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摘要：本文在聚氨酯的概念及其应用领域的基础上，阐述了硬泡聚氨酯喷涂外墙外保温系统的特点和优点，系统研究分析了硬泡聚氨酯现场喷涂外墙外保温技术的体系构造、施工工艺。
关键词：外墙外保温聚氨酯硬泡喷涂工艺流程
前言
一个好的外保温系统，应具备良好的保温隔热性能、长久的应用寿命、良好的承载性和防火性。构成外保温系统的材料要互相配套，保温材料导热系数要低，系统的抗裂、防火、拒水、透气、黏结性能、耐候性、耐久性、抗震和抗风压能力都要尽可能的高。硬泡聚氨酯喷涂在外墙保温的应用无疑使我国外墙外保温技术进入了一个新的阶段，其材料本身的特点以及系统构造的许多特点和优势弥补了很多其他保温材料及系统无法消除的漏洞，从真正意义上实现了保温节能的作用，也推动了建筑外墙外保温技术的发展。
一、聚氨酯与建筑节能
1、聚氨酯的概念
聚氨酯（PU）是聚氨基甲酸脂的简称。一般聚氨酯由多异氰酸酯与多元醇化合物相互作用而成。经过60多年的发展，聚氨酯已成为一种重要的合成树脂产品。聚氨酯的可发泡性、弹性、耐磨性、粘结性、耐高低温性、耐溶剂性、耐生物老化性等优良性能，使其广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工纺织等部门，其中产量最大的是聚氨酯泡沫塑料。
2、硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑领域的应用及优点
聚氨酯硬泡喷涂用于外墙保温是一项新型建筑节能技术，已经在很多工程中应用，虽然还有不少需要改进的地方，但这项技术的优势是明显的。现在世界上很多国家对房屋建筑能量消耗都有明确的规定，这也促进了聚氨酯硬泡在建筑节能中的应用,一些国家在建筑方面的耗用量已经居总量的首位。而在我国建筑业, 聚氨酯硬泡仅在屋面隔热防水、冷库、大棚、粮库等保温方面有一定应用，真正在外墙保温领域的应用较少。随着经济的发展，建筑节能工作的进一步深入，聚氨酯硬泡以其优良的保温性能，理应在建筑节能领域占据一席之地。其优良的性能表现为：
2.1保温效能好
聚氨酯硬泡是一种高分子热固型聚合物，是优良的保温材料，其热导率为0.015—0.025 W/（m?K），为墙体保温技术的发展提供了一种优良的材料。由于聚氨酯硬泡喷涂墙体材料粘结强度高，无需胶粘剂和锚固件，是一种天然的胶粘材料，能形成连续的保温层，保证了保温材料与墙体的共同作用并有效阻断热桥。
2.2稳定性强
硬泡喷涂聚氨酯与基层墙体牢固结合，是保证外保温层稳定性的基本前提。硬泡聚氨酯喷涂外保温体系能抵挡在当地最不利的温度和湿度条件下，承受风力、自重以及正常碰撞等各种内外力相结合的负载，保温层仍不与基层分离、脱落以及在潮湿状态下保持稳定。
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，燃烧时会出现表面炭化,与胶粉聚苯颗粒浆料复合后，组成一个无空腔的防火体系，能有效的防止火灾蔓延。
2.4 抗湿热性能好
硬泡聚氨酯材料有优良的防水、隔汽性能，材料不含水，吸水率低，能很好的阻断水和水蒸气的渗透，使墙体保持一个良好、稳定的绝热状态。
2.4.1 水密性好
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。硬泡聚氨酯喷涂外保温墙体的表面无接缝处、孔洞周边、门窗洞口周围等处严密，使其具有良好的防水性能，避免雨水进入内部造成危险。国外许多工程的实践证明，吸水的面层或者面层中存在缝隙，在雨水渗入和严寒受冻的情况下，容易遭受冻坏。
2.4.2 耐气候变化性能强
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，外墙外表面温度的剧烈变化（达50度），例如在经过较长时间的曝晒后突然降下阵雨，或者在曝晒后进行遮阴，产生类似上述温差时，对外墙表面都不会造成损害。如此就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抗变形适应能力强，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、干湿变形等作用下，不易发生裂缝，有效的保证体系的稳定性、耐久性。当所附着的主体结构产生正常变形，硬泡聚氨酯喷涂外保温体系符合逐层柔性渐变、逐层释放应力的原则，因而不会产生裂缝或脱落。
