硬质聚氨酯泡沫板在尼尔基水利枢纽的应用

张 鹤，聂麟童，张 龙

（嫩江尼尔基水利水利水电有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔161005）

近年来，保温防水的话题无数次的出现在水工、土建等各个领域，市面上的保温防水材料五花八门、优点各异，但在实际应用过程中其弊端全部显现出来，一个好的保温防水材料要尽可能兼备保温防水材料的全部特点。硬质聚氨酯泡沫保温材料是目前国际上性能最好的有机高分子保温材料，在水利工程中可用于防水保温、堵漏等领域，是一种兼备保温隔热和防水功能为一体的新型合成高分子材料，特点是一材多用，同时具备保温、防水、隔音、吸振、耐油、耐化学腐蚀等功能。由于硬质聚氨酯发泡保温材料施工工艺简单，技术性能可靠、质量可靠，施工完毕后运行稳定，耐久性、保温、防水效果显著等特点而被广泛应用于土建、水工建筑的屋面、墙体、楼面的保温。

1 化学原理

硬质聚氨酯泡沫板是以聚醚或聚酯与多异氰酸酯为主要原料，再加阻燃剂、稳定剂和发泡剂等，经混合，搅拌产生化学反应而形成发泡体的一种新型的保温、防水材料。

硬质聚氨酯泡沫是通过混合液态的化学原材料聚醚或聚酯和多异氰酸酯而形成的并以一种低沸点的液体作为发泡剂。组合聚醚或聚酯和异氰酸酯混合后立即会有一个放热化学反应，发泡剂因反应热而开始气化，发泡剂气化后留在泡孔中，这在泡沫的绝热性能中起决定性作用。

2 综合特点

2.1 与传统保温技术的比较

传统的保温防水层为防水卷材、保温板、无纺布、珍珠岩组合而成，见图1（a）。保温板由固定尺寸保温苯板的拼接而成，对于角落和底部需要进行剪裁，这样就大大的增加了其拼接缝，起不到防水的效果，如果上层防水层出现局部渗漏问题，雨水就会存在珍珠岩和保温板的缝隙中，无法蒸发出去，形成含水层，降低保温效果，并且需要设立排气孔。传统的保温防水层叠加厚度较厚，增加了墙体和屋面的厚度，减少了室内的空间。

硬质聚氨酯泡沫板施工简便，一次性喷涂而成，无拼接缝，能更好地起到保温防水效果。硬质聚氨酯泡沫化三者为一体，见图1（b）。直接喷涂在建筑物表面，形成一个整体，没有任何缝隙，无须设立排气孔，减小了外墙的厚度，增大了室内的空间，施工完成后保温防水效果良好。

2.2 特点

1）导热性能。硬质聚氨酯泡沫塑料是隔热效果最好的材料，其导热系数一般在0.02～0.03 W/(m·K)，并且与基材形成牢固的结合，起到良好的保温作用。

图1 新型保温防水结构图

2）防潮、防水性能。硬质聚氨酯喷涂在建筑物表面的闭孔率在90%以上，属于憎水性材料，不会因吸潮即增大导热系数，喷涂完毕使建筑物表面形成一个整体，使得外部的雨水不会进入建筑物墙体内，对建筑物表面起的一个良好的保护作用。

3）防火，阻燃，耐高温。聚氨酯在添加阻燃剂后，是一种难燃的自熄性材料，它的软化点可达到250℃以上，仅在较高温度时才会出现分解。另外，聚氨酯在燃烧时会在其泡沫表面形成积碳，这层积碳有助隔离下面的泡沫，能有效地防止火焰蔓延。而且，聚氨酯在高温下也不产生有害气体。

4）隔热性能。硬质聚氨酯泡沫保温板具有良好的隔热性能，在达到同样保温要求下，可使减少建筑物外围护结构厚度，从而增加室内使用面积。

5）抗变形能力。硬质聚氨酯泡沫板在喷涂完成后，直接在建筑物表面形成一个整体保温板，其抗压、抗裂性能极强，喷涂完成后饰面稳定，适用于上人屋面。

6）聚氨酯材料孔隙率结构稳定。基本上是闭孔结构，不仅保温性能优良，而且抗冻融、吸声性也好。硬泡聚氨酯保温构造的平均寿命，在正常使用与维修的条件下，能达到30年以上。能够做到在结构的寿命期正常使用条件下，在干燥、潮湿或电化腐蚀，以及由于昆虫、真菌或藻类生长或者由于啮齿动物的破坏等外因影响，都不会受到破坏。

3 施工工艺

硬质聚氨酯泡沫板的成型方式主要有浇注、模塑、喷涂等。其中喷涂是硬质聚氨酯泡沫板施工的重要方法。

混凝土表面保温层采用喷涂工艺施工，即使用聚氨酯硬泡喷涂机将双组分聚氨酯硬泡组合料直接喷射到物件表面而发泡成型，形成大面积无接缝、厚度数厘米以上的保温层。保温层为具有较低的密度（40～70 kg/m3）、有一定抗压强度的闭孔泡沫塑料，同时大面积的闭孔泡沫阻挡了水的散发，起到保湿作用。

3.1 施工准备

施工现场需提供施工机具使用的380 V电源，施工机具总装机容量约为25 kW，施工时原料通过机具设备及45～60 m长输送管道输送到工作面进行施工。

3.2 喷涂要点

1）喷涂施工应分多遍喷涂，第一遍喷涂厚度宜控制在5 mm左右，以增加泡沫与基层的粘接强度；以后每遍喷涂厚度控制在10 mm左右，且不大于15 mm。每遍喷涂的最小间隔为10～20 min，分4～5遍喷涂最终达到设计厚40 mm。在女儿墙泛水部位按喷涂厚30 mm，分3遍喷涂到位。

2）当日的施工作业面必须于当日连续喷涂施工完毕，达到设计厚度，以防中途出现降雨影响后续喷涂泡沫与前期喷涂泡沫间出现脱层现象。

3）为防止风吹聚氨酯泡沫防水保温材料造成对周围成品的污染，风力超过5级时不应施工；当风力大于3级时，应采取适当的遮挡措施进行施工。喷涂硬泡聚氨酯施工时，应注意不要破坏已施工好的JS涂料防水层，以免降低局部防水等级。

4 实际应用

尼尔基水利枢纽位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流中游段，坝址距下游齐齐哈尔市约130 km，偏东北平原地带，当地冬季时间较长且风力较大，导致枢纽区温度极低，硬质聚氨酯泡沫板是第一次在如此恶劣的环境中运用。

尼尔基水利枢纽于2001年开工，竣工运行以来已十余年之久，管理区多数建筑物的防水保温设施已经失效，业主委托施工单位对建筑物保温防水层进行重新修复，保证管理区仪器设备的正常运行，同时也为管理人员提供一个舒适的办公环境。

施工单位主要对发电厂尾水副厂房、坝上观测楼、保安房等进行了保温防水处理，项目完工后经过一段时间的观察，防水、保温效果明显提高，解决了以往年年“漏”，年年维修的问题，室内温度显著提高，同时也为枢纽建筑内的取暖节约了成本。

5 结语

文章介绍了硬质聚氨酯泡沫保温板在尼尔基水利水利枢纽的应用。实践证明，硬质聚氨酯泡沫板在条件恶劣的环境下是经的起考验的，达到了保温、防水的良好效果。但同时也存在缺点，材料成本较以往的保温材料价格偏高，但其使用寿命要高于普通的保温材料，保温防水效果也非常好，综合看来其优点还是大于缺点。硬质聚氨酯泡沫板在水工、土建等领域值得进一步推广使用。