新型種植屋面技術(shù)應用

楊瑋明（江西省建筑設計研究總院，江西南昌330046）

新型種植屋面技術(shù)應用

楊瑋明（江西省建筑設計研究總院，江西南昌330046）

通過闡述屋頂綠化的作用提出種植屋面的必要性；通過工程實例介紹新型種植屋面的構(gòu)造措施，具有施工簡易、造價低，是一項集防漏、環(huán)保、節(jié)能等功能于一體的新型種植屋面技術(shù)。

種植屋面；意義；新型種植屋面；構(gòu)造；技術(shù)；應用

1 前言

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，大規(guī)模的城市化進程，我國城市數(shù)量不斷增多，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口不斷增加，建筑物越來越高，密度越來越大，形成大量高密度的“鋼筋水泥的森林”，綠化地和水面不斷被蠶食，隨之帶來的是城市生態(tài)環(huán)境不斷惡化。出現(xiàn)了“熱島效應”、“溫室效應”、大氣環(huán)境和水環(huán)境被嚴重污染等諸多環(huán)境問題。理論分析和實際觀測資料表明，城市平頂屋面綠化是改善城市氣候的最有效的途徑之一，它對改善城市中心區(qū)熱島效應、治理生態(tài)環(huán)境、美化空中景觀均有重要作用。屋頂綠化建設正在全國各地掀起一輪又一輪的熱潮。政府也越來越認識到屋頂綠化的重要性，一些鼓勵屋頂綠化的政策也相繼出臺政府相關部門也出臺了自己的一些鼓勵屋頂綠化的政策與法規(guī)。建設部頒布了了《公共建筑節(jié)能設計標準》、《夏熱東冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》、《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》等，為了實現(xiàn)屋頂綠化的多種作用，屋頂綠化技術(shù)是充分保證其持久性使用的關鍵。

2 種植屋面意義

種植屋面是指在屋面防水層上付土覆土或鋪設鋸末、蛭石等松散材料，并種植植物，起到隔熱作用的屋面系統(tǒng)。它具有節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)、可循環(huán)、延長建筑物使用壽命和與自然和諧共存的功能。

2.1 美化城市環(huán)境面貌。

大量灰色空白屋頂在寸土寸金的城市上空是一種極大的浪費，將其設計為屋頂綠化就可以實現(xiàn)土地資源再利用，擴大綠地面積，從而美化環(huán)境，人們足不出戶就可以欣賞到令人心曠神怡的綠色風景。

2.2 緩解城市熱島效應

研究發(fā)現(xiàn)，“綠色屋頂”能夠減少屋頂熱輻射、緩解熱島效應，甚至可以減輕全球變暖帶來的影響。如果一個城市的屋頂綠化率達到8%，城市氣溫即可降低2℃。如果達到70%以上，城市上空的二氧化碳含量將下降80%，城市熱島效應就會消失。推廣實施屋頂綠化是給城市降溫最有效的方式之一。因此，有人將城市綠色屋頂形象地稱為“溫度調(diào)節(jié)器”。

2.3 改善城市空氣質(zhì)量

綠色屋頂上的植物可以通過光合作用、吸滯粉塵等有效地隔濾空氣中的懸浮粒子，吸收大氣浮塵，降低空氣中的塵埃和煙霧，有效地凈化空氣。通過測試，屋頂綠化每年可滯塵1.6～2.2t/hm2，同時，綠色屋頂還可以增加空氣濕度，改善建筑物的通風系統(tǒng)。

2.4 改善城市聲環(huán)境

噪聲污染是現(xiàn)代城市普遍存在的城市病。綠色屋頂?shù)闹参锞哂邢醭鞘性胍舻墓δ?。?jù)實測，綠色屋頂能降低噪聲3～8dB，建設綠色屋頂是治理噪聲污染這一城市病的良藥。

2.5 調(diào)節(jié)雨水流量

屋頂花園內(nèi)的土壤可以在長達2個月的時間里保留15～20%的降水，使這些雨水更為緩慢地釋放到城市的雨水排放系統(tǒng)里或蒸發(fā)到空氣中，城市中雨水排放系統(tǒng)的負荷就能得到很大的緩解，從而減少洪水泛濫的發(fā)生，并顯著改善附近水域的水質(zhì)。

