聚氨酯附框解決了建築門窗的安裝問題

　　節約資源、節約能源、建立節約型社會就是要減少能源消耗和低碳排放，而建築直接耗能佔全社會耗能的46%-50%，其中門窗的能源損失又佔到建築能耗的50%，這樣近四分之一能耗就由于門窗而被消耗掉，所以減少門窗的能源損失是當前建築節能的主要途徑之一。

　　門窗節能與質量主要在于門窗玻璃、門窗框材料、玻璃與門窗框的密封、開啟扇的密封和與建築牆體的聯接的五大重要因素。而門窗與建築牆體的聯接和密封在現行各種規範對此沒有明確規定，更沒有相應試驗和檢驗標準，采用一種通常作法，另外由于門窗是由門窗企業進行安裝，而建築牆體和門窗安裝後的收口是由建築施工企業來完成，雙方能否配合好顯得更加關鍵，為此現在門窗存在很多問題集中反映在這理，特別是熱橋(是指建築圍護結構中熱流密度顯著增大的部位，成為傳熱較多的橋梁)問題，必須徹底解決建築門窗與建築牆體間的連接和安裝問題，使其規範標準化，達到門窗全方位實現節能。

　　1 門窗安裝用附框的產生與發展

　　1.1 附框的產生

　　建築門窗在建築牆體上安裝，是由建築預留門窗洞口，采用固定片通過射釘(或膨脹螺栓)將窗框與牆體轉接固定(見圖1)或用膨脹螺栓將窗框與牆體直接固定(見圖2)的方式進行安裝;窗框與牆體之間用發泡膠進行保溫，水泥砂漿進行收口，密封膠進行密封;最後再安裝門窗玻璃等各種附件，完成整個門窗的安裝，這也就是門窗的濕法安裝。

　　由于門窗的濕法安裝時存在著︰建築施工過程中給門窗預留的洞口不規範;先安裝門窗後進行二次抹灰收口對門窗的污損嚴重;在門窗具備安裝條件時，留給門窗洞口測量、門窗加工和安裝的時間很短，門窗安裝不能保證工期等問題。針對上述問題的解決辦法是先安裝附框、土建二次收口後再安裝門窗。

　　建築門窗用附框是指在安裝門窗前在牆體洞口預先安裝的結構框件，建築門窗通過該框件與牆體相連。

　　選用什麼樣的附框，現成的材料就是鋼附框，為不影響門窗的洞口尺寸，使門窗太小又不使二次抹灰量過大，為此要求截面要小，所以選用20mm×40mm的矩形方鋼管做為附框，其壁厚由先期的1.2mm到現在普遍使用的1.5mm。

　　有了附框，門窗安裝時要在建築預留的洞口內先安裝附框，建築進行二次抹灰收口，待土建裝飾工程完成後，再進行門窗安裝，這樣相對的提高了門窗的安裝質量，這也就是門窗干法安裝(見圖3和圖4)。為此附框具有規範洞口、轉接、解決門窗濕法安裝對門窗的污損、加快了門窗安裝工期的作用。

　　1.2 現行鋼附框的局限性

　　由于鋼附框是一種臨時代用品，它具有一定局限性。

　　1) 耐蝕性能差，不能與建築同壽命，甚至于比門窗的壽命還短;

　　2) 尺寸單一，適用性差;

　　3) 導熱系數高，在牆體中形成了熱橋，影響窗與牆體間的保溫性能;

　　4) 線膨脹系數高于窗與牆體間的各種材料，導致膨脹伸縮後變形尺寸不一致，而形成裂縫，影響窗與牆體間的氣密性，水密性，因裂縫導致冷熱對流，形成了室內結露、結霜、結冰，同時又影響保溫性能;

　　5) 當鋁合金隔熱窗雙腔分別與其連接時，又形成了熱橋;

　　6) 因熱脹冷縮會引起響動、脫膠、固定點松動等現象發生;

　　7) 不能滿足門窗安裝對附框的更高要求。

　　1.3 附框的發展

　　國家建築節能75%和被動房建築，綠色經濟、科技環保的發展戰略，門窗整窗單元安裝，建築和門窗產業化生產對門窗安裝以及所用的附框提出了更高和新的要求。

　　以聚氨酯附框為代表的新型非金屬附框應運而生，在滿足規範洞口、有利門窗成品保護和縮短門窗安裝工期的作用外，還具有以下功能，同時也代表了附框的研究與發展方向。

　　1) 附框是結構構件，應耐蝕，同建築同壽命;

