倒置式屋面

倒置式屋面

●倒置式屋面又称外保温屋面（Exter-nalThermalInsulation），在上世纪50年代由美国首创，到70年代在欧美和日本得到了广泛应用，在我国是90年代开始研究，到90年代末才引起重视。

传统的屋顶结构都是在屋顶的结构层上，先铺保温隔热层，如加气混凝土、膨胀珍珠岩、矿棉等保温隔热材料，再铺防水层。因为传统的保温隔热材料是容易吸水的，而且吸水后就大大降低保温隔热性能，所以保温隔热层只能做在防水层之下。与之相反，倒置式屋面的结构是在屋顶的结构层上，先铺防水层，再铺保温隔热层。上面再铺一层无纺布并压上一层覆盖层，故称“倒置”。

在传统的屋顶保温结构中，由于防水层暴露在外面，受日光和高低温的作用，防水层极易老化开裂，在北京地区一般5年左右须重做一次防水，否则多数要发生屋顶渗漏。倒置式屋面则不同，防水层的工作环境得到了改善，防水功能长期有效，解决了屋顶渗漏这个老大难问题，这也是该做法在国外被广泛采用的主要原因。

DOW化学公司和美国欧文斯-科宁公司的资料及与其相关的科技人员发表的文章都强调，倒置式屋面必须采用挤塑发泡聚苯乙烯泡沫塑料板（XPS）。其理由是：压缩强度高，吸水率低，经过414次冻融试验后，XPS板的吸水率几乎不变，热阻率保持在98%，而EPS板的保持率在31%.但是，在中国销售的XPS板价格几倍于EPS板，在国内很难大面积使用。可以肯定，XPS板性能优于EPS板，有条件时最好使用XPS板。但是有资料介绍，国外也有用EPS板做倒置式屋面的，其价格就便宜多了。按照我国现行标准，EPS板密度是15～30kg/m3，抗压强度是60～150kPa，指标比较低。但是，我国目前一些泡沫塑料制品厂家已在生产密度40～60kg/m3的EPS板，抗压强度已大于300kPa.按DOW化学公司推荐的用于倒置式屋面的XPS板（商品名ROOFMATESL板，其抗压强度是300kPa，设计承载力是110kPa）来比照，我国目前一些泡沫塑料厂生产的高压缩EPS 板的抗压强度已经可以满足要求，而价格仅是XPS板的1/4.其次，XPS板的导热系数是0.028，而我国生产的高压缩EPS板的导热系数是 0.03～0.04，相差无几，关键问题是，持久抗吸水性和冻融循环后的热阻保持率的问题，EPS板肯定是有差距的。但是，可以采取措施来弥补。如：加大屋面坡度，加大EPS板的厚度等。从北京地区实验工程的实践结果看，在冬季比较干燥的北方地区，使用20kg/m3的EPS板，8年后并无明显变化。实测了使用了8年的EPS板的吸水性基本没变，并确实起到了延长防水层使用年限的作用。但是仍要以科学态度对待DOW化学公司提出的冻融414次后热阻保持率的数据。EPS板材生产厂应该结合当地实际气候条件，做出相应的实验数据，以便使用户放心，有利于大规模推广应用。 （占固）

点评：在《中国节能技术政策大纲（2006年版）》的“建筑墙体·屋面·门窗节能技术”一节中，提到要完善倒置屋面、架空屋面、种植屋面与反射屋面等技术。倒置式屋面，其优点是防水层不受太阳辐射和剧烈气候变化的影响，全年温差小，不易受外来的损伤。其缺点是须选用吸湿性低、耐气候性强的保温材料。一般须进行耐日晒、雨雪、风力、温度变化和冻融循环的试验。XPS板是最佳选择，EPS板也可酌情使用。

