屋顶花园的防水设计与施工

2018-02-27 10:04:54 4

屋顶花园的防水设计与施工


 摘要:分析屋顶花园漏水的原因,结合工程实践详细探讨屋顶花园的防水施工要点及施工注意事项,并对防水层材料的选择及施工技术得出一些可行的观点。
       

 关键词:屋顶花园;防水;设计;施工

      屋顶花园不但降温隔热效果优良,而且能美化环境、净化空气,改善局部小气候,还能丰富城市的俯视景观,能补偿建筑物占用的绿化地面,大大提高了城市的绿化覆盖率,是一种值得大力推广的屋面形式。防水处理的成败直接影响屋顶花园的使用效果及建筑物的安全,一旦发现漏水,就得部分或全部返工。所以防水层的处理是屋顶花园的技术关键,也是人们最为关注的问题。

1    漏水原因分析
      无论是原设计建造屋顶花园,或是在已建房屋的可上人平屋顶上增建屋顶花园,在建造过程中和建成后的日常使用中,均易损坏屋顶的防水和排水系统,造成屋顶漏水。原因如下:
      1.1    原屋顶防水层存在缺陷
结构层和防水层即使保持原有做法,但一般还要在预制空心板上做卷材防水层,或做刚性防水层,因此仍不可避免在女儿墙和天沟檐口等薄弱环节处出现渗漏。特别是刚性防水屋面,最严重的问题是防水层在施工完成后可能会出现裂缝而漏水。产生裂缝的原因很多:气候变化及太阳照射引起的屋面热胀冷缩;屋面板受力后的翘曲变形;地基沉降或墙体承重后坐浆收缩等原因引起的屋面变动;屋面板徐变或材料干缩变形等。

      1.2    建造屋顶花园时破坏了原防水层
      屋顶上不建造屋顶花园尚且可能漏水,而在较易出现漏水的屋顶防水层上进行多项园林工程施工,这就更加容易造成屋顶防水层破坏而导致漏水。即使不打洞穿孔或埋设固定铁件,如不精心施工,仍会破坏屋顶防水和排水构造,造成屋顶漏水。进行栽植有时也会破坏防水层,比如填土时用的铲子有可能会损坏防水层。

      1.3    屋顶花园水源更多
      各种植物的浇灌用水、水池、喷泉等水体用水也极为频繁,使屋顶又增加了产生漏水的水源。一般建筑物屋顶的排水系统,均未考虑建造屋顶花园所需的种植物渗透水和水体工程的排水问题,特别是浇灌水和水池污水中均含有植物根叶和泥沙等杂物,会使排水口及管道堵塞,造成屋顶积水和漏水。
       不论是何种因素造成漏水,人们往往归罪于屋顶花园,这就为屋顶花园的推广造成了社会阻力。因此规划设计和施工单位以及使用单位均应有足够的认识,共同处理好屋顶花园的防水问题。

2    施工要点及注意事项
      2.1    做防水试验和保证良好的排水系统
      建造屋顶花园,必须进行二次防水处理。首先,要检查原有的防水性能:封闭出水口,再灌水,进行96h(4天4夜)的严格闭水试验。闭水试验中,要仔细观察房屋的渗漏情况,有的房屋连续闭水3天不漏,第4天才开始渗漏,若能保证96h不漏,说明屋面防水效果较好。这种防水效果,也只适于非屋顶花园的情况。防水层是保证屋顶不漏的关键技术问题,但屋顶防水和排水是一个问题的两个方面,因此还必须处理好屋顶的排水系统。在屋顶园林工程中,种植池、水池和道路 场地施工时,应遵照原屋顶排水系统,进行规划设计,不应封堵、隔绝或改变原排水口和坡度。特别是大型种植池排水层下的排水管道,要与屋顶排水口相配合,注意相关的标高差,使种植池内的多余浇灌水能顺畅排出。

      2.2   不损伤原防水层
      实施二次防水处理,最好先取掉屋顶的架空隔热层,取隔热层时,不得撬伤原防水层。取后要清扫、冲洗干净,以增强附着力。在一般情况下,不允许在已建成的屋顶防水层上再穿孔洞与管线和预埋铁件与埋设支柱。因此,在新建房屋的屋顶上建屋顶花园时,应由园林设计部门提供给结构设计单位,并由他们将有关要求反映到建筑结构的施工图中,以便建筑施工中实现屋顶花园的各项技术要求。如果是在旧建筑物上增建屋顶花园,无论是哪种做法的屋面防水层,均不得在屋顶上再穿洞打孔、埋设铁件和支柱。即使一般设备装置也不能在屋顶上“生根”,只能采取其他措施使它们“浮摆”在屋面上。

