種植屋面的防水及設(shè)計(jì)
      隨著社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)、屋頂綠化已越來越引起社會(huì)的關(guān)注。屋頂綠化的作用主要體現(xiàn)在：


      1）改變建筑環(huán)境景觀；
      2）降低城市熱島效應(yīng)；
      3）有利于建筑節(jié)能；
      4）降低噪音和凈化空氣。實(shí)現(xiàn)屋頂綠化的技術(shù)條件，包括合理的景觀綠化方案和可靠的結(jié)構(gòu)支撐、持久有效的防水設(shè)計(jì)。綠化屋面的形式較多，主要有種植屋面、盆栽綠化屋面、休閑花園式屋面等．這些形式可以在平屋面上實(shí)現(xiàn)，也可在斜屋面或地下室頂板上實(shí)現(xiàn)。
      本文主要以平屋面種植綠化為例．介紹種植屋面各層次與防水層的關(guān)系以及常用種植屋面防水構(gòu)造設(shè)計(jì)和防水材料的選用。
     1 種植屋面相關(guān)層次與屋面防水的關(guān)系
     種植屋面防水層與屋面其它各層次有著密不可分的關(guān)系，只有將各相關(guān)層次對(duì)防水層的作用與關(guān)系分析清楚，才能設(shè)計(jì)出合理的防水構(gòu)造。
     (1)屋面結(jié)構(gòu)與防水的關(guān)系
     首先，種植屋面的“靜荷載”和“活荷載”都會(huì)比非種植屋面增加很多，因此結(jié)構(gòu)屋面板應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以防止結(jié)構(gòu)變形過大而破壞防水層：同時(shí)，種植屋面樓板混凝土必須設(shè)計(jì)為抗?jié)B混凝土，這樣有利于整體防水效果和保溫隔汽。
     其次，屋面排水坡度大小對(duì)防水也有一定影響：
     1）0～2％（0～l）的屋面坡度適合缺雨地區(qū)種植屋面。由于排水坡度小，防水層可能長(zhǎng)期積水或處于潮濕狀態(tài)，在防水層設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高防水等級(jí)，可采用增加一道防水層或增加防水層厚度的方法。
     2）2％～36％（1～20）的屋面坡度可作常規(guī)防水設(shè)計(jì)。
     3）36％（20）以上的屋面由于斜度較大，防水材料要考慮在上部荷載作用下滑移的傾向。滿粘法鋪貼的卷材和防水涂料由于與基層粘結(jié)牢固，滑移的可能性不大；空鋪法的樹脂類卷材要采取增加固定點(diǎn)和其它防滑移的措施。改性瀝青類卷材、自粘性改性瀝青卷材都具有一定的蠕變性，特別在氣溫較高的南方地區(qū)，在重力和摩擦力作用下，滑移的可能性比其它防水卷材都大，因此使用時(shí)必須有防滑移措施，坡度過大不宜使用。
      (2)植物與屋面防水的關(guān)系
      植物與屋面防水的關(guān)系主要有兩個(gè)方面：
      1）植物根系對(duì)防水層的影響；
      2）植物外力對(duì)防水層的影響。植物根系對(duì)防水層的影響取決于植物根莖能否到達(dá)防水層和根莖對(duì)防水層破壞程度的大小。園林植物主要根系分布深度見表1。當(dāng)種植土的厚度超過相應(yīng)植被主要根系能達(dá)到的深度時(shí)，可不考慮植物根系對(duì)防水層的作用；當(dāng)防水層的保護(hù)（如塑料排水板等》有足夠的抗根系穿鉆能力時(shí)，也可不考慮根系作用。
      表1園林植物主要根系分布深度  cm
      植被型    草本花卉 地被植物 小灌木 大灌木 淺根
喬木 深根
喬木 
分布深度 30 35 45 60 90 200 

      雖然植物根系對(duì)防水層沒有很強(qiáng)的、像尖銳物一樣的穿刺性，但它會(huì)“鉆”、會(huì)“撬”，有可能由于防水層的搭接縫不嚴(yán)密，使根系“鉆”入防水層，并在防水層下發(fā)展更多的根系而破壞防水層。因此，選擇防水材料時(shí)，應(yīng)重視其搭接縫的嚴(yán)密可靠，這一條件對(duì)長(zhǎng)期處于潮濕土中的防水材料來說也是應(yīng)具備的。
植物較粗大時(shí)，為了生長(zhǎng)和抗風(fēng)力的需要，種植土必須很厚，但過重的荷載和風(fēng)吹樹搖的晃動(dòng)力，特別是南方臺(tái)風(fēng)季節(jié)，會(huì)對(duì)屋面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的變形影響。而屋面結(jié)構(gòu)樓板的變形，會(huì)直接對(duì)防水層產(chǎn)生拉伸破壞作用，因此綠化種植品種應(yīng)選擇適應(yīng)性強(qiáng)、耐旱耐貧瘠喜光、抗風(fēng)、不易側(cè)伏的園林植物，高大的喬木不宜種植。


