第二节 屋面工程节能技术

一、蓄水屋面施工技术

（一）技术原理

1．基本概念

屋面上的蓄水层构造，如图2-4所示。由于水的蓄热和蒸发，可大量消耗投射在屋面上的太阳辐射热，有效地减少通过屋盖的传热量，从而起到有效的保温隔热作用。在屋面上蓄水，由于太阳辐射热作用（90%辐射热被水吸收）使水温升高，因水的比热较大，1kg水升高1℃时，需1000kcal的热量，这使蓄水后传到屋面上的热量要比太阳辐射热直接作用到屋面上的热量少得多。另外，蓄水屋面的水在蒸发时，需消耗大量汽化热，这也有助于屋面散热，以降低室内温度。因为屋面蓄水层每1kg水汽化需吸收热量580kcal，这对调节室内温度起到很大的作用。同时蓄水屋面对防水层和屋盖结构起到有效的保护，延缓了防水层的老化。

2．技术应用要求

（1）蓄水屋面分为深蓄水、浅蓄水、植萍蓄水

深蓄水屋面蓄水深宜为500mm，浅蓄水屋面蓄水深宜为200mm，植萍蓄水一般在150～200mm的浅水中种植浮萍、浮莲等，具有良好的保温隔热效果。

（2）蓄水屋面的最大问题是及时的水源补给

炎热干旱季节，是城市用水最紧张的时候，也是水分蒸发量最大、最需要补水的时候。如不及时补水，将会造成屋面蓄水干涸。一旦蓄水干涸，就会使面层开裂，再充水裂缝也不能愈合而发生渗漏水。蓄水屋面的蓄水池以人工补水为主，蓄水池的最小蓄水深度为150mm。蓄水池的供水系统由供排水专业设计，供水采用人工控制或自动控制，由个体工程设计决定，水池应常年蓄水，不得排空或干涸。

（3）蓄水屋面的泛水和隔墙

蓄水屋面的泛水和隔墙应高出蓄水深度100mm，并在蓄水高度处留置溢水口。在分区隔墙底部设过水孔，泄水孔应与水落管连通。

（4）蓄水屋面的防水层

蓄水屋面的防水层应是耐腐蚀、耐霉烂的涂料或卷材。最佳方案应是涂膜防水层和卷材防水层复合，然后在防水层上浇筑配筋细石混凝土。防水层与保护层间应设置隔离层。

（5）蓄水屋面坡度

蓄水屋面坡度不宜大于0.5%，并应划分为若干蓄水区，每区的边长不宜大于10m；在变形缝两侧，应分成两个互不连通的蓄水区；长度超过40 m的蓄水屋面，应做横向伸缩缝一道，分区隔墙可用混凝土，也可用砖砌抹面，同时兼作人行通道。分隔墙间应设可以关闭和开启的连通孔、进水孔、溢水孔。

（二）主要技术指标

屋面蓄水的水源，主要是利用雨水，为了尽量减少人工补水和便于综合利用，要做到建筑小区的水循环。这种水循环可以在高低错落的屋面之间，或在蓄水屋面与地面水池或地下室水池之间，通过水泵来实现。其目的是在雨季尽可能多地储存雨水，并通过循环使水质净化和活化，以满足多种使用的需要，最大限度地减少对地区供水的依赖。为了保证屋面不干涸，根据当地的气候条件，适当深蓄水，可大为减少人工补水，节省能源。一般情况下，屋面增加200～300kg/m2的水重所增加的结构费用是很有限的，和它的效益相比是可以忽略不计的。由于气候变化规律不能完全掌握，蒸发与降雨没有直接比例关系，可以从设计上考虑补充水源，可与屋顶水箱中的生产、生活用水统一布置，屋面实际上不需找坡，综合多功能屋面结构构造的改进和完善，需要建筑、结构和给水排水等专业密切配合，共同创造出使用合理、结构可靠、充分利用材料、构造简便、施工和管理方便的屋面形式。

