种植屋面用耐根穿刺防水卷材试验植物检测结果初探

王燕飞

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100071）

由于中国城市化、工业化的高速发展，城市面积迅速扩大，但绿地却日益减少，同时由于排放的工业废气和汽车尾气日益增多，室内空气品质也急剧下降，大气环境污染日渐严重，因此我国政府也重视了这一现象，环境保护部发布的《环保空气质量PM10和PM2.5的检测重量法》开始执行。

1 阻根材料的作用机理

阻根反复穿刺术主要包括了物理阻根和化学阻根两类。物理阻根材料主要是利用金属材料本身的物理特征以阻挡植物根系。通常由多层结构所形成，中间胎基通过铜蒸汽处理或者采用直接将金属材料箔（铜箔或铝箔），一般具备防植物从根部穿刺的功用，但同样需要防水抗渗的功能。因为植物根部碰到金属铜离子就会转变生长方向，进而抑制了植物根系持续向上向下生长发育，胎基自身也就具备了根阻功用，这也为种植屋面的防水性增添了双保险。金属箔的两边（或一面）复合了马来酸酐接枝的改性聚乙烯环氧树脂层，起到了保护功能外，该层也具备相应的防植物根穿刺的功能。下方则是非织造布层，该层直接复合在树脂材料防水涂料上，用混凝土材料粘结在混凝土构件的基础上，建筑材料与结构基础连接在一起，有效防止高冲击植物根系钻孔。上层特别关注不同植物品种的生长特性和建筑的现状。它由不同厚度的改性无纺布和油毡组成，具有保护堵塞工程根系的防水材料、过滤沉淀物和避免营养土壤流失的效果，还可以节约植物正常生长发育所需的水分，同时排出多余的水分。化学堵根材料的作用原理通常是在弹性沥青涂层（SBS）中添加能够抑制植物根系生长的生物添加剂。由于沥青是一种相对较软的有机材料，很容易与添加剂结合。当植物根尖在涂层上生长时，根尖在添加物质的影响下会角化，不会持续生长，从而损坏下面轮胎的底座，从而使轧制材料能够继续发挥防水效果。考虑到许多植物根（如竹子、稻草等）具有较强的土壤渗透性（特别是重型空中花园），一些卷材通过物理和化学方法相结合的方式进行处理，使屋顶的防水性能更加完美。方法如下：在柔性防水层上铺设高密度聚乙烯（HDPE）混凝土层和防水包铅合金材料，与气动SBS聚酯生物堵根材料和改性沥青防水包裹材料混合作为防根穿孔层，搭接处应采用焊接或热熔法施工。

2 耐根穿刺防水材料的分类和重要性

首先，根据《种植屋面建筑材料施工技术规范》中耐根穿刺防护材料的介绍，其包括以下类型的抗根穿刺防护材料。首先是弹性体改性沥青防水卷材和塑料体改性沥青防水卷材。两种轧制材料的厚度应大于4 mm。产品一般分为聚酯胎和铜胎基复合滚动材料，其中应含有化学堵根剂。二是防水PVC卷材、热塑性保护聚烯烃材料、高密度聚乙烯混凝土薄膜和三种原保护乙丙橡胶卷材，厚度大于1.2 mm。第三类，聚合物水泥胶结类料复合耐根穿刺保护工艺和聚乙烯丙纶保护卷料，其中聚合物水泥胶结类料的使用厚度要超过1.3 mm，而聚乙烯丙纶保护卷料中的聚丙烯薄膜层厚要超过0.6 mm。第四，喷涂聚尿防水涂料，此类物料的使用厚度要超过2 mm。

种植屋面工程建设过程中，会培育大量的植被，而这种植物在生长发育过程中会形成一定的水穿透性，因此一旦使用了错误的防水工艺，不但会造成植株根部渗透防水材料，同时会导致屋面产生漏水现象，如果出现漏水，就很难找到植株根部破损的地方，要想进行对渗漏的修补，就必须进行大规模的土壤回料工程，不但损害了种植屋面的生态环境，同时将造成巨大的经济损失。一旦植物根部生长在屋面的结构层，将会危害整个建筑的使用安全。而耐根穿刺防水材料可以减少植物根部生长破坏屋面的防水涂料，并且还能够控制屋面植物根部的向外防水涂料生长，进而保证了屋面的安全性。

