硬泡聚氨酯屋面防水保温系统施工技术

硬泡聚氨酯屋面防水保温系统施工技术

李建伟

中国新兴建设开发有限责任公司一公司北京100071

摘要：社会经济的不断进步与发展，促进了建筑行业的发展，在现阶段为了满足人们生活的需要，对于建筑住房中的相关施工技术进行改进和创新，在建筑行业当中建筑的防水保温性，对于整个建筑节能以及舒适度等方面影响较大，所以受到广泛的关注。在建筑中屋面的防水保温层，主要针对外部的雨水或是冷空气对整个建筑的影响，对于建筑的整体保温性和防潮性有非常重要的影响。双面自粘SBS改性沥青卷材防水结合硬泡聚氨酯防水保温系统，防水保温隔热性能好，施工便捷。其主要材料硬泡体聚氨酯是以异氰酸酯（MDI）和多元醇（polyol）为主要原料，采用无氟发泡技术，在改性剂、发泡剂、催化剂、阻燃剂、泡沫稳定性、抗老剂等多种助剂作用下，通过专用设备均匀混合、高压喷涂、瞬间雾化、现场发泡而成的高分子聚合物新型防水保温材料，拥有连续致密的表层和闭孔率高达95％以上的互联壁高强度蜂窝结构，合理使用寿命达30年。该材料从上世纪60年代进入建筑业防水隔热领域，之后迅猛发展，90年代以来每年以10％的速度稳定增长，欧、美、日等发达国家和地区已广泛应用于建筑屋面。美国屋面工程协会NRCA编制了聚氨酯硬泡的技术手册（SprayPolyurethaneFoambasedRoofingmanual），这大大增强生产和使用厂商对其的信任度，一些大的屋面建筑产品生产厂家（如佳斯迈威集团）都开始增加喷涂泡沫类产品。第117届美国屋面工程年会与展览会上，有10多个展台展出SPF，聚氨酯硬泡正成为美国屋面材料的新宠。聚氨酯硬泡体防水保温材料具有良好的保温隔热和防水性能、很强的粘结性能，尺寸稳定、强度高、断裂延伸率高，施工简便，施工周期短，绿色环保，喷涂过程不产生有毒气体，适合各类屋面使用，特别是大型复杂屋面，可现场喷涂、一次成型，整体性好，在施工中的使用能够显著的提升建筑物防水保温质量，既可以减少工作人员的施工工作量，还能够降低建筑的成本费用，具有其它保温材料无法比拟的优点，具有极大的推广价值。本文通过阐述材料性能、施工条件、工艺流程、质量验收标准等施工技术内容，归纳总结硬泡聚氨酯屋面防水保温系统的施工质量控制要点，同时指出施工中应注意的事项，为类似屋面工程施工提供有益参考。

