屋面构造（精选6篇）
屋面构造 篇1
卷材防水屋面是利用防水卷材与粘结剂结合，形成连续致密的构造层来防水的一种屋顶。卷材防水屋面由于其防水层具有一定的延伸性和适应变形的能力，又被称作柔性防水屋面。
屋面防水的质量关系到人们生产活动和生活的正常进行，还会直接影响建筑物的使用寿命。目前屋面防水出现了许多新型材料，但是卷材防水的构造做法仍然占重要的位置，下面谈谈从哪些方面确保屋面卷材防水的构造。
一、卷材防水材料的选择
屋面工程所采用的防水材料应有产品合格证书和性能检测报告，材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。材料进场后，应按规范的规定抽样复验，并提出试验报告;不合格的材料不得在屋面工程中使用。
卷材防水层应采用高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材或沥青防水卷材。所选用的基层处理剂、接缝胶粘剂、密封材料等配套材料应与铺贴的卷材材性相容。
二、卷材防水屋面构造层次的确定
1. 基本层次
(1)结构层。多为刚度好、变形小的各类钢筋混凝土屋面板。
(2)找平层。找平层是铺贴卷材防水层的基层，给防水卷材提供一个平整、密实、有强度、能粘结的构造基础，因此，铺贴卷材的找平层应坚实，不得有突出的尖角和凹坑或表面起砂现象。为防止找平层变形开裂而影响卷材防水层，宜在找平层中留设分格缝，分格缝的宽度一般为20mm并嵌填密封材料。分格缝应留设在板端缝处，其纵横缝的最大间距：水泥砂浆或细石混凝土找平层，不宜大于6m;沥青砂浆找平层，不宜大于4m。分格缝上面应覆盖一层200—300mm宽的附加卷材，用黏结剂单边点贴。
找平层的排水坡度应符合设计要求。平屋面采用结构找坡不应小于3%，采用材料找坡宜为2%;天沟、檐沟纵向找坡不应小于1%，沟底水落差不得超过200mm。
(3)结合层。使卷材与基层胶结牢固。沥青类卷材通常用冷底子油作结合层，高分子卷材则多用配套基层处理剂。其目的是为了加强防水卷材与基层之间的粘结力，保证整体性，在防水层施工前，预先涂刷在基层上。常用的基层处理剂有冷底子油及与各种高聚物改性沥青卷材和合成高分子卷材配套的底胶(基层处理剂)，选用时应与卷材的材质相容，以免卷材受到腐蚀或不相容黏结不良脱离。
(4)防水层。防水层是由胶结材料和卷材粘合而成，卷材连续搭接形成屋面防水的主要部分。一般防水层是将油毡和沥青胶(玛谛脂)交替铺设而成。玛谛脂以石油沥青为基料，加入填充料熬制而成。玛谛脂应具有适当的耐热度、一定的柔韧性和足够的粘结力，以保证油毡与基层相互粘结牢固。油毡层数应根据当地气候特点选择，一般平屋顶最少铺两层油毡，一般工程采用二毡三油做法，重要的屋面宜采用三毡四油的做法。
(5)保护层。保护层的目的是保护防水层以免影响防水效果。不上人时，沥青油毡防水屋面一般在防水层撒粒径3—5mm的小石子作为保护层，高分子卷材如三元乙丙橡胶防水屋面等通常是在卷材面上涂刷水溶型或溶剂型的浅色保护着色剂，如氯丁银粉胶等。上人屋面的保护层常用的做法有：铺贴缸砖、大阶砖、混凝土板等块材、在防水层上现浇30—40mm厚的细石混凝土。
2. 辅助层次
有保温层、隔热层、隔蒸汽层、找坡层等。辅助构造层是为了满足房屋的使用，或提高屋面性能而补充设置的构造层，如为了阻断来自室内的水蒸气影响，以免屋面防水层出现起鼓现象，一般构造上常采取在屋面的保温层内设置排气道和其上做隔气层(如油纸一道，或一毡两油，或一布两胶，等等)，阻断水蒸气向上渗透。
三、重视卷材防水屋面细部构造
屋顶细部是指屋面上的泛水、天沟、雨水口、檐口、变形缝等部位。
1. 泛水构造
泛水指屋顶上沿着所有垂直面所设的防水构造，其做法及构造要点如下。
(1)将屋面的卷材防水层继续铺至垂直面上，其上再加铺一层附加卷材，泛水高度不得小于250mm。
(2)屋面与垂直面交接处应将卷材下的砂浆找平层抹成直径不小于150mm的圆弧形或45°斜面。
(3)做好泛水上口的卷材收头固定。
2. 挑檐口构造
挑檐口分为无组织排水和有组织排水两种做法。
挑檐沟构造的要点如下。
(1)檐沟加铺1—2层附加卷材;
(2)沟内转角部位的找平层应做成圆弧形或45°斜面;
(3)为了防止檐沟壁面上的卷材下滑，应做好收头处理。
3. 天沟构造
屋面上的排水沟称为天沟，有两种设置方式。
(1)三角形天沟。女儿墙外排水的民用建筑采用三角形天沟的较为普遍。
(2)矩形天沟。多雨地区或跨度大的房屋常采用断面为矩形的天沟。天沟处用专门的钢筋混凝土预制天沟板取代屋面板。
4. 雨水口构造
雨水口是用来将屋面雨水排至雨水管而在檐口处或檐沟内开设的洞口。有组织外排水常用的有檐沟雨水口及女儿墙雨水口两种形式。要选择雨水口、雨水斗和雨水管的材料，确定安装方法。做好雨水口处的防水，注意雨水口周边的防水层收头处理。
5. 卷材防水屋面变形缝构造
屋面变形缝的构造处理原则是既不能影响屋面的变形，又要防止雨水从变形缝处渗入室内。等高屋面变形缝的做法是：在缝两边的屋面板上砌筑矮墙，挡住屋面雨水。矮墙常为半砖墙厚。屋面卷材防水层与矮墙面的连接处理类同泛水构造，缝内嵌填沥青麻丝。矮墙顶部可用镀锌铁皮或混凝土盖板压顶。高低屋面变形缝则是在低侧屋面板上砌筑矮墙。当变形缝宽度较小时，可用镀锌铁皮盖缝并固定在高侧墙上，做法同泛水构造，也可以从高侧墙上悬挑钢筋混凝土板盖缝。
认真、仔细地做好屋面卷材防水构造并通过按照屋面卷材防水工序施工，层层落实，严格把关确保施工质量，认真按规范做好每步工作，就可以防止屋面漏水、渗水带来的损失与不便。
摘要：屋顶设计有功能、结构、建筑艺术三方面的要求。其中防水渗漏是屋顶的基本功能要求, 也是屋顶设计的核心, 本文谈谈屋面卷材防水的构造。
关键词：卷材防水屋面,构造层次,细部构造
种植屋面构造探讨及实践 篇2
随着我国城市化进程的高速发展, 城市作为人们聚集、工作、生活的中心区域, 经济得以快速发展, 但也无可避免的带来了区域原有环境的改变, 生态的破坏。面对高楼林立繁荣的城市, 人们长期生活、工作在钢筋混凝土围成的人造环境中, 心里对自然环境的渴望, 加之城市的烦躁, 能有一个活动休闲的场所成为人们生活、工作中的梦想。同时, 城市热岛效应, 粉尘、噪声等污染问题也越来越严重。解决上述问题的有效途径之一就是建造种植屋面。我国种植屋面绿化工程起步较晚, 最初仅仅是在建筑屋顶种植蔬菜和养植花草等, 近年来, 开始了对屋面种植技术的研究, 国家及地方也相继出台实施了种植屋面技术规程、标准[1]。人们对生活、工作环境的追求, 种植屋面的环保生态、休闲功能也得到了人们的普遍认同。
1 种植屋面作用及分类
1. 1 种植屋面的作用
保护环境, 在建筑群内建造一个生态的人居环境是种植屋面最基本的作用, 其次, 种植屋面还兼具绿色、节能等功能。
1) 环境保护改善生态环境的作用。