3 种植屋面用耐根穿刺防水卷材试验

（1）试验时间：2017年7月~2019年7月（第1批）；2018年7月~2020年7月（第2批）。（2）2试验样品及数量。2017年（第一批）共有36个试验室。试验箱的序列号为1号、2号、3号……36号，其中4号和6号、9号和27号为对照箱。

2018年（第2批）的测试中共有44个测试箱，按试验箱序号依次是1号、2号、3号……44号，其中，19号、20号、25号、36号为对照箱。

（3）检验方法。每6个月使用透明底部察看测试盒的潮湿处，是不是有根穿刺情况的产生；每年记录在试验箱和对比箱内的试用植株的平均生长量，方法是记下试用植株的高度和（20±2）厘米的干茎的均匀直径，并比较试用植株的平均生长量，高度或干茎直径都必须要超过对比箱内的80%。

4 结果

2017年（第一批）试验结束6个月后，进行了现场试验，发现了18号、20号和36号试验室的植物渗透试验样品；在一年内进行了田间试验，发现试验箱中3号和31号植物的根系穿透样品；所有实验均在两年内完成。通过现场检测和统计，被测植物的生长量超过了控制箱的80%，因此确定所有测试均已实际测试。通过分析可穿透性试验箱，防水工艺表面、无缝角度和连接点容易穿透或从植物根部穿透。在本实验中测得的所有零件都是最容易钻根的关键零件。因此，在防水材料用于大规模铺设种植屋顶之前，首先进行植物根系钻孔试验是非常必要的。

2018年（第2批）的试验，截止到2019年7月共完成了2次半月度观察和一年的生长量记录和比较。其中，No.28试验箱中的一株植物在2019年5月死去，该试验箱将继续保留以便观察该种防水材料给植物带来的影响。

2018年（第2批）试验一年的成绩如下。

首先，在四个试验箱的底部进行检查，发现植物的根部穿透并进入陶粒的湿土层，厚度约为5 cm。通过实验箱底部的有机玻璃可以清楚地看到植物根系的生长状态。

其次，所有试验箱都没有根穿刺现象发生。但是，部分试验箱中植物生长出现了异常，观察结果如下：

（1）No.35、No.37试验箱中植物叶片小，而No.12、No.23试验箱不仅植物叶片小，还表现为叶片稀疏。（2）No.15和No.26试验箱植株叶片细小，簇状生长，新梢侧枝短小，不足对照样本的1/3，但老枝较粗壮、发黑。（3）No.18试验箱植物开花较多，果实也较多。（4）No.27和No.40试验箱底部发黑、发霉，并伴有强烈恶臭。

2018年10 月下旬，No.9、No.12、No.21、No.22、No.35和No.37共6个箱中的所有植物，均曾发生过焦叶、卷叶现象，No.35箱中植株的枝条顶端叶片均干枯或掉落。

5 分析与讨论

从2018年的（第2批）测试结果来看，部分参试厂家的试验箱内植株生长状况出现了不同程度的异常情况，如叶子缩小、叶片稀疏、小叶变异或簇生、分枝矮化粗壮等，尤其No.15和No.26试验箱内的植株生长变异比较明显。

通过植株叶子变小、叶片稀疏的生长情况，可以推断在这些卷料内存在控制植株生长的物质存在。不过，这种物质的存在究竟能多大程度改变植株的生长发育、变化能否可逆以及这种物质的存在能否对其他园林植物材料也能产生同样的影响，这些问题目前还不得而知，需要专门的实验加以研究。从叶片逐渐变化为簇生和枝条矮化粗壮的情形分析，这种卷料内不但存在控制植株生长发育的物质存在，而且甚至还可能存在一些激素或药物导致植株产生基因突变，而这些突变可以成为稳定性状态遗传下去，或者为了形成一个新品种，它还需要进一步的动物实验来证明。与其他植物一样，这种化学物质是否具有同样的危害以及危害程度如何，尚需通过实验进行测试。如果含有这种化学抑制剂的防水工程卷材在播种屋顶上大面积使用，必然会影响整个播种屋顶植物景观的设计和施工，由此产生的景观问题也非常困难。因此，在屋顶上种植之前，没有人知道植物会如何生长。