2.6 耐撞击性能强
硬泡聚氨酯是一种强度比较高的材料，作为保温材料其性能优于发泡聚苯、岩锦等材料，抵抗外力的能力也较强。硬泡聚氨酯喷涂复合胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系，能承受正常的人体及搬运物品产生的碰撞，在经受一般性的碰撞时，不会对外保温体系造成损害。
二、体系构造及施工工艺
1、系统构造
聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温系统是由聚氨酯防潮底漆层、聚氨酯硬泡喷涂保温层、胶粉聚苯颗粒砂浆找平层、玻纤网格布抗裂砂浆保护层及涂料饰面层组成.如外墙用外墙砖饰面，则抗裂砂浆保护层必须使用镀锌钢丝网。
2、施工工艺
2.1基层处理外墙保温层施工前，应先吊大墙垂直线，若墙体垂直偏差大于1cm，则应该用普通水泥砂浆进行找平。此外，须将墙面上杂物清理干净。
2.2涂刷聚氨酯防潮底漆用滚刷将聚氨酯防潮底漆涂刷均匀，无刷漏现象，房潮底漆涂刷厚度为15mm左右。
2.3保温层施工前的准备
2.3.1大面积喷涂外墙外保温时必须挂控制线或冲筋以控制保温层的厚度及垂直度。
2.3.2对于墙面宽度大于2m处，需另加水平控制线。
2.3.3聚氨酯喷涂前用塑料薄膜等将门窗、脚手架等非涂物进行遮挡、保护起来。
2.4保温层施工
2.4.1聚氨酯喷涂时应多遍完成，每次喷涂厚度应控制在10mm以内。
2.4.2对于阴阳角部分用铝合金尺遮挡直接进行喷涂做出直角。
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2.4.3当聚氨酯喷涂达到10mm厚时,按500mm间距梅花状分布插定厚度标杆,密度宜控制在4-5支/m2,然后继续喷涂无溶剂硬泡聚氨酯,至标杆头被材料覆盖为止。
2.4.4保温层喷涂20分钟以后用裁纸刀等工具清理、修整遮挡、保护部位以及超过垂直控制线控制厚度的突出部分。
2.5界面处理保温层喷涂4小时之内做界面砂浆处理，界面砂浆可用滚子均匀的涂于硬聚氨酯保温层上。
2.6胶粉聚苯颗粒找平层施工
2.6.1胶粉聚苯颗粒找平层施工前，吊控制线、套方做口，胶粉聚苯颗粒找平层厚度控制在20mm之内。应分两遍施工，每遍间隔在24小时以上。第二遍操作时应达到冲筋厚度并用大杠挫平，用抹子局部修补平整，30分钟后用抹子赶快抹墙，用托线尺检测后达到验收标准。
2.6.2找平层固化干燥后放可进行抗裂层的施工。
2.7抗裂砂浆施工
2.7.1 先在保温层外抹第一遍抗裂砂浆，厚度为3-4mm。
2.7.2膨胀螺丝固定镀锌钢丝网片，特别是在阴阳角的位置必须采用整副钢丝网片，网片不得在阴阳角搭接，钢丝网片必须进入外门窗洞150mm。对于外墙贴外墙砖的保温层，膨胀螺丝的个数必须大于6个，随着层数的增加，螺丝的个数也应相应增加。
2.7.3在镀锌钢丝网片外侧抹5-5mm厚抗裂砂浆，抗裂砂浆抹完后外墙的垂直度及平整度必须达到贴外墙砖的要求。
2.8饰面层施工对于高层建筑，外墙砖的粘贴必须采用专用的外墙砖黏结剂。
2.9细部节点处理
2.9.1 外墙喷涂施工尽量安装好阳台、外窗副框，根据窗框确定喷涂的细部位置，若窗框安装不及时甩口，最后处理门窗口的位置。对于门窗口可根据不同的形式进行处理。
三、施工过程
1、聚氨酯硬泡保温层施工过程
聚氨酯保温层采用现场喷涂发泡成型的施工工艺，喷涂成型的聚氨酯硬泡保温层由均匀细腻的泡沫层与极薄坚硬的表皮层构成，平均密度为40-50kg/m3,成型的保温层热导率小，平均为0.025W/（m?K），机械强度高、吸水率低，与基层墙体粘结强度高。影响喷涂发泡质量的因素主要有：
1.1墙体基层因素。建筑物外墙被涂表面要无秽土、无油污、无潮气、无凹凸不平物等，必要时，应先进行清洗、清理、剔除。
1.2环境温度与墙体表面温度的影响。喷涂聚氨酯发泡比较合适的温度范围是10-35℃。温度低于10℃，泡沫易从墙体上脱落、起鼓，并且泡沫密度明显增大，浪费原材料；温度高于35℃，发泡剂损耗太大，同样影响发泡效果。
