渗水问题。
3.5  喷涂聚氨酯
　　1) 试喷涂：聚氨酯喷涂前对专用设备进行检查、调试，严格控制A料、B料及添加剂的配合比，并进行试喷，确认无问题后喷涂三块500mm×500mm×55mm的试块，对材料的性能进行检测，合格后展开施工。
　　2) 第一层喷涂：喷涂应从屋面结构边开始，由远到近，喷涂倾斜角应保持在450～600左右，喷枪距作业面的距离≤500mm，喷枪移动速度均匀。第一层施工厚度宜控制在10mm左右，喷涂作业后的20min内，严禁上人行走或受压，充分保证聚氨酯的发泡、稳定及固化。
　　3) 第二层喷涂：第二层施工应在第一层硬泡聚氨酯固化后进行，喷涂施工与第一层相互垂直，同时填补第一层硬泡聚氨酯的施工缺陷。
　　4) 第3、4、5层施工方法同上，直到达到设计厚度。
　　5) 施工厚度控制：大面积施工前先喷涂同配比的硬泡聚氨酯，做成55mm厚圆饼作为施工厚度参照物，控制最终的施工厚度，圆饼可以与后喷涂硬泡聚氨酯完全融合在一起。圆饼参照物按照间距3m梅花形布置，可以有效控制施工厚度。
3.6  清洗发泡设备
　　喷涂作业完毕，应先关闭供料泵，停止送料，用压缩空气清理干净残留在设备中的物料，再清理喷枪。
3.7  保护层施工
　　硬泡聚氨酯验收合格后，施工20mm厚聚合物水泥砂浆保护层。
4  质量验收
4.1  检验批划分
　　根据《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》GB50404-2007，每500～1000m2划分为一个检验批，不足500 m2也应划分为一个检验批；每个检验批每100 m2应抽查一处，每处不得小于10 m2。细部构造应全数检查。
4.2  主控项目验收
　　1) 硬泡聚氨酯及其配套辅助材料必须符合设计要求。检查方法：检查出厂合格证、质量检验报告和现场复验报告。
　　2) 不得有渗漏水和积水现象。检查方法：淋水试验。
　　3) 硬泡聚氨酯厚度必须符合设计要求。检查方法：钢针插入和检测检查。
4.3 一般项目验收
　　1) 硬泡聚氨酯应与基层粘结牢固，表面不得有破损、脱层、起鼓、孔洞及裂缝。检查方法：观察检查。
　　2) 抗裂聚合物水泥砂浆应与硬泡聚氨酯粘结牢固，不得有空鼓、裂纹、起砂等现象。检查方法：观察检查。
　　3) 硬泡聚氨酯表面平整度，允许偏差为5mm。检查方法：用1m直尺和楔形塞尺检查。
5  安全文明施工及成品保护措施
　　1) 坡屋面四周先做好1200mm高的钢管围挡防护，防止人员高处坠落。
　　2) 操作人员应按规定配戴安全帽及必要的防护工具。
　　3) 禁止高空抛掷物体，严防高空坠落物体打击。高空上下料时要捆绑牢固，下边设专人看护。
　　4) 施工现场严禁吸烟。
　　5) 严禁施工人员穿拖鞋、钉鞋，应穿平底防滑鞋。
　　6) 认真做到“工完料净场清”，及时清理现场，保护工地整洁。废弃物要集中起来，统一处理。
　　7) 硬泡聚氨酯施工完毕后，严禁在屋面上凿孔打洞，增设构筑物。
6  结语
　　我国应用硬泡聚氨酯防水保温一体化材料起步较晚，1997年才从德国引进技术和设备，开始推广应用。但经过近几年国家加大对硬泡聚氨酯的研究和推广应用，修订《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》，扶持此领域企业发展等措施，硬泡聚氨酯防水保温一体化材料已经实现国产化，并达到了国外先进技术水平，降低了成本。技术的提高和成本的降低为国内大面积推广应用硬泡聚氨酯防水保温一体化材料奠定了基础。
　　硬泡聚氨酯防水保温一体化材料不仅施工成本低，施工速度快，其应用带来的节能等社会效益巨大。据有关专家分析，到2020年，如果城镇建筑全部达到节能标准，每年可节省3.35亿t标准煤；空调高峰负荷可减少8000万kW，相当于我国从1988年到2002年5年新增电力容量的总和，或4.5个三峡大坝的发电量，或相当于每年国家可以节省电力建设投资1万亿元。
　　硬泡聚氨酯也可以应用于平屋面，但平屋面Ⅰ级防水需要再增加一道防水，并需要处理好女儿墙、管根等节点做法。在坡屋面上处理外露钢筋头部位的防水和保温，硬泡聚氨酯的应用更有优势，其效果是其它材料所不能达到的。
　　综合楼投入使用一年多了，屋面防水保温效果良好，硬泡聚氨酯防水保温一体化材料有大面积推广价值。希望大家能更多地了解硬泡聚氨酯防水保温一体化材料，以后有越来越多的工程采用这种先进的防水保温材料。
　　
参考文献：
[1]  08BJ1-1 工程做法[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]  GB50404-2007 硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范[S].北京：中国计划出版社，2007.
[3]  GB8624-2006 建筑材料燃烧性能分级方法[S].北京： 中国标准出版社，2006.
[4]  袭著昆.加快推广硬泡聚氨酯防水保温一体化屋面体系[J].中国建筑防水，2005(10)：4-6.
[5]  李自明.硬泡聚氨酯材料的正确选用[J].中国建筑防水，2006(11)：42-44.
作者介绍:邱立臣，中国建筑第八工程局有限公司项目总工程师，一级建造师。

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