（三）技术应用要点

1．细部构造

屋面蓄水的细部构造如图2-5～图2-7所示。

2．蓄水屋面的设计要求

只有现浇层与预制空心板结合良好，才能按叠合板计算，增加空心板的承载能力。要求施工中严格遵守操作规程，安装预制板时，调匀板缝，形成3～4cm的均匀空隙，缝中上、下各配ϕ8且用ϕ6短筋拉结，填缝混凝土与面层细石混凝土一起浇灌，形成整体肋形板。板缝不能太小，否则灌缝不密实易形成渗漏通道，也不宜太宽，板缝超过4cm时必须按计算加配受力钢筋，因增加了支撑板缝底模的困难，面层细石混凝土必须用手板振捣器捣密实。

如若预制空心板为简支受力，假若叠合后仍为简支时，可考虑因板有效高度增加而增大承载力。如按板的下部钢筋应力验算承载力时，宜乘以0.9的降低系数，以抵消各种不理想的因素。同时要注意验算叠合后板底原有受力筋是否符合加高截面的最小配筋率要求，以避免出现少筋脆性破坏。

叠合后按单向多跨连续板计算时，支座承受负弯矩，面层细石混凝土中应配受力筋，受力方向钢筋不要小于ϕ8@140，分布筋可采用ϕ6@150。按连续板验算叠合板承载能力时，应考虑叠合中受压区应变“迟后现象”及受拉钢筋应力超前现象的影响；验算支座负弯矩配筋时，要考虑空心板下部由于空心的影响引起的中和轴上移，实验也证实，叠合形成的连续支座所能承担的负弯矩，比按整体连续板计算值小。为了简化计算，可考虑乘以0.8的降低系数，此板的有效高度即可按叠合厚度计算。

当蓄水深度为500～600mm时，宜采用承受活载400kg/m2的预制空心板。经过南方的多年工程实践考察，上述叠合板结构增加了原预制装配屋面的整体刚度，在蓄水屋面中使用可靠。

对于池壁，当蓄水屋面采用砖砌池墙有不同程度的渗漏现象，影响使用和外观时，大部分情况是在池墙底板相接处发生水平裂缝，且在水平方向上两者刚度与变形相差很大所致，常温下砖砌体的线胀系数比混凝土小一倍，当温度变化30℃时，每10m长池墙与底板的变形差即在5mm,40m长即相差20mm，温度的交替变化是以破坏池墙底板间的砂浆连接，造成水平开裂，砖砌体与混凝土材料的耐水性不同也是引起开裂的原因。

为了避免池壁裂缝，应采用钢筋混凝土池壁或半砖、半钢筋混凝土池壁。前者用于现浇钢筋混凝土屋面，后者适应于预制板屋面。采用砖砌池墙时，靠近池底做60～100mm高混凝土反边，且砖池壁应适当配置水平钢筋。以上几种做法，均避免了池墙渗漏现象，不再出现池壁裂缝，池壁内抹灰可同池底。

3．施工要点

蓄水屋面预埋管道及孔洞应在浇筑混凝土前预埋牢固和预留孔洞，不得事后打孔凿洞。

蓄水屋面的细石混凝土原材料和配比应符合有关设计和规范要求，宜掺加膨胀剂、减水剂和密实剂，以减少混凝土的收缩。

蓄水屋面的分格缝不能过多，一般要放宽间距，分格间距不宜大于10 m。分格缝嵌填密封材料后，上面应做砂浆保护层埋置保护。每分格区内的混凝土应一次浇完，不得留设施工缝。

防水混凝土必须由机械搅拌、机械振捣，随捣随抹，抹压时不得洒水、撒干水泥或加水泥浆。混凝土收水后应进行二次压光、及时养护。如放水养护应结合蓄水，不得再使之干涸。

二、种植屋面施工技术

1．技术原理及主要内容

（1）基本概念

种植屋面是在屋面防水层上覆土或覆盖锯木屑、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、轻砂等多孔松散材料，进行种植草皮、花卉、蔬菜、水果或设架种植攀缘植物等作物。覆土的叫有土种植屋面，覆有多孔松散材料的叫无土种植屋面。

