新型种植屋面技术应用

2016-11-09杨玮明江西省建筑设计研究总院江西南昌330046

低碳世界 2016年29期

关键词：保护层防水层屋顶

杨玮明（江西省建筑设计研究总院，江西南昌330046）

新型种植屋面技术应用

杨玮明（江西省建筑设计研究总院，江西南昌330046）

通过阐述屋顶绿化的作用提出种植屋面的必要性；通过工程实例介绍新型种植屋面的构造措施，具有施工简易、造价低，是一项集防漏、环保、节能等功能于一体的新型种植屋面技术。

种植屋面；意义；新型种植屋面；构造；技术；应用

1 前言

随着社会经济的迅猛发展，大规模的城市化进程，我国城市数量不断增多，城市规模不断扩大，城市人口不断增加，建筑物越来越高，密度越来越大，形成大量高密度的“钢筋水泥的森林”，绿化地和水面不断被蚕食，随之带来的是城市生态环境不断恶化。出现了“热岛效应”、“温室效应”、大气环境和水环境被严重污染等诸多环境问题。理论分析和实际观测资料表明，城市平顶屋面绿化是改善城市气候的最有效的途径之一，它对改善城市中心区热岛效应、治理生态环境、美化空中景观均有重要作用。屋顶绿化建设正在全国各地掀起一轮又一轮的热潮。政府也越来越认识到屋顶绿化的重要性，一些鼓励屋顶绿化的政策也相继出台政府相关部门也出台了自己的一些鼓励屋顶绿化的政策与法规。建设部颁布了了《公共建筑节能设计标准》、《夏热东冷地区居住建筑节能设计标准》、《种植屋面工程技术规程》等，为了实现屋顶绿化的多种作用，屋顶绿化技术是充分保证其持久性使用的关键。

2 种植屋面意义

种植屋面是指在屋面防水层上付土覆土或铺设锯末、蛭石等松散材料，并种植植物，起到隔热作用的屋面系统。它具有节能、环保、生态、可循环、延长建筑物使用寿命和与自然和谐共存的功能。

2.1 美化城市环境面貌。

大量灰色空白屋顶在寸土寸金的城市上空是一种极大的浪费，将其设计为屋顶绿化就可以实现土地资源再利用，扩大绿地面积，从而美化环境，人们足不出户就可以欣赏到令人心旷神怡的绿色风景。

2.2 缓解城市热岛效应

研究发现，“绿色屋顶”能够减少屋顶热辐射、缓解热岛效应，甚至可以减轻全球变暖带来的影响。如果一个城市的屋顶绿化率达到8%，城市气温即可降低2℃。如果达到70%以上，城市上空的二氧化碳含量将下降80%，城市热岛效应就会消失。推广实施屋顶绿化是给城市降温最有效的方式之一。因此，有人将城市绿色屋顶形象地称为“温度调节器”。

2.3 改善城市空气质量

绿色屋顶上的植物可以通过光合作用、吸滞粉尘等有效地隔滤空气中的悬浮粒子，吸收大气浮尘，降低空气中的尘埃和烟雾，有效地净化空气。通过测试，屋顶绿化每年可滞尘1.6～2.2t/hm2，同时，绿色屋顶还可以增加空气湿度，改善建筑物的通风系统。

2.4 改善城市声环境

噪声污染是现代城市普遍存在的城市病。绿色屋顶的植物具有消弱城市噪音的功能。据实测，绿色屋顶能降低噪声3～8dB，建设绿色屋顶是治理噪声污染这一城市病的良药。

2.5 调节雨水流量

屋顶花园内的土壤可以在长达2个月的时间里保留15～20%的降水，使这些雨水更为缓慢地释放到城市的雨水排放系统里或蒸发到空气中，城市中雨水排放系统的负荷就能得到很大的缓解，从而减少洪水泛滥的发生，并显著改善附近水域的水质。

2.6 延长屋顶寿命

由于种植屋面独特的种植系统，太阳光不会直接照射到屋面，屋顶可以缩小温度变化幅度，使得屋面防水材料、连接处和其他材料热胀冷缩的温差和变化速度都明显降低，防止建筑物裂纹，减少紫外线辐射，延缓防水层恶化，有效地保护建筑防水层，延长屋顶建材使用寿命，减少后期维护成本。据专家测算，绿色屋顶寿命比传统屋顶长一倍。

2.7 节能作用

在德国，早已有实验证明，和没有绿化的屋顶相比，绿化对于屋顶小环境有着明显的。赵定国、薛伟成等的研究证明，在有遮阳板的条件下，以佛甲草构建的轻型屋顶绿化可以降低夏季室内温度2℃。王丽勉等的研究表明，以禾草、亚灌木为主的屋顶绿化可以降低室内温度1℃左右。绿化屋顶不仅可以在夏季对室内环境热保凉，而且可以在冬季对室内环境隔冷保暖。在极端天气对缓冲和削减极端温度起着突出的作用，可以为室内减少30%的热量损失增加室内的保温性。从而可以很大程度地削减和降低建筑设备的容量及其运行能耗。