●●倒置式防水保温屋面设计与施工探析

１．工程概况

江苏卫视卫星地球站屋面总面积约１１００ｍ，它由三块相对独立的区域组成，各区域之间由伸缩缝区隔开来。屋顶设有两台直径分别为９ｍ和７．３ｍ的卫星天线，为满足天线维护需要，须按上人屋面考虑。又由于卫星站的机房属于要害部门，对屋面保温防水性能要求较高。为此，在施工前，我们专门研究了规范和标准图集上的多种构造形式，最后选择了倒置式屋面做法，并在规范的基础上进行了一些构造上的改进，改进后的屋面无论是保温还是防水性能都十分出色。该屋面从１９９７年施工完成到现在已近七年时间，在使用过程中没有出现过任何不良情况，效果十分显著。本文结合该工程对倒置式防水保温屋面设计和施工作一探析。. ２．倒置式防水保温屋面的构造设计

２．１倒置式屋面是将保温层置于防水层之上，即先在找坡层上做好防水层，然后再做保温层的屋面。这种屋面做法的最大好处在于防水层不直接接触大气环境，从而使其避免因阳光直射而造成过快老化。而且防水层受温差变化的影响小，从而最大程度地避免了由于温差变化过大而容易引起的防水层的拉裂破坏。更重要的是，它无需再像正置式屋面那样留设排气孔，因此，屋面既简洁又清爽。应该说这是一种较好的防水构造形式。

２．２根据倒置式屋面的构造要求，保温层应具有增水性高吸水率低的特点，还要有一定的强度，同时密度和导热性要小，要便于施工。但在《屋面工程技术规范》（ＧＢ５０２０７－９４）中只提到采用块状保温材料施工，而按这种做法施工的倒置式屋面，由于其中的保温层本身是由独立的块状材料铺成的，并不防水，在使用过程中出现了一些问题。例如，我们在调查中发现，某采用聚苯泡沫板做保温层的倒置式屋面，由于保温层上的刚性防水层在使用过程中出现破损（主要是刚性层的伸缩缝漏水），致使雨水侵入了保温层内，时间一长，屋顶保温层就变成了“蓄水层”，这样，倒置式屋面就变成了一个“蓄水屋面”，虽然当时是没有立即出现渗漏，但却给该建筑留下了一个很大的隐患。这与倒置式屋面设计的出发点是相违背的。

２．３针对上述情况，并参考规范的有关要求，在对卫星地球站的倒置屋面的防水构造设计中，必须进行有针对性的改进。在方案初定阶段，首先设想应该在保温层上进行整体防水处理，即在块状保温层上部再做上一层防水层，这样可以让因刚性防水层失效而渗漏进来的雨水，不会再渗入到保温层内蓄积。第二，设想万一刚性层和保温层都进水时，也要设法让渗透进来的水都能排出去。为此，在设计构造上，要设法让底层防水层的坡度走向与将来屋面层的排水走向完全一致，以便使渗进保温层的水能沿底层的防水层表面流向排水口附近，然后再在排水口周围预埋刚性透水层，让汇集于此的水能透过刚性层进入排水口内流走。这样，即使将来保温层内进水，渗入的水也不至于大量蓄存起来，形成隐患。屋面基本构造形式及雨水口周围的构造方式如图一所示。

３．材料的选择

３．１屋面找坡材料的选择

为减轻屋顶荷载，同时保证满足屋面排水坡度的要求，工程选择了陶粒混凝土作为基层找坡的材料。当然如采用结构找坡的方式也是可以的。 ３．２防水材料的选择

考虑到倒置式屋面将来维修时会出现较多困难，所以防水层所选用的防水材料必须是优质材料，且在施工过程中要能可靠保证施工质量。经过多方比较，工程用了８５１聚氨酯涂膜防水材料。为确保安全，采用了三布四涂，涂层厚度＞３ｍｍ。 ３．３保温材料的选择

工程原计划采用３．５ｃｍ厚聚苯泡沫板来做保温层，但在市场调研中，发现了一种更好的材料——聚氨酯发泡材料。该材料是在冷冻保温行业广泛应用的一种保温填充料，不仅材质密度小，机械强度高，保温性能极佳（优于聚苯材料），耐化学、耐老化、耐温差性能好，而且更重要的是它可以在现场发泡，让整个屋面保温层形成一个整体。并且在它的发泡层表面还可以形成

