聚氨酯硬泡技術(shù)在綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中的使用

單連杰

摘 要：以“聚氨酯硬泡技術(shù)”應(yīng)用為例，提出一種具有科學(xué)性的綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)方法。根據(jù)聚氨酯硬泡外墻外保溫相關(guān)理論，分析了噴涂法、澆注法、粘貼法等相關(guān)技術(shù)的注意要點(diǎn)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和施工過程。從導(dǎo)熱系數(shù)、粘接強(qiáng)度、聚氨酯硬泡外墻保溫效果3個(gè)方面，研究氨酯硬泡技術(shù)系統(tǒng)性能參數(shù)。結(jié)果表明：在聚氨酯硬泡技術(shù)的背景下，提出的綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)方法具有較高的可靠性和可行性，符合建筑綠色環(huán)保發(fā)展要求。

關(guān)鍵詞：聚氨酯硬泡技術(shù);建筑節(jié)能;生態(tài)環(huán)保;外墻保溫

中圖分類號(hào)：TU201.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2022）03-0071-05

Application of polyurethane rigid foam technology in

eco-energy-saving design of green buildings

SHAN Lianjie

（Changyi， Shandong Real Estate Development Service Center， Changyi 261300， Shandong China）

Abstract：

The application of “polyurethane rigid foam technology” is now taken as an example. A scientific design method of ecological energy saving for green buildings is proposed. According to the relevant theoretical knowledge of the external thermal insulation of polyurethane rigid foam external walls， the attention points， technical advantages and construction process of the spraying method， pouring method， pasting method and other related technologies are analyzed. Starting from the three aspects of thermal conductivity， adhesive strength， and polyurethane rigid foam external wall insulation effect， the performance parameters of the urethane rigid foam technology system are studied. The results show that under the application background of polyurethane rigid foam technology， the green building eco-energy-saving design method proposed in this paper has high reliability and feasibility， and fully meets the requirements of green building development.

Key words：polyurethane rigid foam technology; building energy saving; ecological and environmental protection; external wall insulation

綠色建筑保溫節(jié)能方法主要是指通過利用外墻外保溫措施，使用粘接材料，將保溫材料可靠、安全地固定在外墻上。同時(shí)，還要將玻璃纖維網(wǎng)或熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)涂抹在保溫材料表面上，然后，采用涂刷結(jié)膠漿的方式，將保溫材料與墻體進(jìn)行充分結(jié)合。而該方法的有效實(shí)施離不開聚氨酯硬泡技術(shù)的應(yīng)用，通過應(yīng)用該技術(shù)，可以最大限度地提高綠色建筑保溫節(jié)能效果。因此，如何將聚氨酯硬泡技術(shù)科學(xué)應(yīng)用于綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1 聚氨酯硬泡外墻外保溫

1.1 噴涂法

1.1.1 施工過程

在對(duì)聚氨酯硬泡外墻進(jìn)行加工期間，為了進(jìn)一步提高外墻外保溫效果，技術(shù)人員要利用噴涂法，對(duì)其進(jìn)行施工。噴涂法在具體的運(yùn)用中主要涉及到了以下兩種技術(shù)手段：

（1）涂料飾面法。涂料飾面法主要是指通過將聚氨酯硬泡材料設(shè)置為主要施工材料，對(duì)外墻的保溫層進(jìn)行噴涂處理 [1];

（2）面磚飾面法。面磚飾面法主要是指通過將聚氨酯硬泡材料設(shè)置為主要施工材料。對(duì)外墻的保溫層進(jìn)行貼面磚處理。噴涂法施工作業(yè)流程如圖1所示。

1.1.2 注意要點(diǎn)

為了進(jìn)一步提高聚氨酯硬泡外墻保溫施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，技術(shù)人員在使用噴涂法期間，要重點(diǎn)把握以下技術(shù)要點(diǎn)：

（1）當(dāng)外墻保溫加工結(jié)束后，外墻外保溫系統(tǒng)具有較高的保溫效率，所以，在安裝和固定梁柱、門窗以及陽臺(tái)期間，技術(shù)人員要在充分結(jié)合施工質(zhì)量和施工效果的基礎(chǔ)上，將人工涂抹作業(yè)方式更換為機(jī)械化涂抹作業(yè)方式。這樣一來，不僅可以提高噴涂操作的規(guī)范性和合理性，避免因人為因素降低外墻外保溫最終噴涂效果[2]。同時(shí)，還要將涂抹操作安排在噴涂操作之前;

（2）在正式進(jìn)入噴涂操作之前，需要確定出合理的墻體凹凸度，當(dāng)墻體的凹凸度超過4 mm時(shí)，需要對(duì)其鏟平處理后，方可進(jìn)入到噴涂操作環(huán)節(jié)中;

