硬质聚氨酯泡沫在节能建筑外墙外保温中的应用与相关标准

PU是Polyurethane的缩写，中文名为聚氨基甲酸酯简称聚氨酯。硬质聚氨酯泡沫在节能建筑外墙外保温中的应用与相关标准——北京亿丰豪斯沃尔新型建材有限公司硬质聚氨酯泡沫具有良好的绝热性能及物理性能，它导热系数低、强度高，是建筑保温隔热低能耗住宅之首选材料。针对硬质聚氨酯泡沫所具有的特点及其在生产过程中的工艺要求，我们把硬质聚氨酯泡沫在建筑节能领域的应用重点放在其板材成型工艺加工与应用上。开发研制了两种应用体系：即硬聚氨酯保温装饰一体化体系与外贴硬质聚氨酯泡沫板薄抹灰体系。并在实验研究应用的基础上制定了相关标准与重要参数。一硬质聚氨酯保温装饰一体化体系：（一）产品企业标准概括：1适用范围本标准规定了外墙外保温饰面一体墙板的定义、类别、技术要求、试验方法、检验规则及保温饰面墙板的标志、包装、运输与贮存。本标准适用于建筑装饰材料做表层，硬质聚氨酯泡沫塑料做保温层，用于各种建筑的外墙外保温装饰面层一体化的干作业和旧建筑外墙外保温装饰改造工程。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T3810.3陶瓷砖试验方法GB/T4100.1干压陶瓷砖GB/T4100.2干压陶瓷砖GB/T4100.3干压陶瓷砖GB/T4100.4干压陶瓷砖QB/T3806-99建筑物隔热用硬聚氨酯泡沫塑料JGJ110-97建筑工程饰面砖粘结强度检验标准JGJ126-2000、J23-2000外墙饰面砖工程施工验收规程JC/T841-1999耐碱玻璃网格布DBJ/T01-50-2002外墙外保温施工技术规程（聚苯板玻纤网格布聚合物砂浆做法）DBJ01-62-2002外墙外保温用聚合物砂浆质量检验标准3．定义本标准采用以下定义：3.1保温饰面砖一体墙板，是由建筑外墙装饰面砖做面层，以多元醇化合物多异氰酸酯为主要原料，在催化剂、稳定剂、发泡剂等助剂的作用下，与外墙装饰材料、抗冲击玻璃纤维网格布复合成一体的外墙保温装饰墙板。3.2保温饰面一体墙板系列，是将预制好的“墙板”与已有的建筑外墙用Φ8mm的塑料胀栓通过“墙板”的预留点与建筑外墙锚固在一起，再将预留点用同类饰面材料粘贴补齐，用水泥勾缝，从而形成保温装饰一体化的墙体。规格尺寸表1长宽厚单位mm120060045600300456006004530030045阳角mm297×297×45×600阴角mm297×297×45×600备注：其它尺寸可根据建筑设计及客户的要求定型制作5．原材料质量要求：5.1外墙饰面砖：5.1.1吸水率：６％5.1.2标准含水率：≤６％5.1.3冻融循环满足：４０次。5.1.4外墙砖宜采用背面有燕尾槽的产品。5.2硬质聚氨酯密度:5.2.1硬质聚氨酯持力层的密度为100-150kg/m35.2.2硬质聚氨酯保温层的密度为35-55kg/m35.3抗冲击玻璃纤维网格布：5.3.1经/纬向断裂强力:N/50mm≥12505.3.2网孔中心距4×4mm或5×5mm5.3.3单位面积重量≥160（g/m2）5.3.4涂塑量≥20（g/m2）5.4预留点补砖用聚合物砂浆:5.4.1平均粘结强度不应小于0.40Mpa技术要求6.1外观及性能标准6.1.1保温饰面一体墙板每平方米重量为15-17kg/m２6.1.2保温饰面一体墙板的外观应符合表2中的规定。表2序号项目质量要求mm1外观表面清洁平整，四周无飞边、无脱模剂、无网格布外露2修补保温层的修补密度要一致，补后凹凸度±23饰面平整度饰面与聚氨酯结合不平度凹凸±1.56.1.3保温饰面一体墙板的规格尺寸允许偏差见表3表3序号项目允许偏差mm1长±42宽±23厚（含饰面层）±24两对角线尺寸≤45饰面凹凸度≤1.56制品的形变度≤67持力层厚度10mm±26.1.4聚氨酯持力层保温层物理和机械性能应符合表4表4序号项目指标1持力层密度100kg/m3+50kg2保温层密度45kg/m3±10kg3保温层导热系数W/m.k0.022-0.0274持力层粘结强度Mpa≥0.65保温层压缩性能，屈服点时或形变10%时的压缩应力Kpa不小于1006尺寸稳定性（70℃.48h）%不大于57水蒸气透湿系数（23±2℃10%-85%RH）ng/Ra.m.s不大于6.58体积吸水率Ｖ／Ｖ，%不大于3*要求每批400块板中随意取出一块做３组抗拔试验。