关键词：防水保温；屋面；硬泡聚氨酯；喷涂

Hardfoampolyurethaneroofwaterproofinsulation

systemconstructiontechnology

LiJianWei

（ChinaXinxingConstructionDevelopmentCo.，Ltd.Beijing100071，China）

[Abstract]Thecontinuousprogressanddevelopmentofthesocialeconomyhaspromotedthedevelopmentoftheconstructionindustry.Atthepresentstage，inordertomeettheneedsofpeople'slives，therelevantconstructiontechnologiesintheconstructionhousingareimprovedandinnovated.Intheconstructionindustry，thewaterproofinsulationofthebuildingisfortheentireBuildingenergyefficiencyandcomfort，etc.haveagreaterimpact，sotheyhavereceivedextensiveattention.Thewaterproofinsulationlayeroftheroofinthebuildingismainlyfortheimpactofexternalrainorcoldairontheentirebuilding，andhasaveryimportantinfluenceontheoverallinsulationandmoistureresistanceofthebuilding.Double-sidedself-adhesiveSBSmodifiedbituminousmembranewaterproofcombinedwithrigidfoampolyurethanewaterproofinsulationsystem，waterproofinsulationandheatinsulationperformanceisgood，theconstructionisconvenient.Itsmainmaterialisrigidfoampolyurethanewithisocyanate（MDI）andpolyolasitsmainrawmaterials，non-fluorinefoamingtechnology，modifiers，foamingagents，catalysts，flameretardants，foamstability，andresistance.Undertheactionofvariousadditivessuchastheoldagent，anewtypeofhigh-molecularpolymerwaterproofandheat-insulatingmaterialthatisuniformlymixedbyspecialequipment，high-pressurespraying，instantatomization，andon-sitefoaming，hasacontinuousdensesurfacelayerandclosedcellrateashighas95%Theaboveinterconnectedwallhigh-strengthhoneycombstructurehasareasonableservicelifeof30years.Thematerialenteredthefieldofwaterproofandheatinsulationintheconstructionindustrysincethe1960s.Sincethen，ithasgrownrapidly.Sincethe1990s，ithasgrownsteadilyatarateof10%eachyear.Europe，theUnitedStates，Japan，andotherdevelopedcountriesandregionshavebeenwidelyusedinbuildingroofing.TheAmericanRoofingEngineeringAssociationNRCAhasdevelopedaSprayPolyurethaneFoambasedRoofingmanual，whichgreatlyenhancesthetrustoftheproductionandusemanufacturers，andsomelargeroofingconstructionproductmanufacturers（suchastheJasmineMauiGroup）begantoincreasesprayfoamproducts.Atthe117thAmericanRoofingEngineeringAnnualConferenceandExhibition，morethan10boothsexhibitedSPFs，andpolyurethanerigidfoamsarebecomingthenewdarlingofAmericanroofingmaterials.Polyurethanerigidfoamwaterproofinsulationmaterialhasgoodthermalinsulationandwaterproofperformance，strongbondingproperties，dimensionalstability，highstrength，highelongationatbreak，easyconstruction，shortconstructionperiod，greenenvironmentalprotection，notoxicGas，suitableforallkindsofroofs，especiallylarge-scalecomplexroofs，canbesprayedonsite，onceformed，withgoodintegrity.Theuseinconstructioncansignificantlyimprovethewaterproofinsulationqualityofbuildings，whichcanreducetheconstructionworkloadofstaff.Itcanalsoreducethecostofthebuildingandhastheadvantageofbeingincomparablewithotherinsulationmaterials.Ithasgreatpromotionvalue.Thispapersummarizestheconstructionqualitycontrolpointsoftherigidfoampolyurethaneroofwaterproofingandthermalinsulationsystembyexpoundingtheconstructiontechnologycontentofmaterialproperties，constructionconditions，processflow，qualityacceptancestandards，etc.，andpointsouttheissuesthatshouldbetakencareofduringconstructiontoprovidesimilarroofingconstruction.Usefulreference.

Key-Words：Waterproofandthermalinsulation；Roofing；Hardfoampolyurethane；Spray

一、工程概况

1某工程主要采用防滑地砖可上人屋面和水泥砂浆面层不上人屋面，共计7200㎡，屋面防水等级均按Ⅰ级设防，防水层耐久年限25年，屋面防水保温系统均采用50mm厚硬泡聚氨酯（III型）+3mm厚双面自粘SBS改性沥青防水卷材，设计做法如图1所示。硬泡聚氨酯（III型）防水保温层，既可以起到良好的保温隔热功能，又可以利用硬泡体的防水性能，对防水层起到补充作用。

2屋面做法

图1防滑地砖发泡聚氨酯屋面做法

（二）硬泡体聚氨酯防水保温层的材料性能及特点

硬泡体聚氨酯是以异氰酸酯（MDI）和多元醇（polyol）为主要原料，采用无氟发泡技术，在改性剂、发泡剂、催化剂、阻燃剂、泡沫稳定性、抗老剂等多种助剂作用下，通过专用设备均匀混合、高压喷涂、瞬间雾化、现场发泡而成的高分子聚合物新型防水保温材料，拥有连续致密的表层和闭孔率高达95％以上的互联壁高强度蜂窝结构，合理使用寿命达30年。

该材料从上世纪60年代进入建筑业防水隔热领域，之后迅猛发展，90年代以来每年以10％的速度稳定增长，欧、美、日等发达国家和地区已广泛应用于建筑屋面。美国屋面工程协会NRCA编制了聚氨酯硬泡的技术手册（SprayPolyurethaneFoambasedRoofingmanual），这大大增强生产和使用厂商对其的信任度，一些大的屋面建筑产品生产厂家（如佳斯迈威集团）都开始增加喷涂泡沫类产品。第117届美国屋面工程年会与展览会上，有10多个展台展出SPF，聚氨酯硬泡正成为美国屋面材料的新宠。我国近几年聚氨酯硬泡体防水保温材料应用量逐步扩大，特别是国储粮库屋面用量很大。其主要技术性能如下：

（1）防水性能。硬泡聚氨酯连续致密的表皮和近于100％的高强度互联壁闭孔，具有理想的不透水性和良好的水蒸气渗透阻，采用现场直接喷涂技术，可在建筑物屋面形成一层无接缝的连续防水层，尤其在异型复杂屋面施工中较其它保温材料具有无与伦比的优点，成为防水层的有力补充。

（2）保温隔热性能。聚氨酯硬泡微孔中封闭有导热系数极低的发泡剂气体，其导热系数低于0.024w/m·k，远远低于传统的保温材料。几种常用保温材料的隔热性能对比见表1。

（3）粘结性能。聚氨酯硬泡体（SPF）防水保温材料具有优良的自粘性能，对金属、混凝土、砖石、木材、玻璃、纤维都有很强的粘贴力，对混凝土和砖石的粘结强度可高达240kpa，作为屋面保温层具有极强的抗风揭能力。

