整體噴涂聚氨酯在嚴(yán)寒地區(qū)屋面保溫體系中應(yīng)用的研究

高 宇 楊志輝 邱加偉

(哈爾濱學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076)

對于北方嚴(yán)寒地區(qū)的屋面，屋面保溫和屋面防水的質(zhì)量好壞嚴(yán)重影響建筑物的使用功能。屋面保溫直接影響冬季保溫和夏季隔熱的效果，決定著建筑能耗的大小。屋面保溫通過在屋面系統(tǒng)中設(shè)置保溫材料層，增加屋面系統(tǒng)的熱阻來達(dá)到保溫效果，所以保溫材料的性能在保溫系統(tǒng)中是重中之重。常規(guī)屋面保溫構(gòu)造的保溫效果與屋面防水層、隔汽層的構(gòu)造及其質(zhì)量息息相關(guān)。屋面防水、隔汽層失效，不僅會造成室內(nèi)頂棚、墻面的發(fā)霉、長毛，墻皮鼓包、開裂、脫落等質(zhì)量問題，還會造成室內(nèi)水汽、屋面雨雪水進(jìn)入保溫層，導(dǎo)致屋面保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)提高，降低其保溫性能。目前屋面保溫和屋面防水的常規(guī)構(gòu)造做法，經(jīng)過幾年使用，均會或多或少出現(xiàn)此類問題，所以北方嚴(yán)寒地區(qū)如何優(yōu)化屋面保溫和屋面防水的構(gòu)造設(shè)計，確保屋面保溫、防水性能持久耐用，從而提高建筑品質(zhì)，成為了重要的研究課題。

1 常用屋面保溫構(gòu)造分析

圖1 常規(guī)屋面體系構(gòu)造

現(xiàn)階段北方嚴(yán)寒地區(qū)絕大多數(shù)建筑物所采用的屋面保溫材料主要為擠塑聚苯乙烯泡沫板、硬質(zhì)泡沫聚氨酯板等塊狀保溫材料，其構(gòu)造做法如圖1所示。

雖然擠塑聚苯乙烯泡沫板和聚氨酯板均具有良好的阻熱性能，但由于是塊狀材料，板塊之間必然存在空隙，無法形成密閉的整體，嚴(yán)重影響保溫層的整體保溫效果，若要其保溫性能達(dá)到相關(guān)要求，可以通過加大保溫層厚度，提高材料用量來實現(xiàn)。而如果屋面防水層或隔汽層失效，室外雨雪水和室內(nèi)濕氣將會進(jìn)入保溫層，而塊狀保溫材料不具備阻水性能，保溫層含水后，將無法保障其保溫性能。

這時，我們可以考慮整體噴涂硬泡聚氨酯的方式來改善以上問題。

2 整體噴涂硬泡聚氨酯在嚴(yán)寒地區(qū)屋面保溫中應(yīng)用分析

2.1 硬泡聚氨酯(PUR)

硬泡聚氨酯(PUR)是以聚醚或聚酯及多異氰酸酯為主要原料，加入阻燃劑，發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑等，經(jīng)混合攪拌，在化學(xué)反應(yīng)下形成的一種微孔發(fā)泡體。其性能如表1所示：

表1 硬泡聚氨酯(PUR)材料性質(zhì)

從表1中可以看出硬泡聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低(僅為≤0.024W/(m·k))，密封性能、憎水性能好。且尺寸穩(wěn)定，同時具備保溫、防水、隔音等諸多功能。

一般來說，在傳統(tǒng)材料中，防水的不保溫，保溫的不防水。而硬泡聚氨酯(PUR)很好的克服了這一點，做到既保溫又防水，若防水滲漏也不會大幅降低其保溫性能。尤為重要的是硬泡聚氨酯(PUR)采用噴涂的方法施工一次成型，可以實現(xiàn)防水保溫層的連續(xù)無接縫，能夠有效實現(xiàn)保溫防水一體化。

