美国单层屋面系统技术初探 【 打印】 【收藏】【关闭】 2008年2月，中国建筑防水材料工业协会代表团应美国屋面工程协会、美国阿迪公司的邀请，赴美参加美国屋面工程协会第121届年会暨国际屋面博览会（IRE），同时代表团还应美国几家{zd0}的单层屋面材料生产企业杰斯曼（JM）公司、凡士通（Firestone）公司、卡莱尔公司（Carlisle）及FM认证实验室的邀请，组成标准考察小组考察了美国单层屋面系统技术和市场。通过访问和考察，代表团对美国单层屋面系统技术、材料、施工、标准、试验方法、检测认证和培训制度有了一些初步的了解，这也是继去年11月中国防水协会代表团赴欧洲考察单层屋面系统技术之后，再度考察国外单层屋面系统技术。现将相关考察内容撰写成文，以飨读者，希望对引导和发展中国单层屋面系统技术有所借鉴和启发。 美国建筑屋面工业现状概述 美国将建筑屋面分成两大类，民用建筑屋面（简称民用屋面或陡坡屋面）和商业及工业建筑屋面（简称商业屋面或低坡屋面）。民用屋面的主要防水材料是沥青瓦，沥青瓦在民用屋面市场份额中占90%以上，其他为混凝土瓦、烧结瓦和木瓦等。民用屋面的保温材料主要采用玻璃棉及保温板等。商业屋面主要防水材料的市场情况为：2007年商业屋面总市场份额为3.44亿m2，2003年以前叠层沥青屋面占50%以上，2003年以后单层屋面系统占50%以上。据美国屋面工程协会2007年全美商业屋面市场份额统计，TPO占20%、EPDM占20%、叠层沥青屋面占13%、APP占13%、SBS占12%、PVC占8%、金属屋面占6%、现喷聚氨酯发泡占2%、其他占6%。近几年来平屋面材料增长最快的是TPO，从2001年的2000多万m2上升到2007年的8390万m2，平均年递增15.4%，其中2007年增长率为22%；而下降最快的是叠层沥青屋面，从2001年的1亿m2下降到2007年的6000万m2。 2007年，单层屋面的三大主要防水材料的工程应用量为TPO：8390万m2，EPDM：8500万m2，PVC：3200万m2；单层屋面占商业屋面市场总额的55%。 在美国，单层屋面系统主要采取三种施工方式：空铺、满粘和机械固定。在三大单层屋面材料施工中，EPDM：空铺占38%、满粘占41%、机械固定占21%，TPO和PVC：机械固定占78%、满粘占21%、其他占1%。 用于商业屋面的保温材料主要有聚异氰脲酸酯板（Polyiso）、挤出型聚苯板（XPS）、模压型聚苯板（EPS）等，2007年商业屋面保温板市场份额为：聚异氰脲酸酯板占57%、木纤维板占11%、膨胀珍珠岩板占9%、EPS板占8%、XPS板占2%、其他占13%。 美国商业屋面基层构造大体为：金属结构基层占42%、木板基层占21%、混凝土基层占12%、预制混凝土板占6%、保温混凝土板占6%、其他占13%。 杰斯曼（JM）———美国xx屋面系统集成商 杰斯曼公司成立于1858年，至今已有150年历史，是美国商业屋面防水和保温材料最重要的制造商，提供商业屋面用的大部分产品，如EPDM、TPO、PVC、SBS改性卷材、APP改性卷材、氧化沥青卷材、油纸等；卷材的辅助材料，如玻纤胎基、聚酯胎基、玻纤增强聚酯胎基等JM也生产；JM还是保温隔热材料的重要制造商，生产玻璃棉、聚异氰脲酸酯板和膨胀珍珠岩板等。 JM的技术中心位于美国科罗拉多州首府丹佛市，技术中心有员工400多人，许多是具有博士学位的研究人员。应主人邀请，我们参观了JM技术中心的玻纤、保温隔热材料和单层屋面卷材等有关屋面系统的几个实验室。JM技术中心从事材料研究和试验的方法、手段及仪器设备，其先进性确实让我们震惊。如在玻纤研究部门，我们看到对玻纤胎基和玻璃棉中玻璃纤维丝的研究和检测时，细如几微米的玻纤丝，在价值200万美元的高倍光电显微镜下，可以清晰地看到其表面结构是否光滑、平整，有无凹凸和裂纹；可以看到薄到几纳米厚的浸润剂涂层与玻纤丝表面结合的界面层，以此来分析浸润剂与玻纤丝结合的状况以及浸润剂作为界面材料与沥青等材料的结合状况；还可以看到湿法玻纤薄毡内部结构中无规则的粘结情况，以分析玻纤胎基的强度、尺寸稳定性等各种物理性能。