1.3水分对喷涂发泡的影响。由于聚氨酯原材料中成与水发生反应易使聚氨酯硬泡脆性增大，严重时，影响聚氨酯硬泡与物体表面的黏结性，因此建筑物外墙喷涂聚氨酯硬泡施工前，应先刷一道聚氨酯防潮底漆，以消除水及水汽的影响，雨天严禁施工。
1.4 风的影响。聚氨酯硬泡喷涂施工都在室外进行，当风速超过5m/s时，发泡过程中的损失太大，原料损耗过大，成本增加，并且喷涂时雾化的液滴易随风飞散，对环境造成污染，因而当风速过大时，不宜施工。
1.5喷涂厚度因素。喷涂聚氨酯硬泡时，一次喷涂的厚度对质量、成本也有很大的影响。聚氨酯喷涂外墙外保温施工时，一次喷涂厚度过大，保温层密度变小，不能满足要求，而且平整度难以控制，一次喷涂厚度过小，保温层密度有可能增大，浪费原材料，增加成本。
1.6喷涂距离与角度因素。一般情况下，喷涂聚氨酯硬泡外墙外保温的作业平台为脚手架或吊蓝，为获得良好的发泡质量，使喷枪保持一定的角度与喷涂距离也很重要，通常正常的喷枪角度宜控制在70°—90°，喷枪与被喷物间距保持在0.8-1.0m为宜。
1.7聚氨酯硬泡保温层界面处理因素。喷涂聚氨酯硬泡达到要求厚度后，约0.5h后就可进行界面处理，既涂刷聚氨酯界面砂浆，一般涂刷界面砂浆的时间不超过4小时。这是因为发泡0.5h后，聚氨酯硬泡强度基本达到最佳强度的80%以上，尺寸变化率小于1%，聚氨酯硬泡已经处于相对温度的状态，适宜尽早保护起来，聚氨酯界面砂浆涂刷24h终凝后即可进行抹平工序的施工。
2、胶粉聚苯颗粒找平层施工过程研究
2.1 抹灰周期的确定。抹灰周期是指聚氨酯硬泡完成后，稳定多长时间后进行抹灰找平，聚氨酯硬泡喷涂由于是在现场发泡成型，抹灰周期太短，聚氨酯硬泡成型过程化学反应还不完全，一些物理和化学性质还不稳定，主要是线尺寸不稳定，强度较低等。考虑到聚氨酯界面剂的干燥时间，确定发泡成型24h后进行抹灰施工。
2.2 抹灰工艺的确定。由于聚氨酯硬泡保温层吸水率低，虽经过界面处理，但界面剂厚度只有1-2mm左右，改变不了保温层表面吸水率低的性质，因此，胶粉聚苯颗粒保温浆料抹灰时，虽然只有薄薄的20mm厚，但扔需分两遍施工，头一遍抹灰厚度以5-10mm，干燥24h后，再进行第二遍抹灰，完成后再用杠尺刮平，用抹子局部修补平整，因为第一遍抹灰厚度不宜超过10mm，主要是为了避免基层不吸水造成抹灰层出现空鼓现象，影响找平层施工质量。
3、抗裂砂浆、外墙砖做法施工过程研究
3.1外墙粘贴外墙砖的工程要求在抗裂砂浆时必须挂镀锌钢丝网，提高外保温层的抗拉拔强度。此外，为了保证外墙砖的粘接质量，抗裂沙浆面层要进行横向扫毛处理。
3.2外墙砖粘接采用专用的黏结剂和勾缝剂，并且在竖向一定距离设置分格缝，在上下层楼板设置20mm的分格缝，以减少外墙砖温度应力的影响。
四、该保温系统的不足
1、喷涂技术较难掌握，需要培养专业的喷涂手。
2、平整度较难控制，容易造成厚度不均匀。
3、施工时天气情况较敏感，如果风力大，会造成喷涂时的热量损失，从而使发泡质量受到影响；温度过低则会造成发泡不完全；温度大会影响泡沫的致密性，产生穿孔现象，防水性降低等。
4、喷涂聚氨酯硬泡表面由于较为光滑，导致与粘结砂浆的粘结问题，如果处理不当可能会使饰面系统不稳定，并且在表面易产生裂纹、起鼓、脱落等现象，所以必须处理好面层问题。
五、结语
本文阐述了喷涂法聚氨酯硬泡体外墙外保温系统的优、缺点与施工要求,为聚氨酯硬泡体在工程中的应用提供了有益的参考。聚氨酯硬泡体外墙外保温系统以强度高、导热系数小、保温效果好等优点,将成为挤塑板之后的“第五大塑料”。
参考文献
【1】杜书廷、王俊《聚氨酯硬泡在外墙保温中的应用及其存在的问题》。中国建材，2007（11）
【2】陈全良、黄振利《聚氨酯硬泡喷涂外墙外保温中系统研究》。外墙保温应用技术
【3】马保国等《外墙外保温技术》化学工业出版社
【4】汪俊峰译《外墙外保温系统中的质量问题及对策》机械工业出版社
论文作者:孙磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/29
标签：聚氨酯论文; 砂浆论文; 厚度论文; 外墙论文; 保温层论文; 墙体论文; 吸水率论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;