      (3)土體與屋面防水的關(guān)系
      種植土土體與屋面防水的關(guān)系主要有以下幾方面：
      1）土體荷載對(duì)防水層的影響；
      2）土體干濕度對(duì)防水層的影響；
      3）土體酸堿度對(duì)防水層的影響；
      4）土體的保溫性能。
      種植土堆的荷載越大，對(duì)結(jié)構(gòu)屋面板的變形影響就越大；土體越厚，雨后土體的保水量就越大，干濕土質(zhì)量差也越大，對(duì)結(jié)構(gòu)變形就越不利。結(jié)構(gòu)過量變形既有可能使結(jié)構(gòu)板產(chǎn)生開裂，也有可能造成防水層的破壞。因此，屋面結(jié)構(gòu)板既要保持足夠的剛度，同時(shí)也要減少屋面結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量，這對(duì)防水層是有利的。
      種植屋面一方面要強(qiáng)調(diào)排水、另一方面也要強(qiáng)調(diào)蓄水保水，因?yàn)橹参餂]水是不能生長(zhǎng)的。因此，底部土體就可能永久性處于潮濕狀態(tài)，也就意味著種植屋面防水層會(huì)長(zhǎng)期處于潮濕或浸水狀態(tài)，防水層的耐水性和耐霉變性、接縫可靠性也就成了選材的重要因素。
      在寒冷地區(qū)的冬季，土體還會(huì)發(fā)生凍脹情況。土體凍脹對(duì)種植土圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的推力，有可能造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)立面防水層破壞和圍護(hù)結(jié)構(gòu)與平面之間防水層的破壞現(xiàn)象。因此，有可能發(fā)生凍土的地區(qū)，種植屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要有足夠的強(qiáng)度和剛度，不得發(fā)生推移、凍裂和嚴(yán)重變形等情況。
      種植土的pH值一般為6．0～8．5，為弱酸堿性，這樣的酸堿度不會(huì)對(duì)防水材料造成很大的破壞作用。某些喬木的根系會(huì)分泌出一種有腐蝕性的液體，這種腐蝕性液體對(duì)防水材料的影響程度尚不明確，但只要不讓根系直接接觸防水層，影響也不會(huì)太大。
      土體具有很好的保溫效果，種植土的體積質(zhì)量一般不高于1．3 g／cm3，導(dǎo)熱系數(shù)λ＝0.47 W／（m2Κ），修正系數(shù)α＝1．5，計(jì)算值λc＝0．71 W／（m2Κ），可見堆土越厚，保溫效果越好。
      (4)濾水層、排（蓄）水層與防水層的關(guān)系
       為了防止種植土被水帶入排水層流失，在種植土下設(shè)置一層隔離過濾層。濾水層采用50～80 mm厚的中粗砂或200～400 g／m2無(wú)紡布，既可透水又可阻止泥土流失。
       排（蓄）水層設(shè)置在過濾層之下，其作用是排除土中的積水，但又儲(chǔ)存部分水份供植物生長(zhǎng)之用。排水層采用卵石、陶粒、碎石等，粒徑不大于30 mm，總厚度50～200 mm。塑料排水板是一種新型的排水系統(tǒng)，它比傳統(tǒng)的卵石排水更節(jié)約空間，減輕屋面荷載；同時(shí)還能有效地防止根系的穿透，對(duì)防水層起到保護(hù)作用。而卵石或其它集料排水層鋪設(shè)時(shí)，防水層上必須做保護(hù)層，否則很容易破壞防水層。
       排（蓄）水層中的蓄水功能可通過提高溢水口的方法實(shí)現(xiàn)。塑料排水板中的雙面板是具有蓄水功能的排水板，蓄水可通過提高板厚（即提高凹凸?fàn)钛ǘ锤叨龋﹣碚{(diào)節(jié)排（蓄）水量。
       2  種植屋面主要構(gòu)造層次
       (1)保溫層


      種植屋面是否需要做保溫層，這與種植屋面的總熱阻和當(dāng)?shù)貧夂驐l件下節(jié)能要求有關(guān)，需要通過計(jì)算才能確定。下面以浙江省為例作一介紹。
浙江省屬夏熱冬冷地區(qū)，根據(jù)國(guó)家節(jié)能法要求，制定了浙江省《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了建筑屋頂傳熱系數(shù)Κ和熱惰性指標(biāo)D，見表2。
表2屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)Κ和熱惰性指標(biāo)D
  指標(biāo) 
屋頂 Κ≤1．0 W／（m2Κ）
D≥3．0 Κ≤0．8 W／（m2K）
D≥2．5 

      典型非保溫種植防水屋面的熱工計(jì)算見表3。通過對(duì)典型非保溫種植屋面的熱工計(jì)算，得出傳熱系數(shù)為Κ＝1．00 W／（m2K），熱惰性指標(biāo)D＝7．81＞3．0，符合浙江省建筑節(jié)能要求的指標(biāo)。在上述構(gòu)造上增加20mm厚聚苯板時(shí)，K＝0．75 W／（m2Κ），D＝798；增加30mm厚聚苯板時(shí)，Κ＝0．66 W/（m2Κ），D＝807。
      表3典型非保溫種植屋面的熱工計(jì)算
基本構(gòu)造 厚度δ
  干密度ρ
  導(dǎo)熱系數(shù)λ
（） 修正
系數(shù)α 屋面整體 
熱阻Ro/
(m2K/W) 傳熱系數(shù)K/
[W/（m2K）] 熱惰性
指標(biāo)D 
植被 － － － － ． ． ． 
 輕質(zhì)混合種植土 300 1200 0．47 1．5 
 聚酯無(wú)紡布過濾層（四周上翻100，粘結(jié)） － － － － 
 陶粒排（蓄）水層（粒徑15~20mm） 100 1200 0．26 1．5 
細(xì)石混凝土
（雙向配筋） 40 2500 1．74 1．0 
 土工布或塑料膜、油氈 － － － － 
 水泥砂漿找平 20 1800 0．93 1．0 
防水層 － － － － 
 現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板 20 1800 0．93 1．0 
 現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板 120 2500 1．74 1．0