一层致密而光滑的膜，使其表面几乎完全不透水，自然形成了很好的防水效果。发泡过程中，它还可以与下层的防水层牢固地结合在一起，形成一个整体，使将来雨水根本没有可能接触到下层的防水层，从而可以极大地提高整个屋面的防水安全。 ３．４刚性层材料的选择

刚性层本身应起到防水和保护双重作用。作为屋面层的第一道防线，它除了应对下层起到保护作用外，还应具有一定的防水效果。为此工程选用了微膨胀混凝土，作为刚性层的用材。刚性层厚度为４０ｍｍ，内配４＠１５０双向单层钢筋网片。伸缩缝用聚氨酯胶泥嵌缝，沿缝表面贴２００ｍｍ宽纤维布两道。 ４、施工及验收要点 ４．１轻骨料混凝土找坡

采用Ｃ１０级陶粒混凝土找坡，根据屋面形状按中线向两边分水，其坡度和坡向要保证雨水可以无阻碍地流入到下水口内，不会在屋面形成残积。坡度大小按３％——４％控制，以满足排水需要及便于施工操作为标准。雨水口的布置及预埋工作在此之前已完成。 ４．２水泥砂浆找平

用２０ｍｍ厚１：２．５水泥砂浆找平，要求压光、平整、不起壳、不开裂，屋面与墙、管道交接处及转角墙的阴阳角均做成圆弧，目的是便于涂膜防水的施工。 ４．３防水涂料的施工

本工程选用了８５１聚氨酯防水涂料。在施工前先对基层进行清理，并保持基层干燥。涂膜时要由落水口向坡顶施工。涂层表面要求均匀，不得有气泡及堆积或起鼓，在前一道涂膜干固后再涂下一道，涂刷时要同时翻上女儿墙３００ｍｍ并收口于预设墙槽内，还要注意上下层无纺布要相互垂直铺设。施工完成后要进行４８小时蓄水试验，以检验施工质量，发现问题时要及时修补。

４．４聚氨酯保温层的施工

现场施工用的聚氨酯材料主要由多元醇和异氰酸脂两组份液体料和发泡剂按工艺设计配比混合喷涂发泡而成。两组份液体重量配比为１：１。现场喷涂时采用高压无气喷涂机及喷枪施工，喷涂一定要均匀，这样才能保证发泡层厚度的一致性和表面的平整度，这一点非常重要，否则一旦发泡不均匀，返工起来非常麻烦。最后验收时，用针刺法来检测发泡层厚度是否满足设计要求。 ４．５刚性层的施工

刚性层施工前，须事先在聚氨酯保温层表面铺一层油毡隔离层，这样将来刚性层的形变就不会影响到保温层。刚性层内配４ｍｍ间距１５０ｍｍ的双向冷拔钢丝，钢丝在伸缩缝处断开。刚性层厚度４０ｍｍ，所需微膨胀混凝土在现场机拌，要注意严格控制微膨胀剂的用量，不能多用，同时严格控制水灰比。施工时要用滚筒反复碾压，直至混凝土表面出浆为止，然后用刮尺刮平。在混凝土终凝前，起出分割缝内木条。待混凝土表面干燥后，再进行灌缝等相关收尾工作。全部工作完成后，进行７２小时蓄水试验。

还要特别注意一点，就是刚性层的周边与女儿墙之间必须用分隔缝断开，否则由于热胀冷缩的关系，女儿墙会被推动移位，在外墙形成裂缝，影响观瞻。 ５．结语

事实证明，这一屋面从施工完成到现在已近七年了，从未出现过问题。前不久，因为结构改造需要，打开过一小块局部屋面，发现屋面内部情况与刚施工时几乎没有什么变化，而且材料质量依然很好。这充分表明这块屋面还可以再正常使用多年。

这种倒置式屋面做法既简洁又经济，防水和保温效果极佳，性价比很高，非常值得推广。

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