（3）技術(shù)人員嚴(yán)格按照施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，科學(xué)調(diào)整和控制噴槍和墻面兩者之間的距離，在提高噴涂效率和效果的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴槍移動(dòng)精度和速度的調(diào)整和控制;

（4）要科學(xué)調(diào)整和控制墻體的干燥程度[3]。此外，為了進(jìn)一步提高噴涂作業(yè)的效率和效果，技術(shù)人員還要將噴涂作業(yè)環(huán)境溫度設(shè)置在11 ℃以上，同時(shí)，還要將風(fēng)力等級(jí)和風(fēng)速分別設(shè)置在6級(jí)以上、9 m/s。

1.1.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

噴涂法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）通過利用聚氨酯硬泡材料，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外墻外保溫施工操作的無縫銜接，極大地提高施工質(zhì)量和施工進(jìn)度;

（2）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚氨酯硬泡材料導(dǎo)熱系數(shù)的科學(xué)設(shè)置，確保該材料具有良好的保溫效果。另外，由于聚氨酯硬泡材料作為一種常用的粘接性材料，通過采用噴涂法，可以實(shí)現(xiàn)保溫材料與外墻之間的有效結(jié)合，在提高保溫效果的同時(shí)，還能更好地處理外界突發(fā)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界溫度、氣壓和濕度等因素的科學(xué)控制，使得保溫材料與外墻基體結(jié)合為統(tǒng)一的整體;

（3）通過采用噴涂法，可以確保外墻基體在寒冷、潮濕等不良環(huán)境下也能保持良好的保溫效果，滿足用戶溫暖、舒適的居住需求;

（4）聚氨酯硬泡材料具有較高的穩(wěn)定性、可靠性和強(qiáng)度，該材料即使遇到暴雨天氣、大霧天氣等惡劣天氣，也能保持較高的適應(yīng)能力和抗裂能力，為確保建筑整體保溫系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，為了進(jìn)一步提高聚氨酯硬泡外墻外保溫施工質(zhì)量和效率，技術(shù)人員要重視對(duì)噴涂法的應(yīng)用，只有這樣，才能充分發(fā)揮和利用聚氨酯硬泡技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)水平的全面提升。

1.2 澆注法

1.2.1 施工過程

為了進(jìn)一步提高聚氨酯硬泡外墻外保溫加工施工質(zhì)量和效率，技術(shù)人員在利用澆注法進(jìn)行施工期間，除了要做好對(duì)基礎(chǔ)板隔離劑的科學(xué)處理，還要優(yōu)化外墻基底墻體施工流程，同時(shí)，還要盡可能提高保溫層施工效率和效果[4]。澆注法施工作業(yè)流程如圖2所示。

從圖2中可以看出，澆注法施工工藝主要包含以下兩個(gè)要點(diǎn)：

（1）可拆卸式模板。在這一環(huán)節(jié)中，為了避免因拆卸操作不當(dāng)而破壞模板，確保拆卸后的模板能夠重復(fù)使用，技術(shù)人員要嚴(yán)格按照綠色環(huán)保發(fā)展理念，將綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)工作落實(shí)到位;

（2）置入式模板。如果將模板納入和置入到外墻外保溫體系中，將會(huì)導(dǎo)致墻板無法循環(huán)利用。為了避免以上問題的發(fā)生，需要對(duì)可拆卸模板施工流程進(jìn)行不斷修改、優(yōu)化和完善。

1.2.2 注意要點(diǎn)

為了進(jìn)一步提高聚氨酯硬泡外墻保溫施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，技術(shù)人員在使用澆注法進(jìn)行施工期間，要重點(diǎn)把握以下技術(shù)要點(diǎn)：

（1）將施工環(huán)境溫度設(shè)置在11 ℃以上。同時(shí)，還要將墻面基層的含水量控制在7%以下。另外，在進(jìn)行施工期間，技術(shù)人員要盡可能規(guī)避在雨天或者大霧天氣進(jìn)行施工;

（2）為了提高施工操作的規(guī)范性和合理性，技術(shù)人員要做好對(duì)各個(gè)模板的安裝和固定工作，確保模板的固定性和牢靠性。當(dāng)模板固定一段時(shí)間后，技術(shù)人員才能采用分批澆注方式，對(duì)澆注量進(jìn)行科學(xué)地調(diào)整和控制;

（3）為了進(jìn)一步提高聚氨酯硬泡材料的性能和質(zhì)量，技術(shù)人員要將該材料的密度范圍設(shè)置為34～59 kg/m3;

（4）為了盡可能延長(zhǎng)澆注模板使用壽命，技術(shù)人員要采用保溫處理法，對(duì)該模板的表層界面進(jìn)行保溫處理。當(dāng)施工操作結(jié)束后，還要對(duì)澆注模板進(jìn)行全面檢查，確保該模板的完好無損性[5]。只有這樣，才能最大限度地提高模板保溫層的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。