建筑的建造改变了建设区域原有的环境, 生态自然状态发生了颠覆性改变。在建筑周围按人们的主观意志建造了亭台楼榭, 小桥流水等景观, 在屋顶为配合地面建筑或城市规划发展需要, 建造成了坡面屋顶、平面屋顶等造型, 但多为硬铺设置, 裸露的屋顶成为城市热岛效应的热源之一。而种植屋面将原有地面绿化区域经加工处理后搬到了空中, 保持了原有绿化面积, 一定程度上减少了建筑对环境的破坏。同时, 种植屋面给人们生活、工作提供了一个自然生态的休闲场所, 以缓解人们心理的疲劳。再者, 种植屋面, 丰富了建筑的第五立面, 提升了城市空间环境, 这是种植屋面最直接的作用[2]。
2) 保温隔热、保护屋面结构作用。
种植屋面是在建筑屋面结构层上铺填种植土层, 栽种植物, 形成绿化屋面, 种植土层夏季能吸收阻隔太阳的辐射热降低室内温度, 同时, 屋顶植物遮挡了阳光, 进一步起到了隔热效果。据有关研究证实夏季种植屋面与非种植裸露屋面气温差达30 ℃ 左右。冬季, 种植土层阻隔了室内热能向外传递, 实现了保温功能[3]。
种植土层覆盖在建筑结构层之上, 可有效减少屋面结构层之间的温差, 从而减少了屋面各结构层热胀冷缩的变化幅度, 防止了屋面刚性结构层裂缝的出现。并且, 种植层可延缓建筑屋面结构层材料老化的进程, 从而起到保护屋面结构层的作用。
3) 降低城市热岛效应, 减灾防涝作用。
建筑裸露屋面带来的热辐射是导致城市热岛效应的主要因素之一。种植屋面能吸收太阳辐射热, 减少阳光向大气的二次辐射, 同时, 种植屋面植被的蒸腾作用, 大大降低热量的传导, 从而可有效缓解城市热岛效应。
种植屋面种植基层下部设置有排蓄水层, 种植基层及排蓄水层存储部分雨水。据有关研究: 种植屋面可截留43% 的雨水。夏季暴雨时, 足够多的种植屋面能有效缓解城市排水系统的压力, 减少城市水涝灾害[4]。
1. 2 种植屋面分类
种植屋面按覆土厚度及功能分为简单种植屋面及花园种植屋面。简单种植屋面即屋面绿化, 一般为不上人屋面。花园种植屋面覆土较厚, 园林式绿化, 为人们提供一个生活、工作休闲的场所。
2 现有种植屋面存在的问题及构造探讨
2. 1 种植屋面存在的问题及原因分析
1) 种植屋面防水层失效, 出现渗漏水。
防水层损坏, 屋面渗漏一直是困扰房屋建筑工程的主要问题之一, 据有关调查显示: 2013 年全国房屋质量投诉案件中65% 是防水渗漏问题。种植屋面防水层设置在种植层、排蓄水层之下, 防水层一般为防水涂料、防水卷材等柔性防水层及混凝土刚性防水层相结合的复合防水层。防水卷材的接缝焊接或胶粘连接, 接缝因施工原因或使用过程中老化等原因极易渗漏水, 且卷材防水层一旦破坏, 渗漏水进入卷材底面后流动形成窜水渗漏问题, 修补困难。刚性混凝土防水层易产生裂缝、出现渗漏水等问题。
2) 种植屋面阻根层失效, 屋面结构层破坏。
种植屋面阻根层失效, 植物根系穿透阻根层进入防水层或层面结构层, 致使防水层破坏、结构渗漏水是种植屋面存在的主要问题之一。合理设置阻根层是种植屋面正常使用的关键。现阶段阻根层材料主要有塑料防水层、刚性混凝土层等物理材料及抑制根系生长的化学阻根材料。由于植物大都拥有发达的根系, 如阻根层设置不合理或施工质量不合格, 它们能够穿透防水层, 甚至结构层。
3) 原因分析。
分析上述问题主要原因有:
a. 国家层面对种植屋面项目配套政策不足, 科研机构、设计院及施工企业对种植屋面工程重视程度不够, 种植屋面结构设计构造需进一步优化;
b. 尚欠缺先进规范的种植屋面综合技术;
c. 开展科研攻关不够, 尚缺少价格低廉的新型、阻根防水型材料, 且相关材料的检测标准尚不完善。
2. 2 种植屋面构造探讨
种植屋面的构造层次一般包括: 结构顶板、保温隔热层、找坡 ( 找平) 层、普通防水层、耐根穿刺防水层、保护层、排 ( 蓄) 水层、过滤层、种植土层和植被层等层次, 可根据气候特点、屋面形式、植物种类等, 增减屋面构造层次。上述构造层次较多, 施工时, 各层次多为全人工或人工加机械辅助完成相应工序, 各层次间存在结合面、同一层次施工接缝部位等均有可能出现质量隐患, 且施工作业时受人为因素影响大, 种植屋面施工质量难以保证。上述问题主要是由于屋面结构层次较多, 出现质量隐患概率也较大, 且人工操作受工人的技术及责任心影响。解决方法除加强施工控制管理外, 尽可能减少屋面结构层次, 从而减少屋面接合面数量, 减少出现质量隐患的概率。
3 工程应用实践
重庆工商职业学院合川校区教职工住宅工程, 项目占地160 亩, 建筑面积25 万m2, 车库设于高层建筑下方, 为地下2 层框架结构, 高度8. 1 m, 建筑面积4. 4 万m2。车库顶板种植屋面防水等级为一级, 采用防水混凝土及反应粘结型高分子湿铺防水卷材结合设防, 种植屋面选用两层1. 5 厚自粘型合成高分子防水卷材 ( 上层为耐穿刺型) , 车库混凝土为抗渗等级P8 的C30 防水混凝土。车库种植屋面结构构造见图1。
找坡层除结构找坡外, 采用1∶ 0. 2∶ 3. 5 水泥陶粒混凝土找坡, 找坡起点厚度不小于30 mm, 找平层为水泥砂浆层, 隔离层采用聚酯无纺布隔离层, 保护层为块体材料、水泥砂浆或细石混凝土。
优化后的种植屋面结构构造见图2。
图1, 图2 对比可知: 原设计种植屋面结构层为11 层, 各层间结合面9 个, 优化设计结构层为8 层, 各层结合面6 个, 减少了结合面的数量。其次, 取消了专门的找坡层及找平层, 将防水卷材直接铺设在结构层上, 使防水层与结构层粘结更可靠。再次, 取消防水层上保护砂浆层, 将刚性防水层改为100 mm, 既可防水又能有效阻根, 预防植物根系对屋面结构层的破坏。通过上述优化不仅使种植屋面防水更加可靠, 还可有效阻根, 保护屋面结构, 同时, 减少了结构层次数量, 降低了工程造价。
4 结语
种植屋面工程无论是绿色节能或是环境保护的需要, 还是人们生活、工作休整身心的需要, 其必将成为今后建筑工程发展的方向。现阶段, 由于建造成本、后期运营维护成本的限制, 低廉新型种植屋面材料的缺少, 种植屋面综合技术的不足, 以及人们对种植屋面认识的不足, 一定程度上限制了屋顶种植的推广应用。但随着我国绿色建筑的推广及人们对居住环境需求的不断提高, 种植屋面设计及构造技术必将越来越合理, 不久的将来, 种植屋面也必将越来越普及。
摘要：介绍了建筑种植屋面的作用及分类, 分析了现阶段我国屋面种植工程存在的问题, 探讨了种植屋面的构造作法, 并将该作法应用在具体工程中, 取得了较好的节能效果和社会经济效益。
关键词：种植屋面,生态环境,屋面结构,防水层
参考文献
[1]JGJ 155—2007, 种植屋面工程技术规范[S].
[2]韩丽莉.国内外种植屋面发展现状与前景展望[J].中国建筑防水, 2009 (S2) :1-5.