      2.3   重视防水层施工质量
      目前屋顶花园的防水处理方法主要有刚、柔之分,各有特点。由于蛭石栽培对屋盖有很好的养护作用,此时屋顶防水最好采用刚性防水。宜先做涂膜防水层,再做刚性防水层,其做法可参照标准设计的构造详图。刚性防水层主要是在屋面板上铺筑50mm厚细石混凝土,内放φ4@200双向钢筋网片1层(这种做法即成整筑层),所用混凝土中可加入适量微膨胀剂、减水剂、防水剂等,以提高其抗裂、抗渗性能。这种防水层比较坚硬,能防止根系发达的乔灌木穿透,起到保护屋顶的作用,而且使整个屋顶有较好的整体性,不易产生裂缝,使用寿命也长,比柔性卷材防水层更适合建造屋顶花园。屋面四周应设置砖砌挡墙,挡墙下部设汇水孔和天沟。当种植屋面为柔性防水层时,上部还应设置1层刚性保护层,也就是说,屋面可以采用一道或多道(复合)防水设防,但最上面一道应为刚性防水层,屋面泛水的防水层高度应高出溢水口100mm。
      刚性防水层因受屋顶热胀冷缩和结构楼板受力变形等影响,易出现不规则的裂缝,而造成刚性屋顶防水的失败。为解决这个问题,除在30~50mm厚的细石混凝土中配置钢丝或细钢筋网外,一般还可用设置浮筑层和分格缝等方法解决。所谓浮筑层即隔离层,将刚性防水层与结构层分开以适应变形的活动。构造做法是在楼板找平层上,铺1层干油毡或废纸等以形成一隔离层,然后再做刚性防水层。也可利用楼板上的保温隔热层或沙子灰等松散材料形成隔离层,然后再做刚性防水层。刚性防水层的分格缝是根据温度伸缩和结构梁板变形等因素确定的,按一定分格预留20mm宽的缝,为便于伸缩在缝内填充油膏胶泥。需要注意的是:由于刚性防水层的分隔缝施工质量往往不易保证,除女儿墙泛水处应严格按要求做好分格缝外,屋面的其余部分可不设分格缝。屋面刚性防水层最好一次全部浇捣完成,以免渗漏。防水层表面必须光洁平整,待施工完毕,刷2道防水涂料,以保证防水层的保护层设计与施工质量。要特别注意防水层的防蚀处理,防水层上的分格缝可用“一布四涂”盖缝,并选用耐腐蚀性能好的嵌缝油膏。不宜种植根系发达、对防水层有较强侵蚀作用的植物,如松、柏、榕树等。

      2.4   注意材料质量和节点构造
      应选择高温不流淌、低温不脆裂、不易老化、防水效果好的防水材料。刚性多层抹面水泥砂浆防水层宜采用标号不低于原325#的普通硅酸盐水泥或膨胀水泥,亦可采用矿渣硅酸盐水泥;砂采用粒径1~3mm粗砂,要求砂料坚硬、粗糙、洁净;水泥浆和水泥砂浆的配合比应根据防水要求、原材料性能和施工方法确定,施工时必须严格掌握。目前一些建筑物也用柔性防水层的,屋顶花园中常有“三毡四油”或“二毡三油”,再结合聚氯乙烯胶泥或聚氯乙烯涂料处理。近年来,一些新型防水材料也开始投入使用,已投入屋顶施工的有三元乙丙防水卷材,使用效果不错。国外还有尝试用中空类的泡沫塑料制品作为绿化土层与屋顶之间的良好排水层和填充物,以减轻自重。有用再生橡胶打底,加上沥青防水涂料,粘贴厚3mm玻璃纤维布 作为防水层,这样更有利于快速施工。也有在防水层与石板之间设置绝缘体层(成为缓冲带),可防止向上传播的振动,并能防水、隔热,还可在绿化位置的屋顶楼板上做puk聚氨酯涂膜防水层,预防漏水。
      屋顶防水层无论采用哪种形式和材料,均构成整个屋顶的防水排水系统,一切所需要的管道、烟道、排水孔、预埋铁件及支柱等屋顶的设施,均应在做屋顶防水层时妥善处理好其节点构造,特别是要注意与土壤连接部分和排水沟水流终止的部分。整体刚性防水层往往因这些细小的构造节点处理不当,而造成整个屋顶防水的失败。另外,按常规设置纵横的分格缝,构造复杂,容易渗漏。安装防水板时,当一块防水板宽度不够,需几块并排安放时,应注意板与板的接缝部分最好用粘合剂完全黏牢。否则即使出现微小的缝隙,也会影响防水效果。缝隙处常存在的空气和水,还会为植物根系生长提供条件,根的生长壮大使缝隙逐渐增大,最终多会造成漏水现象发生。同样,石板面与防水板之间的空隙也会为根的生产提供潜在的空间。
      施工方法以热涂效果为佳,热涂材料加温后可渗透至缝隙。屋面薄弱部分,如出气孔道周围、女儿墙周边,应加强处理。尤其是女儿墙周边,防水层应延伸上翻至墙上几十厘米,超过将来花坛上层的位置,否则,极易因此渗漏。防水层的厚度、层数都应严格按照国家有关规定、规范施工,至少应是“一布两油”,即两层热涂油质材料,中间一层作“筋”的防水布料。防水处理竣工后应以高标号水泥砂浆抹面,保护防水层。应避免在潮湿条件下施工,屋面未干透也不宜施工。防水层做好后应及时养护,蓄水后不得断水。屋顶花园的各项园林工程和建筑小品只有在确认屋顶防水工程完整无损的条件下才可施工。