该仪器还可以通过光电作用使被测物质表面产生X射线，并通过对X射线的光谱分析，分析出被测物质的无机或有机化学成分，以确认被测物质的化学组成。这些先进的设备和仪器为JM公司在材料科学研究工作上一直处于{lx1}地位奠定了基础，也使我们领悟到为什么JM出口到中国的玻纤薄毡要远远好于国内{zh0}的产品。 我们还参观了JM保温隔音材料实验室、屋面防水卷材实验室，目睹了保温材料的试验、聚异氰脲酸酯发泡试验和单层防水卷材性能检验等。 在交流研讨中，JM公司的戴维先生详细地介绍了美国单层屋面系统包括防水卷材、保温材料等的现状和发展趋势及JM公司各类用于单层屋面系统的相关材料和配套产品。JM沥青基材料有用于叠层屋面系统的玻纤胎、纸胎、聚酯胎氧化沥青防水卷材，用于坡屋面系统的玻纤胎和聚酯胎细砂面沥青防水垫层，用于改性沥青屋面系统的SBS、APP玻纤胎/聚酯胎及玻纤增强聚酯胎防水卷材和自粘系列沥青防水卷材。JM也生产水泥基防水材料和涂料类防水产品。 JM的单层屋面系统 1）热塑性弹性体（橡胶类）EPDM JM的EPDM主要分为两大类：用于满粘和空铺施工的无内增强型防水卷材；用于机械固定施工的有内增强型防水卷材。 2）热塑性材料（塑料类）PVC/TPO JM的PVC和TPO全部为内增强型防水卷材，可用于满粘和机械固定。内增强材料为聚酯纤维经编布胎基。 JM屋面系统用保温材料 JM主要生产3种保温板：聚异氰脲酸酯板、聚异氰脲酸酯增强板和膨胀珍珠岩板。我们应邀参观了位于伊利诺伊州的JM膨胀珍珠岩保温板工厂，该工厂具有2000万m2保温板的生产能力。膨胀珍珠岩保温板采用回收废纸和膨胀后的珍珠岩与粘结胶混合成浆料，再运用造纸抄网工艺，使保温板脱水成型，经烘干切割后制成成品。在美国平屋面保温材料市场中，膨胀珍珠岩板的应用量占第二位。美国平屋面找坡基本上采用楔型保温板，因此工厂有专门设备生产找坡用楔型保温板。 JM屋面防水材料用胎基 JM是美国{zd0}的屋面卷材胎基生产供应商之一，主要产品有玻纤薄毡胎基、长丝聚酯胎基和玻纤增强聚酯胎基等，其中玻纤增强聚酯胎基在美国已经广泛应用。 凡士通———现代化TPO卷材工厂的典范 凡士通公司是美国商业屋面材料最主要的专业生产企业，主要产品有EPDM、TPO、SBS改性沥青卷材和聚异氰脲酸酯保温板等。位于内华达州拉斯xxx的凡士通TPO工厂，是2007年12月正式投产的新工厂，应凡士通公司邀请，我们参观了这座现代化的工厂。在硕大的厂房内，一条又高又长的全新TPO生产线和多条配套辅助生产线，显现出当代防水卷材生产技术的现代化和自动化气息。该工厂主要生产10英尺（3.05m）、8英尺（2.44m）和5英尺（1.53m）宽的各类TPO防水卷材，年生产能力达2000万m2。生产线配备3个原料树脂储罐，其中一个为备用，储存能力为680t。主生产线机头部分高20多m，有3层高位平台，共有两套喂料挤出系统，每个喂料挤出系统都由两台喂料机、两台混料称重机和两台挤出机组成，同时供给TPO卷材正面膜层和反面膜层的喂料。TPO的正、反两面膜层，分别由两个双挤出头的挤出机挤出到正、反膜层的出料口，并先后与聚酯经编布胎基复合成TPO卷材，再经冷却成卷一次成型。成型的大卷，再经倒卷，裁剪包装成不同规格的小卷作为成品。整条生产线的喂料、配比、混合、称重、挤出、温控、上下膜层测厚、张力、调偏和成卷等都是全自动控制，每班只有5个工人操作。 这条TPO生产线是当今TPO生产技术和工艺的{zx1}技术，代表着TPO卷材生产的规模化、自动化和现代化水平。代表团成员们参观后对凡士通TPO卷材的现代化生产水平惊叹不已。 代表团还与凡士通的技术负责人就单层屋面系统技术的相关细节进行了广泛的交流。 卡莱尔公司———三元乙丙卷材的王国 卡莱尔公司是美国生产三元乙丙卷材{zd0}的制造商之一，也生产TPO卷材、沥青防水垫层和聚异氰脲酸酯板。 