[3]施韬.绿色种植屋面的研究[J].浙江工业大学学报, 2006, 34 (2) :220-223.
坡屋面节能系统构造与应用 篇3
坡屋面系统的各种功能，时刻影响着整栋建筑的节能效果。为了使屋面能够更好地体现其功能性，曼宁家公司基于现在中国房屋的结构，结合坡屋面应用方面的经验，逐渐研究出了两套可行且有效的屋面系统方案———凉爽通风屋面系统和呼吸透气屋面系统，同时结合干法施工工艺，让整个屋面不仅功能性上得到较大的提升，也让产品的美观性得到完美体现。
本文重点介绍曼宁家新型屋面系统构造，以及干法施工工艺。
1 传统坡屋面的构造
传统坡屋面结构比较复杂，而且由于混凝土结构的大量使用，造成屋面结构层厚度大、质量大，施工程序复杂，施工周期长，也给屋面增加了不少漏水隐患。图1所示为传统坡屋面构造层次。
1—英红彩瓦;2—木质挂瓦条;3—木质顺水条;4—防水层;5—找平层;6—细石混凝土保护层(内配Ф6@500×500钢筋);7—保温层(依据保温设计来定);8—防水层;9—找平层;10—结构板(预留Ф10钢筋头露出板面@1 000×1 000)
传统坡屋面结构设计存在以下隐患：
1)传统坡屋面在浇筑结构层时，需要预留1 000mm的钢筋头，以连接屋面板以上的混凝土结构，以保证结构的整体性。而在施工过程中预留的钢筋头，要穿透防水层、保温层，容易造成防水隐蔽工程的漏水隐患。
2)传统的保温结构往往满铺于屋面，仅靠上部刚性层重量压住保温层，因此屋面结构稳定性差，在施工过程中容易产生坡度方向的滑移，致使屋面结构受损。
3)为覆盖保温层，也为给上部结构提供紧固空间，传统的方法是在保温层上浇筑细石混凝土保护层。而此刚性保护层在浇筑后需要一定的养护期(3～7 d)，养护期结束后才能进入下一道工序的施工。这样的施工方式使得工期大大延长，且浇筑难度较大，坡屋面平整度也很难控制，而后期的修整会进一步耽误工期。刚性层设置会大大增加屋面荷载(约1 000kg/100 m2，不含瓦片质量)，这对建筑物结构承载力提出了更高的要求。此外，刚性层封闭了其以下的空间，下层空间中的湿气被封闭在保温层中无法排出，致使保温板吸水后保温性能下降;厚重的刚性层设置在保温板上时，又会压缩保温板，也会使其保温性能下降。
从以上分析可以看出，传统的屋面结构方式大量使用了钢筋混凝土，造成材料浪费，且施工周期长，劳动强度高，屋面容易漏水，节能效果不明显。
2 凉爽通风屋面系统
凉爽通风屋面集凉爽、通风两大功能于一体，通过屋面其他材料的使用，做到防水、保温、隔热一体化，且完成的屋面美观大方，为屋面干法施工的推广应用奠定了基础(图2)。
凉爽通风屋面从整体屋面结构上考虑了屋面各层材料之间的配合以及各种材料的应用，其施工工艺要点如下：
1)屋面结构找平结束后，即开始铺设具有自粘自闭功能的防水层。由于防水层上需要钉制顺水条，因此防水层的自闭性显得尤为重要。
2)保温板内嵌于顺水条内，不用在保温层上浇筑细石混凝土保护层，避免了传统施工方法中出现的保护层整体滑移以及浇筑平整度不好等缺陷。减少了混凝土保护层，不仅降低了屋面结构层厚度，而且还减少了混凝土养护造成的工期损失，从而降低了屋面施工成本。
1—30×30挂瓦条;2—“覆易”卷材;3—(30×30+h)保温层(依据保温设计来定);4—防水层;5—找平层;6—结构板(预留Ф10钢筋头露出板面@1 000×1 000)
3)在保温层上铺设“覆易”卷材，在提高坡屋面的隔热性能的同时，也为屋面创造了良好的结构导水能力，保证屋面瓦在铺设过程中不被破坏，避免漏水隐患。
4)挂瓦条架空层让整个屋面留有一定的空气层，给屋面的空气流通提供了条件。在夏季，这道空气层是室外40℃的风和瓦片下部75℃的热风交换的通道，通过不停的冷热循环，可以将瓦片下部的温度降低20℃左右;在冬季，这道空气层是室内潮湿热空气和室外冷风的接触面，通过冷热接触，可以避免在瓦片下部形成冷凝水，能够使保温材料长期保持干燥，增强冬季的保温效果。
从以上论述可以看出，凉爽通风屋面认真考虑了各层次材料之间的搭配问题，并且通过整体屋面系统方案，为坡屋面在设计、施工、安装及后期的功能性体现方面作出了一个很好的样板。
3 呼吸透气屋面系统
针对有些工程面临施工进度紧张、气候条件复杂等问题，曼宁家公司还推出了呼吸透气屋面系统。
呼吸透气屋面在凉爽通风屋面结构的基础上，进一步优化了局部功能，使施工更简单，并且防水层铺设不受外界影响，无需等到结构层干燥后再铺设防水层。图3所示为呼吸透气屋面构造层次图。
1—英红彩瓦;2—保温挂瓦板;3—聚合物水泥防水涂料;4—找平层;5—结构板(在水平檐口底部设置50×100混凝土返梁)
呼吸透气屋面在结构层次上，得到了进一步的优化，屋面构造简单、施工快捷、工期简短。其施工工艺要点如下：
1)在屋面简单找平后，借助找平层的摩擦力铺设具有透气防水功能的“帝柔”防水垫层或使用聚合物防水涂料，可以在争取工期的同时，保证屋面结构层顺利进行熟化反应。
2)铺设保温挂瓦板时采用点粘法，此层省去了顺水条、挂瓦条，将防水层以上除瓦片外的结构整合到一种材料上，从而减少了施工工序，提高了整体项目的施工效率。
3)直接在保温板上铺设瓦片(根据屋面坡度不同采取不同的瓦片粘结材料)，施工操作十分简便。
4 屋面系统干法施工工法
曼宁家屋面系统在施工中不使用水泥砂浆作为建筑材料粘结剂，采用干法施工实现了完善的屋面功能。在屋脊部位，使用具有防水通风功能的卷材类产品代替水泥砂浆，能有效防止湿法施工污染瓦面以及防水效果不可靠的问题。以下为各节点部位干法施工和传统施工方式的对比分析结果。
4.1 屋脊部位
对于屋脊的节点部位，传统工艺常采用砂浆卧浆粘贴施工。该工艺后期施工时需要在瓦片上运输砂浆，因此会对瓦片的成品保护造成很大影响。另外，砂浆的吸水性较大，抗冻融性能差，在应用过程中非常容易造成安全隐患。由于砂浆的封堵，会使屋面通风结构遭到破坏，影响屋面的有效使用年限。
干法施工避免了砂浆施工带来的美观影响和安全隐患，达到了美观与安全双赢的效果。采用干法施工套件后，屋面结构层的通风空间得到了充分利用，良好的通风结构让屋面在使用过程中功能性得到了有效的保障。
图4所示为传统水泥卧浆施工的屋脊和干法施工的通风屋脊。
4.2 檐口部位
通风檐口挡篦能保证屋面结构具有良好的通风环境，加强屋面结构内部的空气对流，也能为避免鸟类进入起到重要作用。图5所示为通风檐口挡篦。
4.3 泛水部位
传统泛水节点有：砂浆节点、SBS卷材外露施工节点和金属泛水节点，图6所示为传统泛水节点做法。
砂浆节点在施工时容易污染瓦面，抗冻融差，并且美观性不佳。
SBS改性沥青防水卷材外露施工的节点，由于卷材暴露施工、使用，在紫外线的照射下老化速度加快，节点处的使用寿命短暂，不能发挥很好的防水效果。
金属泛水虽然在材料性能上有了一定的提高，但不能很好地与节点处的材料互相配合，尤其对于波形处无法完善处理，存在漏水隐患。