3    工程实例
      针对屋面渗漏问题,目前有人提出了“生态种植屋面复合排水呼吸系统”的概念。采用先进的屋面生态防水换气导水技术,达到顺应自然的屋面防水的长期目标,其中心思想是“引导”,不与大自然相抗衡,而是通过导水、排潮、换气和植被的生态循环,解决保温层内积水饱和问题以及内外温差气压问题,达到隔水、防水、美化环境的多重目标。下面通过某大厦屋顶花园对该系统的应用实例作详细说明。
      该系统是在原有防水设计基础上发展起来的,如图1所示,既克服了卷材防水层的不足,又利用了种植层的隔热保温作用特点。其机理是客土层既是植被的培土层、排水层,又起到吸水、隔热和保护屋找坡层或基层的作用。植被吸收室内排出的二氧化碳,呼出氧气,同时又有吸收客土层中水分的作用。因为植被能吸收太阳辐射的热量,通过光合作用转化为生化能,从而改变能量存在的形式。此外其表面的反射热小,长波辐射小,冬季又有较好的保温性能,所以植被也具有良好的热工性能。通过排气,可将室内的潮湿水气及混浊空气向室外大气排放,所排出的较温暖且含二氧化碳的空气又有利于植被生长,室外新鲜空气可同时从导管进入室内,由此促进空气流动,减缓室内外气压差,减少甚至不再形成冷凝水积聚现象。屋面滤水层滤下的雨水,通过区间找平层纵横交错的排水槽系统迅速排泄,不会在屋面形成积水,故无水向下渗漏。屋面水箱连通若干根支管,在客土层内分区布置,利用节水灌溉,在旱、夏季给植被层补充水分,有利于植被生长,植被生长又有利于夏季隔热、降低室温,如此形成一个大的生态循环系统。

 

4    体会和总结
      (1)建筑防水观念应该转变。首先要提高对防水技术重要性的认识。目前建筑技术和装修标准在不断提高,而国内建筑防水标准却有所下降。过去屋面防水工程造价约占工程造价的5%~10%,而近年却降为2%左右。国外建筑防水观念已在转变,既不是只考虑一次性造价,而是综合考虑防水工程造价和使用期,并且更加强调使用功能的提高。
      (2)重视防水设计与施工工艺、防水材料与结构及基层、施工时间与环境之间的匹配、协调和优化,以求得最佳的防水效应。因此,在建造屋顶花园的各项与屋顶防水层有关设施时,均要在屋顶建筑结构施工图中给予表达,并有明确的防水构造做法。
      (3)合理的选材是达到技术经济综合效果的关键。其主要原则是根据建筑物重要性选择其结构、地理位置、气候条件、防水等级、防水层构造、防水部位和细部构造等;根据当地的气候特征选择防水材料;根据防水材料的性能、防水等级的要求,确定防水层的厚度。现在防水材料品种繁多,产品质量差异很大。设计人员应充分了解这些防水材料的性能,正确地选择优质的防水材料,组成既经济合理,又能充分发挥防水效果的防水层。大型工程的屋面,特别是高层建筑屋面应选用高档或中高档的防水材料,使它与建筑物的等级、标准相适应。据报道,中国建筑科学研究所等单位研制的jc系列屋顶保温防水材料,是一种利用废橡胶改性沥青作为防水层的防水粘结材料,它吸取橡胶弹性好、温度适应范围广和沥青有较高粘结性、防水性等优点,并克服了沥青热淌冷脆等缺点,具有不透水性好、粘结性强、耐老化等优点,且造价低廉,自重较轻,比较适合做屋顶花园的防水层。
      防水是屋顶花园安全工作的核心。防水工程的质量与设计、施工和材料三方面都有密切关系。材料为基础,设计为前提,施工为关键。为了搞好屋顶花园的防水工程,我们必须选择质量可靠的防水材料,作出合理的构造,并把好施工质量关。