整体喷涂聚氨酯在严寒地区屋面保温体系中应用的研究

高 宇 杨志辉 邱加伟

(哈尔滨学院，黑龙江 哈尔滨 150076)

对于北方严寒地区的屋面，屋面保温和屋面防水的质量好坏严重影响建筑物的使用功能。屋面保温直接影响冬季保温和夏季隔热的效果，决定着建筑能耗的大小。屋面保温通过在屋面系统中设置保温材料层，增加屋面系统的热阻来达到保温效果，所以保温材料的性能在保温系统中是重中之重。常规屋面保温构造的保温效果与屋面防水层、隔汽层的构造及其质量息息相关。屋面防水、隔汽层失效，不仅会造成室内顶棚、墙面的发霉、长毛，墙皮鼓包、开裂、脱落等质量问题，还会造成室内水汽、屋面雨雪水进入保温层，导致屋面保温层的导热系数提高，降低其保温性能。目前屋面保温和屋面防水的常规构造做法，经过几年使用，均会或多或少出现此类问题，所以北方严寒地区如何优化屋面保温和屋面防水的构造设计，确保屋面保温、防水性能持久耐用，从而提高建筑品质，成为了重要的研究课题。

1 常用屋面保温构造分析

图1 常规屋面体系构造

现阶段北方严寒地区绝大多数建筑物所采用的屋面保温材料主要为挤塑聚苯乙烯泡沫板、硬质泡沫聚氨酯板等块状保温材料，其构造做法如图1所示。

虽然挤塑聚苯乙烯泡沫板和聚氨酯板均具有良好的阻热性能，但由于是块状材料，板块之间必然存在空隙，无法形成密闭的整体，严重影响保温层的整体保温效果，若要其保温性能达到相关要求，可以通过加大保温层厚度，提高材料用量来实现。而如果屋面防水层或隔汽层失效，室外雨雪水和室内湿气将会进入保温层，而块状保温材料不具备阻水性能，保温层含水后，将无法保障其保温性能。

这时，我们可以考虑整体喷涂硬泡聚氨酯的方式来改善以上问题。

2 整体喷涂硬泡聚氨酯在严寒地区屋面保温中应用分析

2.1 硬泡聚氨酯(PUR)

硬泡聚氨酯(PUR)是以聚醚或聚酯及多异氰酸酯为主要原料，加入阻燃剂，发泡剂和稳泡剂等，经混合搅拌，在化学反应下形成的一种微孔发泡体。其性能如表1所示：

表1 硬泡聚氨酯(PUR)材料性质

从表1中可以看出硬泡聚氨酯导热系数低(仅为≤0.024W/(m·k))，密封性能、憎水性能好。且尺寸稳定，同时具备保温、防水、隔音等诸多功能。

一般来说，在传统材料中，防水的不保温，保温的不防水。而硬泡聚氨酯(PUR)很好的克服了这一点，做到既保温又防水，若防水渗漏也不会大幅降低其保温性能。尤为重要的是硬泡聚氨酯(PUR)采用喷涂的方法施工一次成型，可以实现防水保温层的连续无接缝，能够有效实现保温防水一体化。

2.2 PUR保温与传统挤塑聚苯乙烯泡沫板XPS保温性能对比分析

1)材料性能比较

硬泡聚氨酯(PUR)与挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)基本性能如表2所示：

从表2中的材料基本性能比较来看，Ⅲ型喷涂硬泡聚氨酯(PUR)的导热系数比挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)提高20%，尺寸稳定性提高33.3%、耐温性能提高60%，抗压强度提高50%，并且燃烧后仅为炭化。从而可以认为：作为北方严寒地区的保温材料，Ⅲ型喷涂硬泡聚氨酯(PUR)在主要性能方面优于挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)。

2)喷涂PUR与XPS保温体系构造比较

挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)为板块状材料，安装后板块间不可避免会存在缝隙，虽然可以采取分层错缝搭接的方法加以改善，但仍然无法解决板与板之间，上下层板之间仍存在缝隙，且缝隙相连通的问题，这就导致XPS保温体系的导热系数高于材料本身的导热系数，无法充分发挥材料的保温性能。

由于挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)本身不具备防水性能，在吸水后会导致保温性能降低，故XPS保温体系需设置隔汽层来阻断室内湿气进入保温层，设置防水层来阻断雨雪水进入保温层。

喷涂硬泡聚氨酯(PUR)为现场喷涂，形成无缝整体，喷涂PUR保温体系的导热系数与材料本身的导热系数相同，可以充分发挥材料的保温性能。

由于硬泡聚氨酯(PUR)本身具备良好防水性能，且面层的防水性能更好，施工时根据保温层的设计厚度分层喷涂，这就更加提高了保温体系防水性能，从而可以减少隔汽层构造，而防水层也可以考虑降低防水等级。

3)喷涂PUR与XPS保温体系的综合比较

喷涂硬泡聚氨酯(PUR)保温体系与挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)保温体系的整体保温性能如表3所示：

表3 喷涂PUR与XPS整体保温性能比较

从表3可以分析出喷涂硬泡聚氨酯(PUR)保温体系比挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)保温体系的保温性能提高22%～24%，材料厚度可减少25%，且具有防水性能。

基于以上分析可以认为，喷涂硬泡聚氨酯(PUR)保温体系的保温性能优异，并具有良好的防水性能，可实现保温防水一体化，并且可以优化屋面体系的构造，更适用于北方严寒地区，如果能够得到广泛的应用，将会是屋面保温体系的一次变革。

2.3 工程应用

在哈尔滨学院教师公寓三期工程中应用了喷涂硬泡聚氨酯(PUR)屋面体系，具体构造如图2所示，该项目于2014年末竣工，经过近5年的使用，取得了良好的保温、防水效果。由此认为，喷涂PUR屋面体系非常适用于严寒地区的。

3 结语

喷涂硬泡聚氨酯(PUR)屋面体系可实现保温防水一体化，优化屋面体系的构造。在北方严寒地区的应用，将会提高屋面体系防水性能，大大减少建筑热能的损失量，达到节能环保的效果，提升严寒地区建筑室内舒适度。

图2 喷涂硬泡聚氨酯(PUR)屋面体系