（4）尺寸稳定性。硬泡聚氨酯防水保温材料适应环境温度为-50℃～150℃，尺寸变化率较小，利于面层牢固安装。

（5）强度。硬泡聚氨酯的强度取决于它的原料、配方、密度、结构及成型工艺，在其它因素相对不变时，密度决定着强度，硬泡聚氨酯成型后泡沫密度＞55kg/m3时，其抗压强度可＞300kpa，具有良好的抗冲击性能。

（6）高品质的环保产品。硬泡聚氨酯在喷涂施工及使用中没有有害物质的挥发，对周围环境不构成污染，其化学性能稳定，有良好的耐蚀性能，不分解、不霉变。

（7）良好的阻燃性能。硬泡聚氨酯离明火自熄，完全满足体育场馆、会展中心、家居住房、办公楼宇对保温装潢材料阻燃性能的要求。

（8）断裂延伸率高。喷涂硬泡聚氨酯经过改性处理后，延伸率高达13％以上，成功地克服了建筑物因基础不均匀沉降和环境温差变化造成的防水保温层断裂现象。

（9）易于施工，施工周期短。硬泡聚氨酯防水保温层可现场喷涂、一次成型、施工快捷。

工程施工主要依据设计要求和国家标准《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》（GB50404—2007）、《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411—2007）进行施工及验收。

（三）施工条件

1基层条件

喷涂基层表面应坚实、平整（平整度要求不得有明显积水）、牢固、干燥，无油污并清扫干净。平屋面的排水坡度为2%。基层与突出屋面结构的连接处及基层转角处应为圆弧形，其圆弧半径为100mm。有组织排水的水落口周围应做成略低的凹坑。伸出屋面的管道，设备或预埋件等，均必须在喷涂聚氨酯硬泡体保温层施工前安装完毕。防水保温层完工后，应避免在其上凿孔打洞。无法避免而必须在已完工后的聚氨酯硬泡体防水保温层上凿孔开洞时，应由聚氨酯专业施工队进行修补。

2环境条件

施工时的环境温度宜于10～40℃，当施工时环境温度低于10℃时，应采取可靠的技术措施。空气相对湿度宜＜85％，风力宜＜5m/s，严禁在雨天、雪天和五级风及其以上时施工。

（四）施工机具

采用全自动双组分加热型高压无气喷涂设备，进行聚氨酯现场喷涂发泡施工。施工机具应具有可靠的计量装置，并能保证配料准确，喷枪宜采用高压回旋式喷头，工作时泵压力不宜低于0.4Mpa。每次施工完成后应及时清洗机具的喷头、泵体、管路等。

（五）工艺流程和施工操作要点

1工艺流程

施工准备→四周维护→基层处理→试喷→喷涂第一遍硬泡聚氨酯防水保温材料→插标准厚度控制钉→喷涂硬泡聚氨酯防水保温材料至50mm厚度→试水试验→自检→监理单位验收→成品保护

2材料准备

异氰酸酯（MDI）和多元醇（polyol）应为密封桶装液体，在热反应过程中不应产生有毒气体。发泡剂等添加剂不应含氟并无毒。阻燃剂应为长效阻燃剂。物料现场存放应严防雨水渗透和日光曝晒。

3四周维护

喷施硬泡聚氨酯之前，为了防止聚氨酯喷涂材料对其它成品部位造成污染，应充分做好遮挡工作，采用塑料彩条布进行遮挡，彩条布围护完全，搭接部位应严密。每天喷涂前必须检查围护是否完整无损，无围护或围护不全不得施工，待围护整改完毕方可施工。在墙体防水保温层喷涂施工前，应对已安装到位的龙骨架进行保护后，方可进行喷涂施工。

4基层处理

基层表面要求坚实、平整，同时要求基层干净、干燥，不得有油污、灰尘等，因硬泡聚氨酯中的异氰酸酯遇水可反应生成含脲的脆性物质，严重影响硬泡聚氨酯与基层的粘结性能，故要求基层必须干燥。检验基层干燥程度的简易方法是：将1m2大小的卷材平坦无褶皱地平放（干铺）在基层上，静置3～4h后掀起观察，在基层的覆盖部位及卷材底面未见水印或水珠，即认为基层含水率符合要求。

基面排水沟的排水接口应安装就位；出屋面安装的设备、预埋的接线管必须安装、预埋就位。经自检后报监理单位验收，经验收合格后，方可进行防水保温层的施工。

5试喷

正式喷涂作业前先进行试喷，试喷时应先启动空压机，打开压缩空气开关，再启动发泡机料泵，待喷出的料液为黄色时再开始正式喷涂施工。

施工前，按照标准GB50404—2007《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》的规定要求，应喷涂三块500mm×500mm、厚度不小于50mm的同厚度试块，进行材料性能检测。