1.2.3 技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

通過利用澆注法對(duì)聚氨酯硬泡外墻外保溫進(jìn)行施工，會(huì)發(fā)現(xiàn)施工環(huán)境比較寬松自由，降低了施工操作難度。同時(shí)，通過借助澆注法所獲得墻面具有一定的平整性和堅(jiān)固性，有利于后期施工作業(yè)的有效開展。但是，澆注法也存在一定的局限性，在進(jìn)行聚氨酯硬泡外墻外保溫施工期間，技術(shù)人員在正式進(jìn)入施工作業(yè)之前，要做好對(duì)硬泡漲裂問題的處理，這就對(duì)施工加工準(zhǔn)備工作提出了更高的要求，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度。

1.3 粘貼法

為了更好地規(guī)范聚氨酯硬泡外墻外保溫施工操作，技術(shù)人員利用粘貼法進(jìn)行施工期間，通常會(huì)用到以下兩種系統(tǒng);一種是聚氨酯硬泡保溫板抹灰系統(tǒng);另一種是帶飾面層聚氨酯硬泡保溫板系統(tǒng)。利用粘貼法進(jìn)行聚氨酯硬泡外墻保溫施工期間，通常會(huì)涉及到以下施工方法。

（1）條涂法。條涂法在具體的運(yùn)用中，需要向板材背面粘接一定量的膠漿，并對(duì)其進(jìn)行涂抹處理，此外，還要使用專用抹子，借助粘接膠漿的粘接性能，按照所設(shè)置的角度，刮除多余的膠漿，確保溫板牢靠地固定于加工墻體上。另外，在進(jìn)行粘接操作期間，還要盡可能保證動(dòng)作緩慢性和力度的均勻性，避免因用力過大而導(dǎo)致板材受到損壞;

（2）點(diǎn)框法。點(diǎn)框法在具體的運(yùn)用中，首先，要對(duì)粘接的膠進(jìn)行混合處理，然后，將混合處理好的粘接的膠均勻地涂抹于板材的四周邊框上。同時(shí)，還要使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，對(duì)聚氨脂板進(jìn)行拼接處理;還要科學(xué)調(diào)整和控制涂抹范圍，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過板面的70%。這樣一來， 不僅可以保證板材四周邊框的平整性，還能確保各個(gè)板料之間能夠呈現(xiàn)出平行對(duì)齊的狀態(tài)。

2 氨酯硬泡技術(shù)系統(tǒng)性能參數(shù)

2.1 導(dǎo)熱系數(shù)

對(duì)于聚氨酯硬泡材料而言，其導(dǎo)熱系數(shù)屬于檢驗(yàn)和衡量該材料質(zhì)量和性能的重要指標(biāo)參數(shù)，只有確保該材料的導(dǎo)熱系數(shù)始終保持較低且穩(wěn)定的狀態(tài)，才能提高聚氨酯硬泡材料的性能和質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)表明：影響該材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素主要包含以下幾種。

2.1.1 泡孔內(nèi)不同氣體成分的導(dǎo)熱系數(shù)

通過將不同類型的氣體注入到聚氨酯硬泡內(nèi)的泡空中，可以直接控制和調(diào)整該材料的導(dǎo)熱系數(shù)。聚氨酯硬質(zhì)泡沫中氣體導(dǎo)熱系數(shù)表如表1所示。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，聚氨酯硬泡材料在具體的制作中，需要將CO2設(shè)置為發(fā)泡劑，此時(shí)，可以增加該材料的導(dǎo)熱系數(shù)[6]。由此可見，通過選用不同類型的氣體，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該材料導(dǎo)熱系數(shù)的科學(xué)調(diào)整和控制。

2.1.2 陳化過程對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響

在對(duì)聚氨酯硬泡材料進(jìn)行發(fā)泡期間，當(dāng)該材料黏度不斷增加時(shí)，泡孔直徑會(huì)呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)。當(dāng)泡孔直徑達(dá)到一定值后，會(huì)出現(xiàn)閉孔現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為“聚氨酯硬泡材料的陳化流程”。通常而言，該材料陳化乳白時(shí)間為4～5 s;拉絲時(shí)間為9～14 s;不粘時(shí)間為14～19 s。當(dāng)材料乳化周期為14 min時(shí)，材料硬化處理結(jié)束。不同陳化時(shí)間對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響如表2所示。

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，聚氨酯硬泡材料在實(shí)際的陳化期間，當(dāng)乳化周期為599～1 439 min時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)增量變化幅度較大。此時(shí)，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)增量達(dá)到了4.8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他階段的變化幅度。因此，當(dāng)該材料乳化周期為1 439 min時(shí)，可以確保該材料導(dǎo)熱系數(shù)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.1.3 密度的影響