2.2 PUR保溫與傳統(tǒng)擠塑聚苯乙烯泡沫板XPS保溫性能對比分析

1)材料性能比較

硬泡聚氨酯(PUR)與擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)基本性能如表2所示：

從表2中的材料基本性能比較來看，Ⅲ型噴涂硬泡聚氨酯(PUR)的導(dǎo)熱系數(shù)比擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)提高20%，尺寸穩(wěn)定性提高33.3%、耐溫性能提高60%，抗壓強(qiáng)度提高50%，并且燃燒后僅為炭化。從而可以認(rèn)為：作為北方嚴(yán)寒地區(qū)的保溫材料，Ⅲ型噴涂硬泡聚氨酯(PUR)在主要性能方面優(yōu)于擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)。

2)噴涂PUR與XPS保溫體系構(gòu)造比較

擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)為板塊狀材料，安裝后板塊間不可避免會存在縫隙，雖然可以采取分層錯縫搭接的方法加以改善，但仍然無法解決板與板之間，上下層板之間仍存在縫隙，且縫隙相連通的問題，這就導(dǎo)致XPS保溫體系的導(dǎo)熱系數(shù)高于材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)，無法充分發(fā)揮材料的保溫性能。

由于擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)本身不具備防水性能，在吸水后會導(dǎo)致保溫性能降低，故XPS保溫體系需設(shè)置隔汽層來阻斷室內(nèi)濕氣進(jìn)入保溫層，設(shè)置防水層來阻斷雨雪水進(jìn)入保溫層。

噴涂硬泡聚氨酯(PUR)為現(xiàn)場噴涂，形成無縫整體，噴涂PUR保溫體系的導(dǎo)熱系數(shù)與材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)相同，可以充分發(fā)揮材料的保溫性能。

由于硬泡聚氨酯(PUR)本身具備良好防水性能，且面層的防水性能更好，施工時根據(jù)保溫層的設(shè)計厚度分層噴涂，這就更加提高了保溫體系防水性能，從而可以減少隔汽層構(gòu)造，而防水層也可以考慮降低防水等級。

3)噴涂PUR與XPS保溫體系的綜合比較

噴涂硬泡聚氨酯(PUR)保溫體系與擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)保溫體系的整體保溫性能如表3所示：

表3 噴涂PUR與XPS整體保溫性能比較

從表3可以分析出噴涂硬泡聚氨酯(PUR)保溫體系比擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)保溫體系的保溫性能提高22%～24%，材料厚度可減少25%，且具有防水性能。

基于以上分析可以認(rèn)為，噴涂硬泡聚氨酯(PUR)保溫體系的保溫性能優(yōu)異，并具有良好的防水性能，可實現(xiàn)保溫防水一體化，并且可以優(yōu)化屋面體系的構(gòu)造，更適用于北方嚴(yán)寒地區(qū)，如果能夠得到廣泛的應(yīng)用，將會是屋面保溫體系的一次變革。

2.3 工程應(yīng)用

在哈爾濱學(xué)院教師公寓三期工程中應(yīng)用了噴涂硬泡聚氨酯(PUR)屋面體系，具體構(gòu)造如圖2所示，該項目于2014年末竣工，經(jīng)過近5年的使用，取得了良好的保溫、防水效果。由此認(rèn)為，噴涂PUR屋面體系非常適用于嚴(yán)寒地區(qū)的。

3 結(jié)語

噴涂硬泡聚氨酯(PUR)屋面體系可實現(xiàn)保溫防水一體化，優(yōu)化屋面體系的構(gòu)造。在北方嚴(yán)寒地區(qū)的應(yīng)用，將會提高屋面體系防水性能，大大減少建筑熱能的損失量，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果，提升嚴(yán)寒地區(qū)建筑室內(nèi)舒適度。

圖2 噴涂硬泡聚氨酯(PUR)屋面體系