屋面喷涂硬泡聚氨酯的保温防水机理及应用分析

屋面喷涂硬泡聚氨酯的保温防水机理及应用分析

张亮亮王景超马永生

中国建筑第八工程局有限公司天津分公司天津300000

摘要：当前，我国房屋屋面的防水和保温技术一直在不断发展进步。其中喷涂硬泡聚氨酯的应用大大提高了屋面的性能，本文将进行分析。

关键词：屋面防水；保温；喷涂硬泡聚氨酯；特点；应用

1前言

喷涂硬泡聚氨酯材料导热系数极低，既保温又防水，易满足建筑节能要求，是目前实现建筑屋面保温防水一体化的新型节能建筑材料。

2硬质泡沫聚氨酯防水保温屋面的特点

2.1具有可靠的防水功能

硬质聚氨酯是一种结构致密的微孔泡沫体，闭孔率达92%以上，具有光滑的自结皮。因此，具有很高的水蒸气渗透阻和良好的不透水性。在施工中采用直接喷涂成型施工技术，使硬质聚氨酯层成为无接缝壳体，形成完整的不透水层，从根本上杜绝了水沿缝隙渗入的可能性。

2.2保温节能效率高

硬泡聚氨酯材料是结构致密、封闭的非连通孔隙，材料的孔隙率较大，几乎没有对流作用的影响，所以导热系数极低，保温隔热性能甚佳，节能效果明显。据测算，硬泡聚氨酯防水保温一体化材料厚度25mm时，可达到节能50%的要求；当施工厚度达40mm时，可达到国家规定节能65%的要求。在实际工程应用中，相同的建筑，硬泡聚氨酯防水保温复合屋面与传统做法的屋面相比，室内温度冬天可提高5℃～6℃，夏天可降低4℃～5℃。

2.3可靠性高

在传统防水、保温做法中，防水失败了保温就会失效；保温层含水使防水层损坏，从而防水保温系统功能失效。硬泡聚氨酯是一体化材料，由于功能可以兼顾互补，防水和保温性能同时得到保证，大大增强了系统的可靠性。

2.4力学性能好

硬泡聚氨酯表观密度小、比强度高、延伸率大、抗冲击性好、不开裂、适应基材变形能力强。如表观密度为35kg/m3～40kg/m3，其抗压强度在0.2MPa～0.3MPa之间，伸长率平均在10%～14%之间。

3屋面喷涂硬泡聚氨酯的应用分析

3.1配方研究

喷涂硬泡聚氨酯的配方一般为A、B两组分，A组分为含异氰酸酯基的二元或多元有机异氰酸酯，B组分为含活泼氢的聚醚多元醇或聚酯多元醇和发泡助剂等，A、B两组分在现场混合，边施工边发泡。喷涂硬泡聚氨酯的配方设计要点如下：

（1）多元醇：选用相对分子质量为400～800、官能度为3～8的聚醚型多元醇，具体品种为（3～8）羟基聚氧化丙烯醚，也可用多种聚醚搭配使用，一般以其100份为基准。

（2）异氰酸酯：可选用TDI、MDI及PAPI三类，用量为多元醇聚醚的1.3～1.5倍。

（3）发泡剂：以外加物理发泡剂为主，有二氯乙烷、异戊烷等，用量为40份左右。另外可加入少量水。

（4）催化剂：胺类和锡类并用，如N，N一二甲基环己胺、三亚乙基二胺等胺类及二月桂酸二丁基锡催化剂，用量为0.5～5份。

（5）泡沫稳定剂：常用硅油及硅酮类，有有机硅、丙二酮等，用量为0.5～1.5份。改变异氰酸酯类化合物和多元醇的化学特性、结构、分子大小和配比可得到不同性能的聚氨酯泡沫体。在聚醚或异氰酸键上引入卤素、磷、锑等阻燃元素或添加二氯乙基磷酸酯等阻燃剂可得到阻燃硬泡配方。针对低于15℃低温环境下硬泡聚氨酯喷涂不能施工的限制问题，南京初牛科技有限公司制备了一种非热敏催化剂，经试验表明：该催化剂对温度不敏感。通过适当调整配方，采用该催化剂配制的硬泡聚氨酯在环境温度11℃下不仅能施工，而且性能完全满足标准要求，从而解决了施工现场随环境温度降低需增加催化剂用量和硬泡体质量不合格的问题。

3.2施工条件要求

（1）屋面基层

硬泡聚氨酯保温防水层必须在屋面其它设备安装结束，屋面天沟、阴阳角、水落管等节点按规范处理，找平层完工满足屋面排水要求后才能施工。为保证形成的泡沫层厚度均匀且与屋面基层粘结牢固，要求屋面基层表面平整、牢固、干燥、无油污、干净。