6喷涂

6.1喷枪宜采用高压回转式喷头。

6.2开喷前应将设备空运转3-5min，确认机械运转安全可靠后方能进行喷涂。

6.3喷涂作业时，应先通压缩空气，再启动物料泵，开始时的物料应放弃，待料液配比正常后方可正式开始喷涂作业。

6.4施工喷涂的第一枪应从女儿墙转角处始喷，喷枪倾斜角度应保持在45°～60°左右，喷枪头与施工基面的间距宜为800～1200mm，喷枪移动的速度应均匀。

6.5第一遍喷涂厚度宜控制在10mm左右。喷施第一遍之后在喷涂硬泡层上插与设计厚度相等的50mm高标准厚度钉，插钉间距300～400mm为宜，梅花状布置。

6.6喷涂作业应控制在4～5层成型，每层厚度宜控制在10mm之内。控制喷涂厚度至刚好覆盖钉头为止（喷涂硬泡表面应看到钉头位置，但看不到钉头）。对于硬泡聚氨酯保温层厚度严重超标处（已超过垂直控制线即保温层总厚度）可用手锯将过厚处修平。

6.7第一遍施工应沿屋面结构层的纵向（或横向）喷涂，作为硬泡聚氨酯防水保温层与屋面基层的温差接应，同时给第二层硬泡聚氨酯提供相融性的基层，以保证第二层发泡均匀。

6.8第二层施工应在前一层硬泡聚氨酯固化后进行，喷涂施工方向与第一层相互垂直，同时填补第一层硬泡聚氨酯的“砂眼”。第三、四层施工方法同上，各层喷涂方向相互垂直。

6.9喷涂作业完成后的20min内，聚氨酯硬泡体上严禁上人行走或受压。喷涂作业应随时检查发泡质量，发现问题时立即停机，查明原因并纠正故障后方能重新作业。当暂停喷涂作业时，应先停物料泵，待喷枪中物料吹净后才能停压缩空气。

图2现场作业照片

7清洗发泡机

喷涂作业完毕，应先关物料泵，停止送料，用压缩空气吹净残存在料管中的物料，然后将喷枪零件卸下浸泡在丙酮溶剂中，并彻底清洗干净。若24h之内继续使用，料桶及料泵可不清洗，但必须采取措施，保证泵内与外部空气隔绝。隔绝方法是将喷枪从供料管拔下，两根料管分别插入各自料桶内的液面以下后将料桶盖严。正常情况下，使用3～5d要彻底清洗一次物料泵。

8细部构造

伸出的管道等要根据泛水高度要求，防水卷材卷起高度最低不小于250mm，见图3。

图4闭水试验照片

10检查验收

10.1聚氨酯硬泡保温层喷施后应按要求检查表面平整度、立面垂直度、保温层厚度，并按检验批要求进行质量检验做检验记录。详见表3。

10.2检测验收：对漏喷、磕碰损坏、裂纹、厚度不够等问题进行维修，做好自检记录。自检合格后报总包和监理验收。

表3：保温层防护面层允许偏差项目及检验方法

11做好成品保护工作

为避免阳光辐射和机械损坏，应在完成喷涂发泡72h内铺设保护层。铺设保护层过程中，应对聚氨酯硬泡层加以保护，避免机械损伤以及重物撞击和反复踩踏，运输材料时应铺设木板。

（六）质量标准

1材料应有产品合格证书和性能检测报告，材料的品种、规格、性能等符合现行国家产品标准及施工质量验收规范和设计要求。

2聚氨酯硬泡体的厚度、密度、导热系数以及强度、吸水率必须符合现行国家产品标准和设计要求。

3聚氨酯硬泡体防水保温层应按配比准确计量，发泡厚度均匀一致。

4聚氨酯硬泡体防水保温层不应有渗漏、起鼓、断裂等现象，表面应平整。

5平屋面、天沟、檐沟等处的表面排水坡度应符合设计要求。

6屋面与山墙、女儿墙、天沟、檐沟以及突出屋面结构连接处的连接方式与结构形式应符合设计要求。

（七）实施效果

1工程竣工后，由工程负责人组织防水工程技术、质量部门相关人员进行定期回访，检查、评定屋面防水保温工程施工的效果。经检查，经历两个雨季的使用，未发现漏水现象，工程施工质量一次合格。

2聚氨酯硬泡体防水保温材料具有良好的保温隔热和防水性能、很强的粘结性能，尺寸稳定、强度高、断裂延伸率高，施工简便，施工周期短，绿色环保，喷涂过程不产生有毒气体，适合各类屋面使用，特别是大型复杂屋面，可现场喷涂、一次成型，整体性好，具有其它保温材料无法比拟的优点，具有极大的推广价值。

参考文献

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