而曼宁家柔性泛水采用的是耐候性材料，并在材料中配备了铝制钢丝网，保证材料既具有良好的耐候性，又能够与各种面层材料完美贴合，这可为节点部位提供最佳的处理方式。图7所示为曼宁家柔性泛水做法。
5 结语
平屋面构造防水研究及应用 篇4
遗憾的是,我国当前建筑领域渗漏通病问题突出。2014年,防水行业有关部门委托专业调查机构对全国28个城市的建筑防水现状进行了调查,统计显示建筑屋面渗漏率几乎全部超过90%,不少城市达到100%。尽管统计前提和方法有待商榷,但渗漏现象之普遍和严重可见一斑。一直以来,有人认为我国屋面渗漏通病产生的主要原因是施工问题,也有人认为主要是由材料、质量管理、技术以及使用维护方面的问题造成的,甚至有观点认为,渗漏的根本原因是平屋面的缘故等等,众说纷纭。我国建筑屋面渗漏通病存在的根本原因究竟是什么?笔者在此阐述建筑水渗透特征及其建筑防水的基本原理,从不同的思路提出平屋面构造防水的设计原理和原则,并介绍该设计原理在工程实践中的应用,为建筑屋面防水质量控制提供一种有别于传统防水的思路,供业内参考。
1 研究与设计
1.1 建筑防水研究
自上世纪末以来,为了解决建筑渗漏问题,我们重点开展了建筑渗漏通病问题的调研、考察、勘查分析,其中包括我国古代建筑、上世纪50年代以来国内典型平屋面建筑,对国内外建筑工程防水基本构造原理和防水材料、防水构造和使用状况进行了研究,开展了一系列的水渗透动力学试验和研究。其中包括雨水渗透力试验、风压渗透试验、毛细渗透试验、重力渗透试验、气态渗透试验等,还包括建筑物理缺陷导致的露点冷凝、霉变水害等。通过研究,我们获得了以下一些成果和结论:
1)建筑水渗透运动的充分必要条件是:只有当渗透介质(水)、渗透力、渗透通道在同一空间、同一时间存在时,建筑的水渗透运动才会发生。即建筑水渗透运动存在水源、渗透力、渗透通道、同一空间、同一时间共5个条件,只要改变其中任一条件,建筑的水渗透运动将不复存在。
2)建筑防水:可采用材料防水,也可采用构造防水。1材料防水原理:采用狭义防水材料,如常用的沥青基防水卷材、高分子防水卷材、涂膜类防水材料、高分子密封胶、防水砂浆、自防水混凝土等材料,利用材料本身的水密性,封堵建筑中存在或可能会产生渗透通道的防水方法,我们统一将其归纳为材料防水。2构造防水原理:采用广义防水材料,如普通混凝土板、砂浆层、金属板、玻璃、大理石板、黏土制品(主要是瓦片、石板等,在古代还有与稻草、棕榈皮、竹片、木板等结合使用的),利用这些材料形成一定的构造,以削弱、消除或分解水渗透力,分离渗透介质,改变各相对空间位置或相对存在的时间的方法,我们统一将其归纳为构造防水。
3) 不同防水原理有不同的适用范围:在以可靠性、耐久性和经济性为设计前提,以不同水渗透特征条件为设计依据的情况下,采用的建筑防水原理基本可以归纳如下:1构造防水原理主要适用于非饱和水渗透条件下的地面建筑防水。2材料防水原理则可用于饱和水渗透条件下的地下建筑防水。混凝土结构自防水本质上还是属于材料防水,是通过提高混凝土结构材料自身的抗渗性能,实现行之有效的材料防水的方法之一。3随着现代建筑功能的多样化,对于具有特别要求的建筑部位或节点,和对于介于渗透特征饱和或非饱和之间的现代建筑,合理地组合运用两种不同的防水原理,具有良好的组合效应。
1.2 平屋面构造防水设计
依据上述防水原理设计开发的平屋面构造防水技术,早期以“组装式防水平屋面”为名申请了国家发明专利ZL99124026X。该专利向社会公开至今已进入第15个年头,其中的专利文献说明书中,详细列出了发明目的、效果、主要特点和具体实施案例。为了方便读者理解,现对平屋面的构造防水工作原理和具体构造作一简单介绍。
1)工作原理
专利涉及的平屋面构造防水,实质上与古代沿用至今的以瓦片、稻草为主材的坡屋面防水同属构造防水一类,我们只是采用现代的材料在构造形式上加以创新而已。
建筑发展的历史,无可争辩地证明了瓦屋面坡顶的构造防水原理确实满足了防水可靠性、耐久性的需要。但瓦片搭接的坡屋面防水原理,受到瓦片厚度、排水坡度及其搭接缝隙在当地风压下抗渗要求限制,瓦屋面不得不以较大坡度的形式出现。如果为了降低屋面坡度,同时要保持抗风压和雨水渗透能力不变,势必增加瓦片的重叠系数,以维系抗风压下雨水爬升所必需的高度;反过来因瓦片重叠系数增加导致瓦片有效覆盖面积的下降,单位长度内又不得不增加瓦片叠合数量,在瓦片厚度不变、叠合数量增加的情况下又使得坡度加大,制约了屋面坡度的降低。因此,上述条件的限制,是注定采用瓦片作为构造防水无法用于平屋面的根本原因。
平屋面运用同样的构造防水原理,利用现代钢筋混凝土材料的整体性、高强度、耐久性等特点,不仅可摆脱上述瓦屋面构造防水中的种种局限性,诸如搭接瓦片厚度、搭接长度、坡度、搭接缝隙的抗风压性能等条件约束,而且现场施工或预制组装还更为方便和紧凑,犹如一张整体大“瓦”覆盖在所需的防水部位。这里仅需考虑的是:根据现有施工工艺水平和经济条件,选择确保平屋面排水顺畅的最小排水坡度和构造材料,如确保作为构造防水层的钢筋混凝土或砂浆材料处于非饱和水渗透状态,以及选用材料的吸水率、耐候性、透汽性不亚于瓦片材性。
为了更好地理解本专利发明构造防水技术的主要特性,可以看一下稻草(或其他松散体材料)屋面的构造防水特点。尽管一层厚厚的稻草没有瓦片那么密实,是松散状态的构造防水材料,却充分遵循了水渗透运动规律,利用雨水重力在坡面的分力排水,经过层层稻草参与分离水介质的方法达到了防水目的。
构造防水的主要特征可以归纳如下:构造防水并不局限于某一种或几种材料,也不局限于特定的材性要求和特定形态,既不必要求确保表面一层材料(如稻草)不渗水,也不必要求其中任意一层(稻草层)保证不渗水,只要保证一定排水距离所需足够的构造层数(稻草层数)、每一层构造层(稻草)都能够有效相互传承雨水定向排泄,并保证这些构造材料(稻草)处于非饱和水渗透状态即可,即防水的目的是保证最后一层构造层(稻草层)安然无恙。因此,我们认为,基于现代材料与施工技术的平屋面构造防水,没有必要在要求混凝土或各类板材作为多层大“瓦”构造防水层有效、平顺地将雨水定向排出屋面的同时,还要求其做到“天衣无缝”,倒是应强调,平屋面构造防水要想与坡顶瓦屋面构造防水的耐久性和可靠性媲美,关键在于两点:选用的两层或多层构造防水层材料不低于屋面瓦材性能;保持屋面各构造层处于非饱和水渗透状态。
现代材料科学对混凝土的耐久性研究已经相当成熟,还有诸如不锈钢板、花岗岩板、聚苯乙烯挤塑板、玻璃板等在自然环境中的化学、物理性能研究也很深入,因此,在设计选用这些材料进行组合构造防水时的特性也是可以掌握的。
2)构造防水平屋面的主要节点构造
平屋面构造防水要解决的是削弱、消除水渗透力,分离水介质[2],设计需要兼顾用户对屋面防水可靠性、经济性、耐久性和施工方便性等要求,进行综合分析后确定采用两道或多道构造防水层、整浇或组装式构造防水形式。在上海地区近15年来施工的平屋面构造防水工程中,基本上是以花岗岩板、钢筋混凝土板、改性砂浆为构造防水层材料,构造防水基本形式如图1所示。