　　2) 為門窗的安裝提供可靠的連接，保證其抗風壓性能;

　　3) 附框材料要有同建築牆體保溫相同或低的導熱系數，不能形成熱橋，不能因此而影響牆體的保溫性能;

　　4) 要保證窗與牆體之間無縫隙和裂縫，必須保證附框與牆體間相結合的材料要具有親和能力，也就是要有相近的線膨脹系數，才能保證門窗與牆體間的氣密性，而不漏水;

　　5) 為門窗的安裝用附框提供不同的斷面尺寸和結構體系，保證門窗與牆體之間無通縫和便于密封;

　　6) 附框的安裝便捷和牢固，有利于建築二次收口施工;

　　7) 為門窗的安裝、牆體的內外裝飾提供整套的解決方案，並為窗台板，窗套板等安裝提供配套的安裝和連接方式;

　　8) 為整窗單元安裝和住宅門窗產業化生產提供可靠和便捷的的安裝方式;

　　9) 為被動式建築門窗的安裝提供可靠和便捷的的安裝方式。

　　1.4 門窗和門窗附框的發展瓶頸︰

　　1) 當前門窗存在氣密性、水密性差而導致的漏水等問題以及門窗節能保溫差而導致結露、結冰主要是門窗與建築牆體的連接和密封。

　　2) 建築和門窗產業化生產就要實行門窗整窗單元安裝，整窗單元安裝就要解決門窗與建築牆體的連接。

　　3) 被動式建築門窗也要要解決的是門窗與建築牆體的連接。

　　4) 而門窗與建築牆體的連接和密封的紐帶就是門窗用附框。

　　5) 而當前被忽視的就是門窗用附框，現在沒有專門標準，而在一些標準規定也是模稜兩可，不可執行。

　　6) 附框現在才開始，但發展還沒有目標、不平衡，僅局限于鋼附框的結構型式。

　　7) 由于開發商的短期行為、只追求經濟利益，而附框又是隱蔽工程看不見，不采用具有功能要求和壽命長的附框。

　　8) 對非金屬附框的性能指標提出了不切合實際的過高指標要求，超出了建築本身的節能要求和連接性能要求，阻礙了非金屬附框的健康發展。

　　2 現行門窗用附框的相關規定

　　2.1 《建築節能工程施工質量驗收規範(GB 50411-2007)》6.2.7條規定︰外門窗框或附框與洞口之間的間隙應采用彈性閉孔材料填充飽滿，並使用密封膠密封，外門窗框與副框之間的縫隙使用密封膠密封。6.2.7條規定︰金屬外門窗隔斷熱橋措施應符合設計要求和產品標準的規定，金屬附框隔斷熱橋措施應與門窗框的隔斷熱橋措施相當。

　　2.2 《鋁合金門窗工程技術規範(JGJ 214-2010)》7.1.2規定: 鋁合金門窗的安裝宜采用干法施工方式，而對干法安裝後與牆體之間的處理未做規定。7.3.2第6項規定: 鋁合金門窗采用濕法安裝時，鋁合金門窗框與洞口縫隙，應采用保溫、防潮且無腐蝕性的軟質材料填充密實︰宜可使用防水砂漿填塞，但不宜使用海砂成分的砂漿。使用聚氨脂泡沫填縫膠，施工前應清除粘接面的灰塵，牆體粘接面應進行淋水處理，固化後的聚氨脂泡沫膠縫的表面應做密封處理。7.3.5規定:鋁合金門窗安裝就位後，邊框與牆體之間應采用粘接性能良好並相溶的耐候密封膠進行密封防水處理，膠縫采用矩形截面膠縫時，密封膠有效厚度應大于6mm;三角形截面膠縫時，密封膠截面寬度應大于8mm。