卡莱尔公司总部位于宾西法尼亚州首府哈利斯堡附近的卡莱尔镇，其技术中心和一个EPDM工厂也在此地。 应卡莱尔公司邀请，我们参观了EPDM卷材生产工厂及其技术中心。卡莱尔有两个EPDM生产工厂，位于宾州的工厂生产能力为5000万m2/a，平均16万m2/d。工厂有两条生产线，一条是全自动化的挤出生产线，双挤出头，双层复合成型，可加内增强网格布，幅宽3m，效率极高；另一条生产线采用压延工艺，幅宽1.7m。 两条不同工艺的生产线由一套密炼系统供料，密炼系统分一次密炼和二次密炼。一次密炼时将两种不同EPDM胶料、碳黑、塑料树脂和助剂等按比例倒入密炼机入口，密炼后的初炼胶料中加入硫化剂等助剂后，再经过另外一台密炼机二次密炼。二次密炼的胶料经停留，再进入连续自动开炼机上开炼后，或送到挤出机用挤出工艺生产，或送到四辊压延机用压延工艺生产。挤出工艺为双挤出机，挤出上下两层EPDM薄片，再一同进入复合辊中，复合成EPDM卷材。这种工艺有如下好处：1）双层薄片相互弥补瘕疵，复合后可以提高产品质量的可靠性；2）可以在两层EPDM薄片中加入胎体，生产有内增强材料的EPDM卷材，用于机械固定工法；3）可以生产双色三元乙丙，特别是生产节能效果明显的白色EPDM为面层的防水卷材。挤出成型的3m宽EPDM去掉衬布，涂敷隔离粉后，卷成大卷进入硫化釜硫化，硫化后的大卷送到复卷机上，洗净隔离粉并裁割成30m长的小卷包装制成成品。有的EPDM还需要在工厂预制搭接边自粘胶带，这时大卷被送到专用丁基自粘胶带粘合机上，在3m宽的EPDM两边的正反面各贴上一条8cm宽的丁基自粘搭接用胶带及隔离膜，再裁割成30m长的小卷包装入库。而经过压延工艺生产的1.7m宽的卷材，全部由接宽机接至16m宽、模数1.7m的超宽大卷卷材，经硫化后，按客户要求裁切，通常尺寸为16m×30m/卷或8m×30m/卷等。 卡莱尔工厂规模宏大，设备极多，自动化程度高，生产速度快、效率极高。如3m宽的挤出机和连续开炼，由多台开炼机组成一个开炼机群，形成流水化不间断连续生产；再如硫化时去掉衬布，硫化能力可以提高一倍；运送3m宽和16m宽的大卷进出硫化罐，全部是用无人驾驶的自动运输车运输等。 在卡莱尔技术中心，我们看到30cm宽的小试用挤出、压延生产线和开、密炼的设备，用于调整配方和新产品试验。各种性能检测的仪器、人工模拟老化、热老化仪等都在工作，用挤出注模工艺生产的试验片正编号等待试验。我们最感兴趣的是抗风揭试验室，4m×8m的试验台上已经安装好了即将试验的TPO卷材。美国抗风揭试验采用与欧洲负压法不同的正压法检测，这是我们首次目睹。正压法是每隔1min向抗风揭试验台上被测的屋面系统内部（包括保温层、隔汽层和防水层）增加定值正向压力，直至被测屋面系统被破坏为止；破坏前的数值，即该系统能承受的{zd0}风揭压力。屋面系统破坏有多种标志，如卷材焊缝开裂、固定件脱落、保温板折断开裂、满粘屋面卷材和保温板剥离等。抗风揭试验是美国单层屋面系统最重要的试验。由于风速大小、历史极限值、楼层高低和屋面坡度大小等都对风揭有重要影响，因此卡莱尔开发了一套适应全球各地的风揭计算器，计算器设置在卡莱尔的网站上，点击网站输入数据就可很容易地获得适合当地建筑的抗风揭数据，进而获得不同材质、厚度的卷材和在屋面角、边及中间部位各需要多少固定件等重要参数，非常简便。这是世界上{dy}家可以免费提供这种服务的公司。另外卡莱尔还有专门对固定件紧固能力和抗拔出能力的试验方法。 我们还应邀参观了卡莱尔仓储中心和屋面系统培训中心。卡莱尔的仓储中心是美国中部地区一个{zd0}的物流中心，仓库中储存有约500万m2以上的各类TPO和EPDM卷材以及涂料、粘结剂、泛水胶带等。仓库内有20多个标准集装箱装卸车位，可以同时装运。 【作者】：朱冬青 来源：中国建材报 （2008-04-21 第4883号） |
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