在此构造防水设计中:1构造防水层架空的目的是,分离上下构造防水层界面,避免雨水吸附、滞留、扩散、难以蒸发以及出现混凝土构造防水层饱和水渗透状态,导致不均匀湿度应变和低温下混凝土冻融破坏。防水层架空距离通常为20 mm以上,垫层可以是点状或条状顺水分布砌体作为支点,支点与支点间距,按板材模数尺寸、承载量大小设计确定。为了提高空气隔热保温效果,可适当提高支点架空距离;或为满足屋顶球场面保持水平的要求,也可将垫层进行找平。2构造防水层拟选择吸水率相对较低、透汽性良好、化学物理性能稳定的材料。当屋面采用轻混凝土材料作找坡层时,由于轻混凝土层内含水量梯度大,表面找平砂浆干湿不均匀,易导致应变裂缝,此时应采用一种透汽性调整剂,通过改变砂浆的空隙特征、降低毛细吸附力、增加透汽性,提高构造防水层的稳定性和防水效果。3在非饱和水渗透条件下,利用屋面保温材料EPS挤塑板充当一道构造防水层,在没有紫外线、化学物质、应力等老化作用下,其降解所需年限非常可观。4根据不同用户的需要,在满足使用条件下兼顾防水可靠性和经济性,可以选择采用2道或3道构造防水层。作为既要求屋面装饰效果、又要便于改造(如屋顶内管线铺设等)的平屋面,可用花岗岩板作为组装式构造防水,具备美观、方便、实用的优点;如设计作为屋顶网球场、篮球场、停车场使用,最上面一层构造防水层可以通过垫层找平、加厚钢筋混凝土现浇层等方法实现。5设计中提供的风压检修系统由固定风管和可移动风机组成,是为提高施工、维护质量管理提供的一种检查手段和方法,用于雨天或屋面浇水后的检验。采用风压能够稳定在250~550Pa之间的风机时,需考虑泄水孔、等压孔的流量损失;风口通常设置在屋面任意隐蔽位置,防雨风帽在冬季可以闭合,夏季可以完全开启以形成空气对流以发挥隔热作用。
1.3 平屋面构造防水系统主要技术指标
1)耐久性指标
对使用年限已达50~100年的建筑所使用的材料(如混凝土、花岗岩及黏土制品材料)与平屋面构造防水系统所采用的材料作类比推算,结合项目实施后的同步跟踪、复核验证,确定合理的平屋面构造防水系统预期使用年限。影响构造防水系统耐久性的关键为材料的耐久性,因此合理使用年限的类比推算可大大简化相关材料的检验成本。
使用年限主要根据不同使用要求来定,一般设为25年、50年及与建筑同寿命等不同年限。本专利技术将平层面构造防水系统耐用年限划分为三个等级,Ⅰ级为与建筑同寿命;Ⅱ级为50年以上;Ⅲ级为25年以上。
2)可靠性指标
平屋面构造防水系统的可靠性指标,是通过项目设计方向用户提供10~20年的工程质量担保来体现的。目前国家规定建筑工程防水项目的质保年限为5年,如果要求施工方承担10~20年的质量保证期,对激励施工单位采用新技术、消除施工方的顾虑很不利。根据两道或多道构造防水层的可靠性分析,经试验和实践考察,在进行可行性、风险评估后,确定由设计方承担施工质量保修。15年来所有采用构造防水进行优化设计的平屋面,到目前为止渗漏报修率为零,效果是显著的[3]。实践证明,该系统是可靠的。
2 应用实践
1999年,同济大学材料科学与工程学院材料工程研究所防水课题组会同相关单位,首先在上海市统计局新办公大楼平屋面更新性维修工程中应用构造防水设计。大楼建于1994年,结构为混凝土框架6层,面积450 m2 左右,屋面为钢筋混凝土结构找坡2%,装饰、上人、保温平顶屋面,由于不均匀沉降导致各楼层多处出现顶板贯穿性裂缝,屋面保温层积水严重,曾多次维修表面防水层,情况并未好转。
在业主的支持配合下,由我们指导土建施工队施工。课题组(设计方)承担防水工程质量保修20年(当时国家规定为2年),设计使用推算寿命为100年(内定构造防水等级为“Ⅰ级”)。
设计构造为:1采用组装式构造,包括3道构造层次,第1道为屋面混凝土结构找坡层,表面采用10mm厚透汽性调整砂浆,第2道为50 mm厚保温层,第3道为30 mm厚锯光花岗岩板600 mm×600 mm装饰保护层;2两套独立排水系统,主排水系统承担全部降水量的排泄,副排水系统承担各层构造可能出现的渗漏水排泄;3一套空气检修系统,主要通过风机提供500 Pa左右风压,作为构造层水密性维护检验用。整个维修工程造价比采用传统防水维修方案下降17%左右。4年后进行老化状态检查,未发现风化迹象,系统处于完好状态。从1999年完成维修改造直到2011年5月大楼被规划拆迁,设计承担施工质量保修期内的12年间,未曾出现一起渗漏。
2000年初,平屋面构造防水系统被上海三宝花园房产开发公司采纳,在新建的三宝花园立体车库屋顶网球场工程(屋面面积650 m2)上应用。该方案在闸北区质监站支持下,以竣工验收论证会形式通过。该屋面根据网球场需要,设计平顶坡度为0°;由课题组(设计方)承担施工质量10年保修,设计合理使用推算年限为50年(构造防水等级内定为“Ⅱ级”)。设计主要内容为:13道构造层次:第1道为结构层上采用2%坡度的轻混凝土找坡,并采用10 mm厚透汽性调整砂浆层,第2道为30 mm厚的保温层,第3道为50 mm厚钢筋细石混凝土板面层,利用架空垫层找平至0°,屋顶混凝土板反找坡度至0°;2两套独立排水系统;3一套气体检修系统。在建成至2008年因房产公司对车库屋面改造搭建的8年间,未曾出现过一起渗漏。
2005年,在上海金茸房产开发公司金丰蓝庭项目部的支持下,在金丰蓝庭新建会所装饰上人屋面(面积400 m2)上应用了构造防水系统。屋面采用材料找坡,基本构造与上海统计局屋面工程完全相同。当时设计该屋面时,因前两个项目已实施6年,根本不需要进行检修,所以此次屋面设计取消了空气检修系统。设计合理使用推算年限为“与建筑同寿命”(构造防水等级内定为“Ⅰ级”),由课题组(设计方)承担施工质量保修15年。采用组装式可拆卸屋面,造价比传统方案节省20%。自2005年完成后至今10年来,未曾出现一起渗漏,目前仍在使用中。
2005年,在上海新湖房地产开发有限公司和普陀区房地局有关领导支持下,平屋面构造防水系统在上海新湖明珠城新建会所屋顶网球场 (面积1 050m2)上使用。屋面采用材料找坡,按网球场需要平顶坡度为0°。第1道与三宝花园相同,第2道保温层架空,利用垫层找平至0°,设置共用落水系统。原因是与整浇40 mm厚钢筋细石混凝土保护层合并成第2道构造层,造价比传统防水方案节约10%。由于第一、二个项目基本不存在维修问题,本项目提出免维护设计,合理使用推算年限为50年(构造防水等级内定为“Ⅱ级”),由课题组(设计方)承担10年施工质量保修。现已进入第10年,未曾发生一起渗漏,仍在使用中。
2005年后,平屋面构造防水系统分别在上海、浙江等地的住宅、商业、学校等不同类型的平屋面工程中应用,均未发生一起渗漏。
15年来,构造防水原理也在墙面工程、外门窗工程以及疑难渗漏治理工程、渗漏原因现场勘测专项治理方案设计等方面得到应用。
3 构造防水的优越性