　　2.3《天津市建築節能門窗技術標準(DB 29-164-2010)》6.0.3規定:外門窗宜采用鋼附框的安裝方式。6.0.5規定︰外門窗框與外牆之間以及外門窗框與附框之間的縫隙應采用聚氨脂等材料發泡填充飽滿，其外表面應采用中性硅硐或耐候密封膠密封。附框與外牆之間的縫隙應采用防水砂漿填充飽滿。密封膠施工宜在批膩子、涂刷涂料之前，密封膠應連續均勻。門窗扇的安裝宜在密封膠施工24小時後執行。6.0.6規定︰外窗框與下牆體之間的縫隙應采用聚氨脂等材料發泡填充飽滿，外牆保溫材料應略壓住窗下框。做外保溫保護層時，應在窗框與保護層之間預留寬度宜為5mm，深度宜為8mm的槽。槽內宜用中性硅硐或耐候密封膠密封。

　　2.4江甦省住房和城鄉建設廳的甦建函科﹝2013﹞443號，《關于印發《江甦省民用建築外窗應用暫行規定》的通知》，從自2014年1月1日起執行，並規定;民用建築外窗必須采用附框安裝。附框性能應滿足節能、強度高、耐腐蝕、耐久性好等要求。積極推廣采用節能型附框，節能型附框材料性能應滿足︰導熱系數(25℃)應不大于0.2W/(m•K)，吸水率(24h)應不大于0.5%，加熱後尺寸變化率(60℃，24h)應不大于0.1%，握釘力應不小于4000N。

　　2.5DB37 T 5016-2014《山東省民用建築外窗工程技術規範》規定︰ 5.6.1 附框應滿足節能、強度、耐腐蝕、耐久性以及安裝連接功能要求。5.6.2附框材料性能宜符合︰導熱系數不大于0.25W/(m•K)，熱膨脹系數小于1.5×10-5m/℃。

　　3 聚氨酯附框在門窗安裝中的應用

　　3.1聚氨酯附框的特點及性能

　　聚氨酯附框采用以縴維及其制品為增強材料，以聚氨酯樹脂為基材，將縴維及織物經壓力注射聚氨酯樹脂後，通過加熱專用模具高溫固化成型，經牽引機牽引拉擠工藝生產出表面光潔、尺寸穩定、強度高的拉擠工藝復合的異型材附框。，它是新型高分子復合材料，基體樹脂和增強縴維構成的類似于鋼筋混凝土的一種復合結構體，由于樹脂和縴維在性能上的“優勢互補”，使其具有具有輕質高強、耐潮濕、耐腐蝕、抗老化，阻燃、絕熱、絕緣、保溫、隔聲等優良的物理化學性能，在高低溫作用下，仍能保持尺寸穩定性，工藝先進，在生產過程中不會造成公害。

　　3.2聚氨酯附框的結構體系

　　按附框斷面的寬度尺寸分為40、50、60、70、80、90、100等系列，按附框的不同用途和功能構造又分為普通型、功能型和單元型三種附框。

　　3.2.1 普通型附框

　　是指附框結構簡單的矩型結構，其功能只起轉接作用(見圖5和 圖6)。

　　圖中︰1——吃灰槽︰提高水泥砂漿與附框的固定強度;

　　2——外定位平面︰用于附框與建築牆體間的定位;

　　3——單斜坡結構︰使防水水泥砂漿很容易進入到附框與牆體之間，消滅了空洞現象，提高水泥砂漿與附框的固定強度，為建築施工提供了方便;

　　4——內定位平面︰為門窗安裝提供了定位和注密封膠;

　　5——螺釘加厚壁︰提高螺釘的承載能力和門窗的抗風壓性能;

　　6——安裝定位線︰附框安裝位置與建築軸線的控制定位用。

　　7——組裝槽口︰為窗台板、披水板和其它門窗配件提供的安裝槽口。

　　3.2.2功能型附框

　　是指附框的結構能夠滿足附框與牆體聯接所必備的功能要求(見圖7和圖8)。

　　圖中︰1——卡槽結構︰為固定片提供了卡接和調整位置;

　　2——雙斜坡結構︰使防水水泥砂漿很容易進入到附框與牆體之間，消滅了空洞現象，為建築施工提供了方便，同時保證了附框的固定強度;

　　3——上面單斜坡結構︰內高外低可有效的排出滲水;