工程试点应用作为一个新型保温体系的开发，产品研制和工程试点是两个不可分割的步骤，为此我们在北京地区进行了两种不同类型的试点工程，一是北京市建设工程质量监督总站办公楼的改造（以下简称质检站），二是望京南湖西园K5区高层住宅裙房506号楼（以下简称望京工程）。现将两试点工程的实践分别小结于下：1质检站工程1．1工程概况质检站工程系一办公楼建筑的改造工程，原建筑物为五层砖混结构，主楼南侧东西两端各跨出两层会议室，外墙为370实心砖墙体，外贴白色釉面砖装饰，建筑面积为4563m2,檐口高16.50m，外墙总面积、为2742.2m2，外墙门窗洞口面积为577.92m2，主楼外墙面积为2163.0m2，该工程在改造过程中将西端会议室向南进行了扩建，并拆除原传达室。在院墙入口处两侧新建两接待室，在主楼西侧又扩建一两层办公楼用房，均为砖混结构，墙体材料采用KP1多孔砖，外墙均采用保温装饰一体化构件，初步统计所用保温板材约2700m2。1.2选材与设计原主楼建筑外墙为370砖墙，20-30mm厚水泥砂浆找平层8mm装饰面砖，系非保温墙，扩建建筑系240KP1多孔砖外墙，此次工程改造的原则是以节能65％为目标，采用保温装饰一体化构件，施工全部采用干作业，以提高工效，实现文明施工，使我国外墙外保温工艺逐渐缩小与西方发达国家的差距。1.2.1材料选择为达到下步节能的目标，保温材料采用干密度为36kg/m3,导热系数为0.025w/m·k的发泡聚氨酯以及干密度为20kg/m3，导热系数为0.041w/m·k的泡沫聚苯板，但在构件生产中，前者的生产效率高与面砖的粘结力好，故在工程试点中还是采用发泡聚氨酯产品。1.2.2产品设计产品为“三明治”结构，由面砖、持力层和保温层三层有机的结合在一起，由工厂工业化方法生产的装配化构件，构件设计的规格尺寸主要根据：第一，保温层厚度根据建筑物所用墙体材料和本地区保温节能要求经计算决定。第二，构件长、宽尺寸，根据建筑层高，开间、门窗尺寸以及所选面砖尺寸，综合权宜订出，本工程开间、层高、门窗均为三模制，如开间为2400、3600和7200，层高为3300，窗户主规格为2100×1500，面砖选用45×195通体砖所以构件尺寸长宽定为1200×600，面砖纵向排块为12块，横向排块为6块，均为双数，便于切锯成各种符合三模的异形规格。1.2.3排块设计如前所述，本工程系办公楼建筑，立面形式比较简单，且开间、进深、层高、门窗均为三模制，所以采用1200×600一种标准构件，通过切锯能生成多种异形规格，基本上能满足本工程规格尺寸要求。在排块设计中先以北立面为示例，其板块总量为1198块，规格仅五种，其中标准板为943块，占总量的78.8％，而其它规格均能用标准板经切锯组合满足立面要求，如600×300规格（即将板在中间一分为二）共160块，占总数的13.3％，标准板加1/2标准板总数就占整个北立面块数92％，所以只要立面各部位尺寸符合模数，选择面砖恰当，就能做到既标准化又多样化。1.2.4细部构造主要解决以下部位：（1）接缝部位：端头缝在板材制作时其面砖均做成锯齿型，有半砖缺口两端头对缝后正好是一块整面砖，用专用粘砖砂浆粘砖后补这一缺口（当板材须要切锯时，板材在切锯部位同样也要形成锯齿形缺口），板缝之间用专用砂浆勾缝。（2）阳角部位：首先要求角部位竖缝平直，锯齿形缺口错缝排列，板端打磨成45°角磨砖对缝，用尼龙锚栓锚固，然后勾缝。