平屋面构造防水系统属于我国自主知识产权,它具有诸多优点:1)构造防水的基本原理遵循建筑水渗透运动基本规律,防水综合效果显著,可以有效控制当前新建屋面工程的渗漏通病;2)构造防水大大提高了防水可靠性和施工维护方便性,施工时经设计方指导,施工质量容易保障;3)平屋面构造防水系统能大幅度提高屋面防水寿命,当采用多层构造及与建筑结构同质材料时,可达到与建筑结构同寿命的效果;4)平屋面构造防水大幅度节约工程造价,与传统防水相比节省10%至30%,并可进一步减少维修造成的人工、能耗和污染,符合建筑节能低碳化发展需要[4];5)构造防水符合建筑防水多元化[5]发展的需要。
4 结语
浅谈屋面防水做法和细部构造 篇5
1 屋面防水等级和设防要求
一级防水是针对特别重要的或是对防水有特殊要求的建筑, 防水层的使用年限主要是25年。目前, 防水层的施工材料, 大多会选择合成高分子、细石混凝土、高聚物改性沥青防水卷材以及高分子合成防水涂料等材料, 用以确保具体的施工环节, 不会存在严重的质量问题。同时, 要求有三道及三道以上的防水设防。
二级防水是针对重要的建筑以及高层建筑, 防水合理的使用年限是15年, 主要采用一些高聚物改性沥青、金属板材、合成高分子防水卷材、细石混凝土、平瓦、油毡瓦等材料, 设防要求在二道防水设防以上。
三级防水是指一般的建筑物防水, 防水年限在10年, 防水材料主要选择一些三毡四油沥青防水卷材、金属板材、细石混凝土、平瓦、油毡瓦等材料。
四级防水就是针对非永久性建筑, 防水年限较短, 一般为五年, 防水材料主要会选择合格的的沥青防水卷材以及高聚物改性沥青防水涂料等材料。进行防水施工的环节, 大多数会集中将设防施工设置在一道防水处。
2 屋面防水层及屋面设施建设的分析
2.1 屋面防水层分析
在实际施工中, 在进行屋面防水层施工之前, 相关施工人员应在施工现场进行积极的排查与检查工作, 具有的项目包括:屋面基层是否达到了施工要求的平整度、结实性标准;是否存在粉化和起砂的现象;屋面排水的坡度是否符合施工技术方案中规定的顺直度要求;在施工有效期限内, 屋面是否存在大面积的积水;即将施工的屋面排水槽的设置是否符合相关质量工程的验收的标准等等。在每六厘米设置一道排气槽, 在相应的距离内设置一个排气帽。在排气帽的两边严禁形成高低差等问题。
2.2 屋面设施分析
在具体的施工环节, 按照施工技术方案的要求, 屋面排气管必须按照施工设计图纸的要求, 合理的进行埋设。同时, 安排施工人员检查, 施工屋面的下部是否牢固, 注意测量上部高出找平层是否达到了施工要求的250毫米的距离。其次, 在进行安装屋面落水口处理的环节, 应严禁高出找平层, 用以确保防水层加防水材料施工后, 排水可以达到顺畅的目标。在女儿墙、天沟、檐口等部位的卷材收头, 留有的凹槽应该平整顺直, 并将卷材收头在槽内, 维持整洁的施工环节。
3 屋面卷材防水施工及涂膜防水施工
屋面防水质量优劣与施工过程中的质量控制密切相关, 如果在施工的过程中不严格按照要求以及规范施工, 就会可能给屋面防水工程留下很多质量问题以及安全隐患, 这些问题在后期弥补是很难的。所以在进行防水层的施工时就要严把质量关, 从设计、材料的选择、工程施工等多方面采取综合控制保证屋面防水工程的质量, 避免出现屋面渗漏现象的发生。
3.1 屋面卷材防水施工
基地清理, 要对屋面基层进行全面的补板、更换, 并且用洁净的潮拖将基层的灰浆、浮灰清理干净, 刷两道冷底子油, 一次涂刷的面积不应该过大, 确保涂刷面积的大小可以满足当天施工的需要, 在涂刷完成4个小时后即可铺贴卷材。
找平层:在找平层的施工环节, 应注意基层与突出屋面结构的交接处和基层的转角处, 必须确保施工人员按照施工技术的要求, 将找平层做成圆弧形。
卷材的铺设:当屋顶的坡度小于百分之三时, 施工人员就应按照施工的具体要求, 将卷材应该平行于屋脊铺贴, 铺贴之后, 检查时候存在空隙;其次, 当屋顶坡度处在百分之三到百分之五的标准之间时, 处理卷材的方式, 可以选择平行或者垂直屋脊铺贴两种方式其中的一种, 这个选择可以按照具体的施工要求来确定;在实际施工中, 一旦屋面的坡度大于百分之十五时, 当屋面受到震动的时候, 按照施工的要求, 沥青防水卷材应该垂直于屋脊铺贴, 如果施工人员发现沥青防水卷材没有垂直于屋脊铺贴, 就应立即进行检查, 查出问题产生的原因, 并及时的解决问题。
保护层施工应达到的标准:通常情况下, 选择绿豆砂进行清洁、预热、铺撒均匀的施工操作, 确保使其与沥青玛碲脂粘结牢固性, 来进行保护层的施工, 是相对有效的措施之一。但在此环节中, 应注意未粘结的绿豆砂不得残留;水泥砂浆保护层的表面应抹平压光, 并且设有分格缝。
3.2 屋面涂膜防水施工环节的分析
屋面基层的干燥程度必须根据选择涂料性质来考虑, 选择溶剂型涂料, 就必须确保屋面基层的干燥, 防水涂膜不能一遍涂成, 要均匀分布涂抹, 待涂好的涂料干燥成膜后, 方可再涂抹一遍涂料, 并且和之前涂抹的方向应该垂直。当需要铺设胎体增强涂料时, 根据屋面的坡度不同, 适当选择不同铺设的方式, 才能更好的促进施工质量的提高。保护层的材料可以选择云母、硅石、细砂、块石材料、水泥砂浆或细石混凝土等, 在采用水泥砂浆和块体材料时, 应该设置隔离层于涂膜和保护层之间。其中水泥砂浆保护层的厚度应该不小于20毫米。
4 屋面防水结构的细部构造
4.1 天沟和檐沟
在实际的工作环节, 如何处理天沟、檐沟和屋面的交接处沟内附加层的问题, 一直是此项施工的重要问题。处理天沟和檐沟, 应该结合具体的施工技术标准, 采用空铺的形式。在进行空铺的过程中, 注意将空铺的宽度控制在不小于200毫米的范围。其次, 卷材防水层应该从沟底翻上至沟外檐的顶部, 卷材的收头处应该由水泥钉固定, 同时注意应采用用密封材料封严处理, 以免后期施工出现问题。
4.2 水落口
在考虑水落口环节的问题时, 必须确保水落口杯上口的标高设置符合相关施工要求, 确认其时候适合选择沟底的最低处。同时, 相关管理人员应及时的督促施工人员检查, 贴入水落口杯内的防水层不应小于50毫米, 水落口周围范围内的坡度不应小于百分之五。
4.3 管道
这类管道一般是伸出屋面的, 管道周围与找平层或防水层之间预留凹槽, 同时, 注意采用密封材料嵌填严实。在此环节中, 还应要求施工人员在在管道根部的周边增设附加层, 确保施工质量不会存在严重的问题。最后, 用金属紧固官道上防水层的收头处, 并且用密封材料封严实。
5 结束语
屋面防水是至关重要的, 既要把好防水工程的质量关, 采用质量过关的防水材料, 严控防水工程的每个程序, 也要在防水工程的后期进行维护保养, 屋面防水层至少要每年在雨季来临的时候进行一次清扫, 将积聚在屋面上的杂物、树叶、纸片等进行清除, 以防止这些杂物的堵塞造成屋面的长期积水出现渗漏的现象。定期对屋面进行清理和维护, 以延长屋面防水层的使用年限。
参考文献
[1]赵怀颖.浅谈屋面防水和细部构造[J].民营科技, 2013 (3) .