　　4——附框與牆體之間的結構空間︰通過填充閉孔的彈性保溫材料，提高門窗與牆體間的保溫性能，並為金屬門窗因熱脹冷縮提供了變形空間，而不會影響結構變形，消除了響動、脫膠、固定點松動等現象發生;

　　5——分腔結構︰使附框形成多腔體，提高其保溫性能;

　　6——室內的凸邊結構︰為門窗安裝提供了定位和注密封膠，並可有效的解決牆體與窗框間的通縫問題。

　　3.2.3 單元型附框

　　是指附框結構能夠滿足建築門窗進行整窗單元安裝的要求(見圖9)。

　　圖中︰ 1——卡槽結構︰為固定片提供了卡接和調整位置;

　　2——雙斜坡結構︰使防水水泥砂漿很容易進入到附框與牆體之間，消滅了空洞現象，為建築施工提供了方便，同時保證了附框的固定強度;

　　3——內平面結構︰為門窗安裝提供由室內向室外平推平面，保證銷釘或彈簧卡片的入位;

　　4——室外的凸邊結構︰為門窗安裝提供了定位和注密封膠，並可有效的解決牆體與窗框間的通縫問題; 下面附框無此結構是保證排水腔體系的設置;

　　5——附框與牆體之間的結構空間︰通過填充閉孔的彈性保溫材料，提高門窗與牆體間的保溫性能，並為金屬門窗因熱脹冷縮提供了變形空間，而不會影響結構變形，消除了響動、脫膠、固定點松動等現象發生;

　　6——附框內凹槽結構︰提供了銷釘的安裝槽口，不用在附框上銑工藝孔，保證了門窗的整窗單元安裝。

　　3.3 聚氨酯附框的組裝工藝

　　3.3.1 聚氨酯附框組裝工藝

　　3.3.2 組裝時的注意事項

　　1) 組角件是有方向性，為此不能安裝反了，更不能安裝不上硬安裝，以免損壞附框;

　　2) 自攻釘距邊距離不要小于10mm，防止撕裂附框;

　　3) 自攻釘應選用盤頭自攻釘，最好是帶墊圈式自攻釘，要先鑽孔後攻釘;

　　4) 采用專用切割鋸片和鑽頭進行切割和鑽孔，切割和鑽孔時不能用力過大;

　　5) 材料要輕拿輕放、不得踩踏。

　　3.4 聚氨酯附框在建築預留洞口上的安裝工藝

　　3.4.1 安裝方式

　　按附框與建築牆體的固定方式可分為︰

　　直接固定式︰將附框直接用金屬膨脹螺栓或尼龍脹錨螺栓直接與建築牆體進行固定的方式(見圖10);

　　轉接固定式︰將附框通過固定片將中間部分與附框進行卡接(或用自攻釘進行固定)後，再將固定片的另兩端用金屬膨脹螺栓或尼龍脹錨螺栓或身釘與建築牆體進行固定的方式(見圖11)。

　　按附框在建築預留的洞口安裝位置可分為︰結構內(見圖12)、結構內外平齊(見圖13)和結構外(見圖14)三種。

　　3.4.2 安裝工藝

　　3.5門窗在聚氨酯附框內的安裝系統

　　3.5.1 安裝工藝

　　3.5.2直接固定式

　　本系統應用于門窗采用先安窗框再安裝玻璃的分體安裝方式，窗框在附框上安裝采用的是用自攻釘將窗框直接固定在附框上的安裝方式(見圖15-圖18)。

　　先將窗框從室內或室外安裝在附框內，窗框與附框間下面要加硬質矩型墊片或斜型墊片，將窗框安裝在指定的位置上，用自攻釘在窗框預留的安裝孔內固定在附框上,同時要穿透附框的兩個壁厚,在安裝工藝孔上加蓋工藝孔蓋，工藝孔蓋要用密封膠進行密封。

　　窗框與附框間填充閉孔保溫材料，室內室外注密封膠，膠高要5-8mm，並形成圓弧狀，膠要連續，接縫不要在轉角部和下面。

　　本系統固定點牢固可靠，簡單易行，經濟合理。

　　3.5.3 轉接固定式

　　本系統應用木窗或鋁包木窗整窗單元安裝的轉接固定式(見圖19)。

　　窗框在附框上安裝，采用室內安裝方式，窗框與附框間下面要加硬質矩陣型墊片，將窗框安裝在指定的位置上，用自攻釘將15×60單孔固定片一端固定在窗框的指定位置，另一端固定在在附框上,要保證其安裝尺寸不大于10mm。