3 传统种植屋面构造

构造如下：

图1

混凝土结构层-找坡层-保温层-找平层-防水层-保护层-排蓄水层-过滤层-种植土层-植被层。

传统种植屋面构造的防水做法层数多，防水层分为普通防水层和耐根刺防水层，施工受温度、天气、以及卷材铺设的工艺影响比较大，且造价高。

4 新型种植屋面技术

我国目前现行的《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）将我国划分为5个建筑热工设计区，江西大部分地区都属夏热冬冷地区，这些区域冬夏两季的气候特征远不能达到人们所需的舒适度的要求，随着生活水平的提高，人们对现有建筑屋面改造为种植屋面及新建建筑为种植屋面有了广泛的需求。在新建工程“江西省政府会议中心屋顶花园”及改造工程“江西省建筑设计研究总院屋顶花园”中均采用一种新型种植屋面构造既施工简单易操作，且造价低。

图2 江西省政府会议中心屋顶花园

图3 江西省建筑设计研究总院屋顶花园

新型种植屋面构造：

图4

混凝土结构层-水泥基渗透结晶防水层-混凝土保护层（内掺防水剂）-排蓄层-种植土层-植被层。

4.1 混凝土结构层

屋面结构层根据种植植物的种类及平均覆土厚度荷载进行设计与施工。一般应采用强度等级不低于C20和抗渗等级不小于S6的现浇钢筋混凝土作屋面的结构层。

4.2 防水层

防水层采用水泥基渗透结晶防水涂料，是一种刚性防水粉状材料，经与水拌合可调配成刷涂或喷涂在水泥混凝土表面的浆料；亦可将其以干粉撒覆并压入未完全凝固的水泥混凝土表面。

图5 渗透结晶示意图

水泥基渗透结晶型防水材料具有下列特点：

（1）水泥基渗透结晶型防水材料中所含活泼化学物质对水有很强亲合力，这种材料见水后促使混凝土进一步水化成纤维状晶体，使混凝土和砂浆中的空隙被堵塞。

（2）对环境气候条件要求低，只要气温在4℃以上不下雨就可以施工；对基层表面平整度要求不高，只要混凝土表面粗糙即可。

（3）施工操作工艺简单，可用刮板刮抹或用铁抹子抹压至规定厚度。

（4）对混凝土、钢筋、水泥砂浆无任何腐蚀作用，对动植物无毒、无害。

（5）混凝土防水、保护层：

种植屋面防水等级应为一级，混凝土保护层内掺防水剂兼做了做第二道刚性防水层、混凝土找坡层、防根刺层等作用。同时为防止开裂，此层混凝土设双向分布钢筋，在角部放置加强筋，混凝土保护层按2%坡度找坡，且最薄处不小于80mm。在保护层施工完毕后，应做闭水实验，在确定屋顶不会渗漏的情况下才能完成下一道工序。

（6）排蓄水层：

种植屋面中排水、蓄水对植物的生长起着至关重要的作用，如果雨水不能及时的排除，植物就会烂根。而种植土中又必须保存着一定量的水分，才能满足植物生长所必须的水分所以这层做的好坏直接影响到种植屋顶的成败。

①滤水层

滤水层可以采用约100厚煤渣、鹅卵石、膨胀蛭石和膨胀珍珠岩等滤水物质。在改造工程中尤其要采用质量比较轻的物质，尽量避免采用鹅卵石等。

②排水、排气导管

在混凝土保护层上面按不大于5000mm×5000mm间距布置水平排水、排气导管，水平排水导管与屋面落水管连接，从而使滤水层中的水能够顺利的从滤水层中排出，同时根据景观设计在适当的位置布置垂直PVC排气导管，在垂直水管中设置，地漏以利于种植土层的水气能够顺利的排出（图6）。

图6 江西省政府会议中心屋面

沿屋面水平设置排水、排气导管，采用直径110PVC管，且把PVC管一分为二，在每隔600左右开一个小口，然后用无纺布包裹住PVC管，既防止种植土进入导管中，屋面多余的水分又可以通过小口进入排水导管导出屋面，同时根据园林布置，在屋面适当的位置设置采用110PVC管做为竖向排水导气管，构造施工简单，材料便宜（图7～8）。

根据屋面排水要求在屋面设置排水沟，排水沟中的落水管高出水平排水导管100mm，既要能把种植土中的多余的水能够顺利排出去，又能使种植土中能够储存一定的水，以确保植物生长的必要水分（如图9～10）。