[2]吴汉宏.浅谈屋面防水施工技术[J].中国城市经济, 2011 (15) .
屋面构造 篇6
自20世纪70年代末、80年代初我国引进压型金属板技术以来,经过30多年的发展,金属围护系统应用领域和应用地区越来越广泛,特别是近年来,随着大跨度钢结构建筑,如机场航站楼、高铁站房站棚、会展建筑、体育建筑、工业建筑等迅猛增长,对金属围护系统的技术标准和要求也相应提高。
金属围护系统属于装配式建筑系统。所谓系统的概念,是指由满足不同功能要求的构造层,通过连接构件组成一个整体,共同作用形成建筑围护体系; 系统中任何一个层次、材料或配件出现问题,都会导致整体系统功能的失效。因此,构造层设计、材料选用、系统连接、构造节点处理等各方面需综合协调考虑,才能体现出系统的完整性并保障系统的安全性。
金属围护系统在目前国内的广泛使用中,出现了大量不易解决的问题,压型金属板围护系统在系统水密性、气密性方面存在先天问题,系统的整体保障度较低,尤其在严寒、强风及强雨雪等极端气候地区都具有局限性。单层防水卷材系统在这些方面具有优良的表现,因此单层防水卷材系统是金属围护系统范畴中升级换代的体系。
21世纪初,单层防水卷材金属屋面技术在国外已经非常成熟,但在国内尚没有相关规范标准,应用技术也处于初级阶段。2006年,由中国京冶工程技术有限公司编制的国标图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(二)》(06 J 925—2),首次编入了以压型钢板为承重基板的单层防水卷材金属屋面做法,当时主要以瑞士渗耐公司的聚氯乙烯(PVC)防水卷材、 德国威达的改性沥青(SBS)防水卷材和美国凡士通三元乙丙(EPDM)橡胶防水卷材为代表材料及构造系统进行编制。国标图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(二)》(06 J 925—2)以及后续编制的 《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(三)》(08 J 925—3)的出版,是单层防水卷材金属屋面在国内推广应用的里程碑。单层防水卷材金属屋面从此被市场逐步认知和了解,工程建设在没有相关标准、规范可执行的情况下,以国标图集作为技术支撑,使得单层防水卷材金属屋面技术获得快速推广和广泛接受。
单层防水卷材金属屋面在发展应用过程中,很多新的问题也需要重点关注,如系统抗风性能、系统防火性能、材料性能、细部节点的处理等。2013年颁布的行业标准《单层防水卷材屋面工程技术规程》(JGJ/ T 316—2013),以及2015年颁布的国家标准《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)等相关规范标准,对单层防水卷材金属屋面的应用都提出了更明确的要求。
随着我国工程建设政策的调整,建筑节能和绿色建筑成为发展趋势,工业与民用建筑的绿色建筑技术标准不断提高,种植屋面和光伏屋面的要求已经出现在不同设计与施工规范当中,我国大部分城市的新建建筑都要求达到绿色建筑评价标准的一星要求,政府为此出台了绿色建筑经济补贴政策。因此单层防水卷材金属屋面与屋顶绿化、屋顶太阳能技术的有机结合,正迎合了我国目前正在加快推动的绿色建筑的发展。
当前单层防水卷材金属屋面已经进入到一个成熟发展的阶段,原国标图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(二)》(06 J 925—2)以及后续编制的 《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(三)》(08 J 925—3)已经不能满足时下的技术要求、发展水平和行业需要,亟待重修标准图集。中国京冶工程技术有限公司一直致力于金属围护系统相关技术的研究,结合实际情况,于2013年底申请立项,在总结《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(二)》(06 J 925—2) 和《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(三)》(08 J 925—3)应用经验的基础上,重新编制国标图集《单层防水卷材屋面建筑构造(一)》(15 J 207—1),旨在对此项技术进行系统地梳理与总结。在2015年国标图集15 J 207—1出版后,原06 J 925—2、08 J 925— 3两本图集亦将废止。
国标图集《单层防水卷材屋面建筑构造(一)》(15 J 207—1)目前已编制完成,这是一本以压型金属板为承重基板的单层防水卷材金属屋面的建筑构造图集,它代表了单层防水卷材金属屋面行业中的成熟技术,技术水平具有一定前瞻性,是单层防水卷材金属屋面行业翘首以盼的一册图集。
2图集编制重点关注的内容
2.1系统防火性能
新版《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)于2015年5月1日实施,其条文第6.7.10中有如下规定:
建筑的屋面外保温系统,当屋面板的耐火极限不低于1.00 h时,保温材料的燃烧性能不应低于B2级;当屋面板的耐火极限低于1.00 h时,不应低于B1级。采用B1、B2级保温材料的外保温系统应采用不燃材料作防护层,防护层的厚度不应小于10 mm。
当建筑的屋面和外墙外保温系统均采用B1、B2级保温材料时,屋面与外墙之间应采用宽度不小于500 mm的不燃材料设置防火隔离带进行分隔。
根据这个规定,单层防水卷材屋面的承重用压型钢板耐火极限为0.25 h,低于1.00 h,保温层只能选用A级及B1级,不得使用B2级;而且在使用B1级保温材料时,必须使用厚度不小于10 mm的不燃材料覆盖板。以往常用XPS板作为保温材料,并在XPS板上直接铺设卷材的构造,虽然经济性好,但因为防火的原因,今后不得再使用。
2.2系统抗风性能
金属围护系统对屋面负风压的作用非常敏感,近年国内金属围护系统连续出现重大事故,造成严重损失,主要都与负风压作用有关。国内引进美国FM商业保险认证的试验方法,对屋面系统抗风揭能力进行测试验证。目前国内有两家可以对外检测的机构:中国建筑材料科学研究总院苏州防水研究院、中冶建筑研究总院有限公司。
在行业标准《单层防水卷材屋面工程技术规程》 (JGJ/T 316—2013)中要求:
当防水卷材采用机械固定法和满粘法施工时,应对设计选定的防水卷材、绝热材料和固定件等组成的屋面系统按本规程附录B进行抗风揭试验,试验结果应满足风荷载设计要求。
2015年5月国标委第15号公告:GB/T 31543— 2015 《单层卷材屋面系统抗风揭试验方法》于2016年4月1日实施。这意味着单层防水卷材屋面系统在中国已经进入技术成熟阶段。
风荷载对于屋面的边角影响较大,设计应根据风荷载作用在屋面上的特点进行计算而确定固定件的数量和间距,也可以按行业标准《单层防水卷材屋面工程技术规程》(JGJ/T 316—2013)中第5.2条给出的屋面区域划分和计算方法进行固定件的设计。本图集摘录了抗风揭设计要求,供图集使用者方便查找。
2.3系统气密性、水密性
单层防水卷材屋面构造应用于金属围护系统,系统气密性、水密性较好,由于该构造的保温层上下分别为防水卷材和隔汽膜,屋面雨水和室内的水汽不会进入到保温层,因此保证了保温层的干燥,系统的保温性能稳定。
在施工时必须保证隔汽层的铺设质量,隔汽膜在铺设时要有一定的搭接,并用密封胶带粘接好;在边角收边处隔汽膜需上卷将保温材料包住。纤维类的岩棉保温板的吸水能力强,尤其要注意边角处理。