通过对部分试盒植株开花和结果的较多分析，这些卷材铺贴内可能存在促使植株生长发育的化学物质，但这种物质的效果究竟是短暂的还是长期的、多长时间内才有效，尚需通过进一步的测试证明。对种植屋面而言，仅须确保植被能够健康存活，并不能期待植被迅速繁殖。所以，此类卷材对植被的影响如果是持续的，其屋面的承载能力也是一项必须谨慎考虑的问题，特别是在设计使用植被类型时，更须将其纳入主要考虑问题。

从一些试验箱的气味分析来看，防水技术的环境特性需要改进，否则也会破坏项目的小环境。通过对上述植被异常生长的分析判断，如果某些卷材地板要大规模应用于植物屋顶，必须改变卷材地板的含量，否则这些卷材地板可以用作非植物屋顶。

自2017年推出以来，激进穿刺实验已连续三批进行。第三批实验刚刚开始，没有观察到明显的异常。然而，从2017年（标段1）和2018年（标段2）的两批试验中，可以初步得出以下结果：没有自由基抑制剂或机械根抑制剂的SBS防水辊注定会发生自由基刺穿；只有机械根块的SBS防水卷材也可以在接缝处钻孔；SBS防水卷材加入阻根剂，可提供适量的阻根剂，并不能引起根穿刺现象，但加入量过多的阻根剂则可以引起植株生长失常，甚至死亡；当植株的生长与发育达不到对照生长量80%以上的情形下，测试则是失败的，也无法作为耐根部反复穿刺特性的评估。

6 耐根反复穿刺防水材料在种植屋面的应用分析

6.1 耐根穿刺防水卷材应用技术

首先，要对基础表面进行基本处理，在施工过程中首先要保证防水工程基础表面必须光滑、干燥、坚实和自净，一旦建筑基底表面发生了凹凸不平的状况时，要利用磨平或者补平的方法来修复，同时针对存在的内棱或者突棱也要及时将其磨圆，在保证建筑基础表面达到基本施工条件之后，将基础处理剂均匀地涂刷在建筑基础上，并等待处理剂的完全风干。然后，针对细部的附属防水涂料也要做好另外的基本处理，比如在防火隔断、檐槽、地下水管和三边的阴阳家角等部位都要根据有关标准加贴上一层附加专用卷材防水层。在进行普通的防水涂料和阻根防水层的施工时要使用热融的方法来进行。在使用耐根穿刺防水卷材过程中，针对与卷材防水层的连接部位以及与建筑屋面的转角区域要做好合理的搭接，并运用合理的搭设技术来保证搭设材料的品质，以便于发挥耐根穿刺防水卷材的功效。

6.2 耐根穿刺防水卷材应用注意事项

根据相应的技术标准和规范，在实际铺设工程中，与卷材防水层的连接按两条上下焊缝、四条垂直螺纹焊缝和一条T形中心焊缝进行，不得在5级以上的强风、雨雪条件下施工，施工温度必须高于5级以上，用于铺设穿孔根部绝缘缠绕材料的火焰加热器喷嘴必须与缠绕材料的防水层和温度保持一定高度，总加热必须平衡，以避免过度加热。为了确保卷材防水层的使用安全，必须避免在院子里使用消防设备，以免发生紧急情况。在使用防水防根辊或反复穿孔之前，产品必须妥善储存和处理。在储存期间，产品必须分开储存，以防止产品暴露在雨水和阳光下。在搬运和储存过程中，应采取垂直储存措施，防止产品储存超过两层。产品的一般储存期约为一年。

7 结语

随着城镇化发展进程的深入，种植屋面工程在行业中的分量也会愈来愈大。种植与屋面工程是一项系统工程，需要从工程设计、选料、工艺等的角度全面考察，因此合理地选取和使用耐根穿刺造影防水技术就显得尤为重要。土壤不是一劳永逸的好材料，但经过合理的系统设计，无论哪一种耐根穿刺造影防水技术都能够创造精品工程，给人民创造安全优良的生存环境。