（2）技术要求

种植屋面不仅要求屋面不渗、不漏，满足房屋的使用功能，还要保证植物有良好的生长环境，同时还要求屋面能够保水和顺利排除多余积水。因此，相对于传统屋面，在构造上要保证防水层耐根系穿刺，多了隔根层、疏水层、隔土层、种植介质和植物层等层次的施工，其给水排水系统要实现灌、蓄、疏、排一体化的要求，施工程序更复杂、技术要求更高。

种植屋面适用于一般工业与民用建筑工程中采用种植物的隔热屋面工程，以及地下室顶板、裙楼屋面、架空层和屋顶等有种植要求的园林建筑工程。

种植介质的选用和种植物的选配，宜由个体工程设计根据当地的气候条件和其他实际情况，并请有经验的园艺师共同确定。按种植浅根植物考虑，种植介质厚度为100～300mm。

2．主要技术指标

种植屋面的结构层宜采用现浇钢筋混凝土。新建种植屋面工程的结构承载力设计，必须包括种植荷载。既有建筑屋面改造成种植屋面时，荷载必须在屋面结构承载力允许的范围内。

种植屋面工程设计应遵循“防、排、蓄植并重，安全、环保、节能、经济，因地制宜”的原则，并考虑施工环境和工艺的可操作性。

种植屋面防水层的合理使用年限应不小于15年。应采用两道或两道以上防水层设防，最上道防水层必须采用耐根穿刺防水材料。防水层的材料应相容。寒冷地区种植土与女儿墙及其他泛水之间应采取防冻胀措施。

3．技术应用要点

（1）种植屋面构造

种植屋面构造如图2-8所示。

（2）种植屋面节点构造

种植屋面节点构造如图2-9～图2-11所示。

（3）施工要点

种植屋面应有1%～3%的排水坡度，在大雨时将多余雨水及时排走。屋面四周应设混凝土或砖砌挡墙，挡墙下部应设泄水孔，孔内侧放置疏水粗、细骨料或铺聚脂无纺布过滤层，以免种植介质流失。排水层应与排水系统相通，并保持排水畅通。排水层施工应符合下列要求：

陶粒或卵石的粒径不宜小于25mm，含泥量不应大于1%，排水层应铺设平整，厚度均匀。

带支点塑料板应铺设平整，塑料板的支点应向上，塑料板的搭接宽度不成小于100mm。

挡墙泄水孔不得堵塞。

种植隔热层与防水层之间应设细石混凝土保护层。种植介质的施工应避免损坏防水层；覆盖材料的表观密度、厚度应按设计的要求选用。

分格缝宜采用整体浇筑的细石混凝土硬化后用切割机锯缝，缝深为2/3厚度，填密封材料后，加聚合物水泥砂浆嵌缝，以减少植物根系穿刺防水层。

过滤层土工布应沿种植介质周边向上铺设至种植介质高度，并与挡土墙（板）粘牢；土工布的搭接宽度不应小于100mm，接缝宜采用粘合或缝合。

种植介质的厚度、质量应符合设计要求。种植介质表面应平整，并应低于挡墙高度100mm。

三、倒置式屋面施工技术

1．技术原理

（1）基本概念

倒置式屋面是指将憎水性保温材料设置在防水层上的屋面，保温层设置在防水层上面，这种做法又称为“倒置式保温屋面”，其构造层次为保温层、防水层、结构层。这种屋面对采用的保温材料有特殊的要求，应当使用具有吸湿性低，而气候性强的憎水材料作为保温层（如聚苯乙烯泡沫塑料板或聚氯脂泡沫塑料板），并在保温层上加设钢筋混凝土、卵石、砖等较重的覆盖层。