　　窗框與附框間填充閉孔保溫材料，室內室外注密封膠，膠高要10-15mm，並形成圓弧狀，膠要連續，接縫不要在轉角部和下面。

　　本系統固定點牢固可靠，簡單易行，經濟合理，但膠縫過大。

　　3.5.4 整窗單元安裝彈簧銷釘固定式

　　本系統應用木窗或鋁包木窗整窗單元安裝的彈簧銷釘固定式(見圖20和圖21)。

　　附框采用下邊以有利于排水無擋邊附框和另三邊的可以對窗框進行限位有外擋邊的附框。

　　窗框采用從室內向室外安裝方式，在窗框指定位置將彈簧銷釘安裝在孔內，安裝到彈簧拉環為止，拉環應水平面向室內，此時彈簧銷釘的扃圓頭面應與附框的溝槽平行。

　　窗框與附框間下面要加硬質矩型墊片，將整窗從室內向室外平推安裝到位，調整附框與窗框的間隙和水平及垂直度，合格後開始彈簧銷釘固定，先將拉環拉開，彈簧銷釘會自動彈入到附框的溝槽內，然後用專用搬手將銷釘扃圓頭旋轉90°，使銷釘的圓弧面頂住附框溝槽內的兩個側壁，固定結束。

　　本系統可以有效的提高安裝效率，固定點牢固可靠，並保證了整窗的質量,提高了牆體與窗框間的保溫性能。

　　3.5.5 整窗單元安裝彈簧卡片固定式

　　本系統應用整窗單元安裝的彈簧卡片固定式(見圖22)。

　　附框采用下邊以有利于排水無擋邊附框和另三邊的可以對窗框進行限位有外擋邊的附框。

　　窗框采用從室內向室外安裝方式，在附框上安裝彈簧卡片，將彈簧卡片的U槽卡在附框的U槽槽口內卡住，此時彈簧卡片的前端應朝向室外。

　　窗框與附框間下面要加6mm厚硬質墊片，將整窗從室內向室外平推,此時窗框壓下彈簧卡片,安裝到位後，彈簧卡片前端卡住窗框內槽口的內壁,與附框的擋邊共同固定住窗框,調整附框與窗框的間隙和水平及垂直度，合格後整個固定結束。

　　窗框與附框間填充閉孔保溫材料，室內室外注密封膠，膠高要5-8mm，並形成圓弧狀，膠要連續，接縫不要在轉角部和下面。

　　本系統可以有效的提高安裝效率，固定點牢固可靠，並保證了整窗的質量,提高了牆體與窗框間的保溫性能。

　　3.5.6 被動式建築窗與附框的安裝

　　由于門窗在建築洞口牆體結構外進行安裝，這樣也相應決定了附框要安裝在建築牆體結構外的位置。采用聚氨酯角型連接件通過金屬膨脹螺栓與建築結構進行直接固定，再將聚氨酯角型連接件與附框進行固定，窗在安裝附框內，窗、附框和保溫系統形成統一的保溫結構體系，保證了等溫線在同一位置，聚氨酯附框與保溫系統的相近的線膨脹系數可以保證連接處不開裂而出現裂縫(見圖23)。

　　在固定時要注意固定點要距混凝土邊緣大于50mm，防止混凝土因固定而開裂。

　　本體系固定方式簡單易行，可適用于不同的附框的安裝，也可適用窗框在附框上的不同安裝方法，是完善的被動式建築的安裝系統結構。

　　4 結論

　　在國外對門窗的性能要求是窗安裝在牆體上的整體性能，在國內現在也開始了門窗與牆體間的整體保溫檢驗，而影響此處的最大問題就是附框，附框雖簡單，但它是門窗與牆體連接的結合體和紐帶，此處處理不好，保溫、強度、氣密、水密等性能也無法保證，為此門窗用附框勢在必行，低導熱系數高強度的節能附框也勢在必行。