由于系统隔绝外界能力较强,因此在屋面施工时应避免雨雪天气施工,水一旦进到系统内无法排出, 时间一长会对保温材料造成破坏,影响系统的保温性能。也可采用具有防水透汽性能的隔汽材料,材料具有单向透汽的性能,可以排出系统内一定的水汽。
2.4单层防水卷材材料性能
单层防水卷材系统由于其施工工法不同于传统防水卷材,因此其材料的特性也与传统卷材有所区别。本图集编录了5类单层防水卷材材料:聚氯乙烯 (PVC)防水卷材、热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材、三元乙丙(EPDM)防水卷材、弹性体改性沥青(SBS)防水卷材、塑性体改性沥青(APP)防水卷材。卷材的搭接除了三元乙丙防水卷材需要使用专用的搭接胶带和专用胶粘剂搭接外,其他卷材均采用热风焊接技术。其搭接部位的接缝剥离强度要求必须大于母材的破坏强度,因此卷材在屋面上可以视为一个完整的防水层,其防水性能可以达到我国屋面工程规范要求的Ⅰ级防水。
图集中选用的5类防水卷材相应的产品标准如下:
GB 12952《聚氯乙烯(PVC)防水卷材》;
GB 27789《热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材》;
GB 18173.1《高分子防水卷材第1部分片材》;
GB 18242《弹性体改性沥青防水卷材》;
GB 18243《塑性体改性沥青防水卷材》。
单层防水卷材的施工方法主要有机械固定、粘结法和空铺重压法,由于金属屋面最重要的一个要求是屋面荷载轻,因此空铺重压法不适用于金属围护系统屋面。
机械固定法使用专用垫片或压条及螺钉把卷材固定在承重压型钢板上,连接部位的卷材会受到局部较大的应力,因此需要防水卷材必须具有一定的抗钉杆撕裂的能力。用机械固定法施工的防水卷材必须是织物内增强型或增强型,有些种类的卷材也可以采用背衬增强型,但背衬增强型的卷材应满足机械固定法施工的相关指标。
用于粘结法施工的卷材可使用匀质型。卷材采用粘结法施工时,可采用专用粘结剂进行满粘,也可以采用自粘型防水卷材。
单层防水卷材屋面的卷材一般表面没有其他覆盖层,因此对单层防水卷材的抗紫外线性能、抗老化性能、抗高低温性能等都有较高的要求。用于种植屋面的单层防水卷材必须为耐根穿刺型,耐根穿刺型防水卷材须通过有资质的检测单位进行的耐根穿刺试验方可使用。
3图集主要内容介绍
本图集编制内容包括总说明、工程做法、系统构造示意、典型系统的节点构造和附录。除了新建单层防水卷材屋面外,还给出对使用中出现问题的金属屋面维修的方法,扩大了图集的使用范围。
3.1适用范围
本图集适用于一般工业与民用建筑的屋面。屋面防水等级为Ⅰ级和Ⅱ级,也可用于种植屋面。本图集编制内容所针对的是以压型钢板、彩色钢板夹芯板为屋面承重结构的单层防水卷材屋面,卷材的施工方法为机械固定法和粘结法两大类。
在《屋面工程技术规范》(GB 50345—2012)中, 对于平屋顶要求坡度宜为2%,结构找坡坡度应不小于3%,在《单层防水卷材屋面工程技术规程》(JGJ/T 316—2013)中要求屋面坡度宜大于1%,而《压型金属板工程应用技术规范》(GB 50896—2013) 中要求压型金属板屋面坡度不应小于5%。单层防水卷材虽然面层为非金属板,但一般结构系统均为钢结构。钢结构构件的挠度控制相对于混凝土结构要求低,形变较大,且单层防水卷材所铺贴的基层为结构找坡,因此笔者建议单层防水卷材屋面采用3%~5%的排水坡度,以利于屋面的排水。
3.2单层防水卷材屋面基本构造
单层防水卷材屋面由上至下基本上由5个构造层次组成:1)防水卷材(机械固定或粘结);2)覆盖层 (当绝热层燃烧性能为A级且采用机械固定时,无此层);3)绝热层;4)隔汽层;5)≥0.75 mm厚压型钢板。 其典型构造如图1所示。
3.3单层防水卷材施工方法
从固定方法上分,单层防水卷材屋面卷材固定分为两大类:机械固定法和粘结法。机械固定法又分为: 穿孔式连接、无穿孔式焊接和无穿孔式粘接;粘结法为满粘固定。
穿孔式机械固定法对应图集中的机械固定1,是传统做法,适合大部分种类卷材的固定,具体卷材种类可查看图集。卷材之间的搭接采用热风焊接。构造示意做法见图2。
无穿孔式焊接固定法对应图集中的机械固定法2。此技术的发明者是美国OMG公司,用带有与卷材同材质的垫片,通过电磁加热原理,将卷材焊接在用螺钉固定在底层压型钢板的垫片上,卷材之间的搭接采用热风焊接。目前这种技术应用仅限于PVC和TPO两种材质的卷材。这种固定方式不穿透卷材表面,其优点是卷材在加密固定时只需要增加固定件的数量,不必穿透卷材后再加做覆盖层,并可以减少固定保温层或覆盖板的固定件。构造示意做法见图3。
无穿孔式粘接固定法特指三元乙丙卷材的施工方法,对应图集中的机械固定法3。把具有粘接作用的增强固定条带用螺钉及压条固定在底层压型钢板上,固定条带的布置应考虑屋面抗风揭的设计要求。 把卷材粘接在固定条带上,卷材之间的连接采用专用搭接带和搭接底涂搭接。构造示意做法见图4。
粘结法是把卷材以下的基层按抗风揭要求固定后,在卷材底部满涂专用粘结剂将卷材粘结在屋面基层上,或采用自粘型防水卷材粘结在屋面基层上。卷材之间的搭接依照卷材自身要求进行热风焊接或粘结。构造示意做法见图5。
3.4承重压型钢板
作为单层防水卷材的结构承重板,之上所有的构造层都通过螺钉固定在压型钢板上。《单层防水卷材屋面工程技术规程》中规定:
压型钢板的基板厚度不宜小于0.75 mm,基板的最小厚度不应小于0.63 mm,当基板厚度在0.63 ~0.75 mm时应通过固定钉拉拔实验。
作为承重基板的压型钢板宜选择波峰面较宽、波谷开口较小的板型,波峰面尽量平整。
鉴于我国建筑市场现状,本图集不建议新建建筑采用0.75 mm以下的压型钢板。
随着单层防水卷材屋面的广泛应用,许多厂家开发出适用于单层防水卷材屋面的承重基板。如厂家无法提供专用的基板,也可采用用于组合楼板的钢楼承板作为基板使用。
3.5绝热材料
单层防水卷材屋面系统中的绝热材料是需要有一定抗压强度的板材,本图集采用了《单层防水卷材屋面工程技术规程》中的4种绝热材料,分别是岩棉板、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板、硬质聚氨酯泡沫塑料板和硬质泡沫聚异氰脲酸酯板。
这些板材都是比较传统的绝热材料,除了岩棉板燃烧性能为A级外,其余材料最高防火性能达到B1级。但岩棉板由纤维材料胶粘而成,其抗压强度最低。 新版《建筑设计防火设计规范》对屋面保温材料的使用要求严格,B级绝热材料在使用上受到很大限制, 必须增加防火覆盖板,这使得工程造价和施工难度增加。
新型建材泡沫玻璃,是一种是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等,经过细粉碎和均匀混合后,再经过高温熔化、发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料,属于A级绝热材料,制品密度为160~220 kg/m3。其特点是质量轻、导热系数小、吸水率小、不燃烧、不霉变、强度高、耐腐蚀、无毒、物理化学性能稳定。这种材料值得推广使用,本图集也将其收录。但目前国内能生产的厂家并不多,且价格较高。
绝热层在施工中缝隙应挤压密实,较厚保温层应分两层错缝搭接。
3.6构造节点
本图集以卷材机械固定法1为例,系统给出屋面的各个部位的节点构造,包括:檐口、檐沟、天沟、女儿墙、山墙、屋脊、高低跨、变形缝、采光天窗、出屋面构件、雨水口、屋面避雷、屋面走道板。其他系统构造给出必要的典型节点。本图集旨在让使用者掌握设计原理, 具体屋面因工程的特性,必须由专业承包商做二次专业深化设计后方可施工。
4结束语