（2）技术应用要求

倒置式屋面要求保温层必须采用低吸水率（体积吸水率≤3%）的保温材料。

倒置式屋面由于防水层在保温层之下，对防水层的可靠性的要求高。防水等级应为Ⅰ级，防水层合理使用年限不少于20年，保温层使用年限宜与防水层使用年限相同。

2．屋面构造

（1）找坡层

为了保证屋面排水畅通，倒置式屋面坡度不宜小于3%。屋面单向坡度大于9 m时应采用结构找坡，且坡度不小于3%。屋面坡度大于3%时，应在结构层采取防止防水层和保温层下滑的措施。尤其当坡度大于5%时，要沿垂直坡度方向设置与结构连接的防滑条。

当采用材料找坡时，坡度宜为3%，最薄处厚度不小于30mm，材料可选用轻质材料或保温材料。

（2）找平层

采用结构找坡时，结构面抹平、压光即可。采用材料找坡时，可采用水泥砂浆或细石混凝土找平层作为防水层的基层。找平层应设置分格缝，缝宽10～20mm，间距不大于6m。

（3）防水层

倒置式屋面中，雨水在保温层和防水层之间滞留时间较长，防水层要求选用耐腐烂、耐腐蚀性能好，适应变形能力优良、接缝密封保证率高的柔性防水材料。由于防水层长期在正温下工作，耐高温、低温柔性、耐紫外线能力可以低一些。可采用涂料与卷材复合的柔性防水层，提高防水的可靠性。根据倒置式屋面的特点选用适当的防水材料，可以提高倒置式屋面的经济性。

（4）保温层

倒置式屋面的保温层必须采用低吸水率（体积吸水率≤3%）且长期浸水不腐烂的保温材料，导热系数不大于0.080 W/（m·K），抗压强度或压缩强度不小于0.15 N/mm2。如干铺或粘贴挤压式聚苯乙烯泡沫塑料板（挤塑板）、泡沫玻璃保温板、硬质聚氨酯泡沫塑料板、硬质聚氨酯泡沫塑料防水保温复合板等板状保温材料，也可采用现喷硬质聚氨酯泡沫塑料。保温层的厚度应根据材料导热系数由设计决定，但不得小于25mm。

（5）保温层上的保护层

为了避免保温层直接暴露在外面可能导致的材料老化、机械损坏或泡水后上浮，倒置屋面的保温层上应做保护层。保护层可根据需要选用细石混凝土、水泥砂浆、卵石、地砖、混凝土板材、金属板材、人造草皮、蔓生植物等，但须核算保护层的重量应大于轻质保护层的浮力，以避免保温层被冲走，也可以先将保温层粘于防水层，再做覆盖层。保温层上的保护层采用卵石时，粒径宜为20～60mm，干铺一层无纺聚酯纤维布做隔离层。采用块材保护层时，如为上人屋面须做砂浆铺砌，如为非上人屋面可干铺。CCP复合板作为保温层时，可不另设保护层。

3．技术应用及要点

（1）技术应用范围

倒置式屋面适用于所有屋面的施工。

（2）技术应用要点

施工单位在倒置屋面施工前，应根据设计要求和工程实际情况编制专项施工方案，作业前对操作人员进行技术交底。

防水层施工后应进行全面检查，确认无缺陷，试水不渗漏和不积水后，方可进行保温层的施工。保温层铺设时应平稳，与防水层不得架空，拼缝应严密。破损应补好，碎块应用胶结料胶结后使用。

保护层施工时应对保温层采取保护措施，不可直接在保温层上施工。保护层与保温层之间的隔离层应满铺，搭接宽度不小于100mm，不得有露底。

采用现浇水泥砂浆、细石混凝土或各种块材作为保护层时，应留分格缝。

当保护层采用卵石铺压时，卵石的质（重）量应符合设计规定。保护层施工时，应避免损坏保温层和防水层。卵石铺设应防止过量，以免加大屋面荷载，致使结构开裂或变形过大，甚至造成结构破坏，故应严加注意。