（2）环境条件

施工环境温度过低或空气相对湿度过大均会影响发泡反应，尤其是环境温度对聚氨酯发泡影响很大。环境温度高可加快反应速度，泡沫发泡充分，泡沫表层和芯部密度接近；环境温度低，部分反应热会散发到环境中，不但使泡沫成型变慢，收缩率增大，也增加了材料用量。施工时喷涂发泡机将原料混合后以雾化状态喷出，若风速过大将会吹走雾化颗粒和反应热量，不但使产品表面变脆，难以形成均匀壳体，而且泡沫四处飞扬，将造成原料损耗和环境污染。喷涂硬泡聚氨酯施工时要求环境温度≥10℃，以15～30℃为宜，风力不得大于3级，风速在5m/s以下，空气相对湿度宜小于85%。气温过低或雨、雪、雾天气不能进行喷涂，当施工中途下雨、下雪时要采取覆盖措施，风速大于3级时应采取挡风措施。

3.3屋面构造设计

喷涂硬泡聚氨酯屋面保温防水工程应根据工程特点、地区自然条件、使用功能等情况进行构造层次设计。保温防水层的设计厚度，应根据国家和本地区现行建筑节能设计标准规定的屋面传热系数限值进行热工计算确定。在硬泡聚氨酯表面涂刷界面剂、刮涂抗裂聚合物水泥砂浆复合层、涂刷防护涂料或做其它防水层时，为保证粘结紧密，应考虑相邻材料的相容性，不得使用会溶解、腐蚀或与硬泡聚氨酯发生化学反应的材料。硬泡聚氨酯不耐紫外线老化，在阳光长期照射下易粉化影响寿命，因此其表面要设保护层。非上人屋面喷涂Ⅲ型硬泡聚氨酯做保温防水层时，应在其表面涂刷耐紫外线的防护涂料；喷涂Ⅱ型硬泡聚氨酯时，应在其上刮涂3～5mm厚抗裂聚合物水泥砂浆，构成复合保温防水层。抗裂聚合物水泥砂浆层兼有防水和保护层作用，其内部网络结构能承受一定的弹性变形，若受到外力作用碎裂时，因砂浆层厚度较小也不易形成尖锐棱角而破坏结皮层。上人屋面用细石混凝土或块体材料作保护层，因硬泡体表面凹凸不平，硬泡体和细石混凝土的膨胀收缩应力不同，因此在两者间要设置隔离材料。严禁在硬泡体上直接浇筑混凝土做保护层。如某写字楼工程在40mm厚硬泡聚氨酯保温防水层上直接浇筑40mm厚C20混凝土保护层，在混凝土浇筑过程中破坏了结皮层而出现屋面严重渗漏。

3.4喷涂施工

（1）原材料

喷涂硬泡聚氨酯所用的MDI（黑料）一般属于通用料，而组合多元醇（白料）则是各企业根据自己配方混合而成。不同的黑白料配方需要使用与之相匹配的喷涂设备和喷涂参数才能保证硬泡聚氨酯的质量。因此，原材料最好采用同一厂家配套黑白料。

（2）喷涂设备及人员

要采用专用喷涂设备和专业施工人员，施工人员应了解产品及设备使用基本知识，能根据环境变化调节黑白料配比及设备温度和压力。施工前，技术主管人员应根据使用材料及施工环境条件提出施工参数和欲调方案。

（3）施工操作

施工人员要确保黑、白料配比准确，压缩空气压力稳定。喷嘴与施工基面间距宜在800～1200mm，以保证聚氨酯硬泡体厚度均匀又不会使材料飞散。施工要分3～4遍喷涂。一是为及时控制、调整喷涂层厚度，减少收缩影响；二是可增加结皮层，提高防水效果。每遍喷涂厚度宜控制在10～15mm，每遍喷涂间隔时间必须大于20min，上下相邻层喷涂方向要互相垂直。当日施工作业面必须于当日连续喷涂完毕。喷涂施工时周围应采取遮挡措施，避免物料飞散污染环境，并采取有效防火措施。施工完成后20min内严禁站人及行走，应及时做好成品保护；严禁在硬泡体上明火及电焊作业、凿孔打洞、增设构筑物、重物撞击或热熔施工。

4结束语

综上所述，喷涂硬泡聚氨酯以其自身的特性在屋面的防水保温中发挥着越来越重要的作用，也将在更广的范围内得到推广和应用。

参考文献：

[1]沈春林.聚氨酯硬泡防水保温材料[M].北京：中国质检（标准）出版社，2015