密度影響主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：首先，密度對(duì)該材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響。對(duì)于聚氨酯硬泡材料而言，其密度大小與導(dǎo)熱系數(shù)之間存在密切的聯(lián)系，一旦該材料密實(shí)出現(xiàn)變化時(shí)，那么，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)將會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。不同密度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響如表3所示。

從表3中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)聚氨酯硬泡材料的密度為31.6～67.6 g/cm3時(shí)，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)出先降低后上升的趨勢(shì)。同時(shí)，當(dāng)該材料密度達(dá)到67.6 g/cm3時(shí)，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最大值。由此可見，要想獲得比較理想的材料導(dǎo)熱系數(shù)，必須將該材料的密度控制在50 g/cm3左右，只有這樣，才能最大限度地提升聚氨酯硬泡材料的性能和質(zhì)量。

其次，密度對(duì)聚氨酯硬泡性能的影響。對(duì)于聚氨酯硬泡材料而言，當(dāng)其密度控制在50 g/cm3左右時(shí)，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最佳狀態(tài)，可以將其作為一種綠色、環(huán)保的外墻保溫材料。但是，為了選用合適的外墻保溫材料，除了要考慮該材料的導(dǎo)熱系數(shù)外，還要科學(xué)調(diào)整和控制該材料的承重條件，一旦材料密度大小控制不當(dāng)，將會(huì)直接影響保溫材料的最終選擇結(jié)果。密度對(duì)聚氨酯硬泡性能影響，如表4所示。

從表4中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)該材料密度不斷增加時(shí)，聚氨酯硬泡材料的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì);但是，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)并沒有出現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)。由此可見，為了提高聚氨酯硬泡材料的性能和質(zhì)量，需要將該材料的最佳加工密度設(shè)置在40～55 g/cm3為宜。

2.2 粘接強(qiáng)度

對(duì)于聚氨酯硬泡材料而言，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)含有大量的極性基團(tuán)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其他材料粘接強(qiáng)度的全面提升。尤其是采用噴涂法進(jìn)行施工期間，可以取得理想的粘接效果。聚氨酯與不同墻體的粘接強(qiáng)度如表5所示。

從表5中的數(shù)據(jù)可以看出，墻體所用材質(zhì)不同，所對(duì)應(yīng)的聚氨酯粘接強(qiáng)度也存在一定的差異。通過對(duì)混合砂漿、混凝土、石膏板、塑鋼4種墻體粘接強(qiáng)度的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)只有砂漿墻體所對(duì)應(yīng)的粘接強(qiáng)度最高。

2.3 聚氨酯硬泡外墻保溫效果

在聚氨酯硬泡技術(shù)的應(yīng)用背景下，通過利用聚氨酯硬泡外墻保溫方法，不僅可以有效地降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)柱體結(jié)構(gòu)的有效保護(hù)，使得柱體結(jié)構(gòu)的使用壽命得以有效延長(zhǎng)。同時(shí)，為最大限度地提高冬季室內(nèi)溫度，確保聚氨酯硬泡外墻取得理想的保溫效果提供有力的保障。

3 結(jié)語

綜上所述，通過將聚氨酯硬泡技術(shù)與綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行充分結(jié)合，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)墻體主體結(jié)構(gòu)的完善和保護(hù)，還能有效地延長(zhǎng)建筑物的整體使用壽命;同時(shí)，還能最大限度地提升墻體抗潮氣能力。另外，整個(gè)施工作業(yè)綠色環(huán)保，有效地降低了對(duì)環(huán)境的污染程度，因此，聚氨酯硬泡技術(shù)值得被進(jìn)一步推廣和應(yīng)用于綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 師麗.基于聚氨酯硬泡技術(shù)在綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].粘接，2020，42（5）：52-55.

[2] 賀夢(mèng)琦.聚氨酯硬泡技術(shù)在綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技通報(bào)，2017，33（1）：174-177.

[3] 吳一鳴.試論聚氨酯硬泡技術(shù)在綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石油石化物資采購(gòu)，2019（17）：62.

[4] 劉鋼，方麗麗.萬華節(jié)能：硬泡聚氨酯復(fù)合板保溫系統(tǒng)[J].建設(shè)科技，2009（7）：38.

[5] 張澤平.?；⒅楸鼗炷良捌浣Y(jié)構(gòu)的基本性能試驗(yàn)與理論分析研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2019.

[6] 畢戈華，畢玉遂，趙劍英，等.新型無氯氟聚氨酯化學(xué)發(fā)泡劑創(chuàng)制[Z].淄博：山東理工大學(xué)，2019.