（3）门窗部位，因本工程为旧楼改造，窗口误差较大，未留有保温余量，所以窗周边外墙板只能在安装完门窗后剔凿掉原有面砖，水泥砂浆找平后，四周粘贴面砖，阳角部位磨砖对缝。1.3构件安装该外保温做法的优点之一，特适宜旧房改造，可以在不改动或剔凿原有外装修的原则下，进行保温改造，其安装方法是用尼龙锚栓，直接锚固在墙上，因此，尼龙锚栓的质量至关重要，其尼龙部分需用尼龙6和尼龙66。钢质锚栓涂锌厚度不得小于5μm，所用锚栓的长度和直径视保温板的厚度和所锚入的墙体材料而定，本工程采用长80尼龙锚栓，埋入墙体深度≥50mm。安装顺序是墙上按设计图纸放线，自下而上安装板材，本工程勒脚部分采用蘑菇石，安装时留出蘑菇石高度位置，以上为保温板的起始部位，在该部位用钢质锚栓锚固50×50角钢作为承托件，在承托件上安装最下层保温板，原保温板材用5个锚栓锚固，从力学性能完全满足构件要求，但由于该工程为旧楼改造，本身墙身平整度不理想，同时对板材的变形性估计不足，安装完毕后发现有的板材水平缝出现起鼓现象，后经改进将原五个锚固点改成9个锚固点，基本上解决了这一问题。2.望京工程2.1工程概况该工程是望京新城K5区的一附属工程，底层为热力点和便电室、二层为便民店，框架结构，外墙为陶粒混凝土空心砌块填充墙，总建筑面积573.73m2,檐高8.7m，外墙总面积为1010.37m2，去除外墙窗面积总保温面积约800m2。2.2选材和设计该工程外墙采用陶粒混凝土空心砌块，外抹水泥砂浆找平层，在总结质检站工程的基础上，对产品进行了两方面的改进，首先为提高板材的平整度和减少板材由于温差的变型性，对持力层进行加强，第二，适当增加板材的锚固点和分布位置，事实证明这一措施十分有效，在质检站工程中出现的问题基本上得到克服，保温层仍采用干密度为36kg/m2的发泡聚氨酯，面砖也为45×195深棕色通体砖。2.2.1排块设计本工程因为框架结构，因此给立面的创作带来较大的自由度，如南立面首层有三个附壁柱，上支承7.2m弧形发券，门窗大部分采用西方古典式窗套。开间、柱距、门窗虽然基本符合三模模数，但由于这些装饰配件完全打破了墙体三模制格局，因为建筑设计事先并没有考虑采用这种保温形式。但反之也是对这种体系的一种挑战，即能否适应复杂的立面，该工程经排块设计，总块数达917块，规格多达26种，其中标准板为579块，占总数的63％，因此标准板还占大多数，同时，大部分异型规格均能由标准板切锯，但在实际施工中由于抹灰造成的误差，又增加了一部分规格，但虽然立面复杂，采用这一体系在实践中还是可行。2.2.2细部构造该工程与质检站工程不同之处主要在两部分，一是窗户，因该工程均有窗套，而且有一定的造型，其构造处理是在窗套外粘贴锚固泡沫聚苯板，聚合物水泥砂浆玻纤网格布加强，刮腻子外做涂料；二是线条，尤其是7.2米跨度较大的发券以及檐口线脚，同样采用粘锚聚苯条的方法，发券弧线的施工方法是将条形聚苯板，沿弧线粘锚结合，最后用聚合物水泥砂浆玻纤网格布加强，取得了较为理想的效果。2.3构件安装该工程的安装是先放线后做窗套线条，保温板原则上从窗间墙取中线向左右安装，先安装标准板，后安装异型板，而不能象质检站工程完全按排块图规格安装，但其优点是窗口因有窗套，窗口部分处理比较简单，由于总结了质检站工程的经验，改进了板材质量，增设了锚固点，安装时用2m靠尺逐块检查表面平整度，经检验，基本符合《外墙饰面砖工程施工及验收规程》JGJ126-2000标准。2.4造价本工程与质检站在产品价格上有所不同，前者是甲方挑选面砖形式后由生产单位承包产品生产和施工，后者则由甲方供应面砖，由生产单位负责生产板材和施工，但两者除面砖价格略有差异外，造价大致相同。3.小结在产品开发和一系列科学研究的基础上，进行两个试点工程，共3000多m2的工程实践，虽然在起始阶段存在一些不足，但通过不断总结经验，改进产品和施工工艺基本上达到了北京墙改办对本课题提出的要求。3.1体会产品设计合