2.6 延長屋頂壽命

由于種植屋面獨特的種植系統(tǒng)，太陽光不會直接照射到屋面，屋頂可以縮小溫度變化幅度，使得屋面防水材料、連接處和其他材料熱脹冷縮的溫差和變化速度都明顯降低，防止建筑物裂紋，減少紫外線輻射，延緩防水層惡化，有效地保護建筑防水層，延長屋頂建材使用壽命，減少后期維護成本。據(jù)專家測算，綠色屋頂壽命比傳統(tǒng)屋頂長一倍。

2.7 節(jié)能作用

在德國，早已有實驗證明，和沒有綠化的屋頂相比，綠化對于屋頂小環(huán)境有著明顯的。趙定國、薛偉成等的研究證明，在有遮陽板的條件下，以佛甲草構(gòu)建的輕型屋頂綠化可以降低夏季室內(nèi)溫度2℃。王麗勉等的研究表明，以禾草、亞灌木為主的屋頂綠化可以降低室內(nèi)溫度1℃左右。綠化屋頂不僅可以在夏季對室內(nèi)環(huán)境熱保涼，而且可以在冬季對室內(nèi)環(huán)境隔冷保暖。在極端天氣對緩沖和削減極端溫度起著突出的作用，可以為室內(nèi)減少30%的熱量損失增加室內(nèi)的保溫性。從而可以很大程度地削減和降低建筑設備的容量及其運行能耗。

3 傳統(tǒng)種植屋面構(gòu)造

構(gòu)造如下：

圖1

混凝土結(jié)構(gòu)層-找坡層-保溫層-找平層-防水層-保護層-排蓄水層-過濾層-種植土層-植被層。

傳統(tǒng)種植屋面構(gòu)造的防水做法層數(shù)多，防水層分為普通防水層和耐根刺防水層，施工受溫度、天氣、以及卷材鋪設的工藝影響比較大，且造價高。

4 新型種植屋面技術(shù)

我國目前現(xiàn)行的 《民用建筑熱工設計規(guī)范》（GB50176-93）將我國劃分為5個建筑熱工設計區(qū)，江西大部分地區(qū)都屬夏熱冬冷地區(qū)，這些區(qū)域冬夏兩季的氣候特征遠不能達到人們所需的舒適度的要求，隨著生活水平的提高，人們對現(xiàn)有建筑屋面改造為種植屋面及新建建筑為種植屋面有了廣泛的需求。在新建工程“江西省政府會議中心屋頂花園”及改造工程“江西省建筑設計研究總院屋頂花園”中均采用一種新型種植屋面構(gòu)造既施工簡單易操作，且造價低。

圖2 江西省政府會議中心屋頂花園

圖3 江西省建筑設計研究總院屋頂花園

新型種植屋面構(gòu)造：

圖4

混凝土結(jié)構(gòu)層-水泥基滲透結(jié)晶防水層-混凝土保護層（內(nèi)摻防水劑）-排蓄層-種植土層-植被層。

4.1 混凝土結(jié)構(gòu)層

屋面結(jié)構(gòu)層根據(jù)種植植物的種類及平均覆土厚度荷載進行設計與施工。一般應采用強度等級不低于C20和抗?jié)B等級不小于S6的現(xiàn)澆鋼筋混凝土作屋面的結(jié)構(gòu)層。

4.2 防水層

防水層采用水泥基滲透結(jié)晶防水涂料，是一種剛性防水粉狀材料，經(jīng)與水拌合可調(diào)配成刷涂或噴涂在水泥混凝土表面的漿料；亦可將其以干粉撒覆并壓入未完全凝固的水泥混凝土表面。

圖5 滲透結(jié)晶示意圖

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料具有下列特點：

（1）水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中所含活潑化學物質(zhì)對水有很強親合力，這種材料見水后促使混凝土進一步水化成纖維狀晶體，使混凝土和砂漿中的空隙被堵塞。

（2）對環(huán)境氣候條件要求低，只要氣溫在4℃以上不下雨就可以施工；對基層表面平整度要求不高，只要混凝土表面粗糙即可。

（3）施工操作工藝簡單，可用刮板刮抹或用鐵抹子抹壓至規(guī)定厚度。

（4）對混凝土、鋼筋、水泥砂漿無任何腐蝕作用，對動植物無毒、無害。

（5）混凝土防水、保護層：

種植屋面防水等級應為一級，混凝土保護層內(nèi)摻防水劑兼做了做第二道剛性防水層、混凝土找坡層、防根刺層等作用。同時為防止開裂，此層混凝土設雙向分布鋼筋，在角部放置加強筋，混凝土保護層按2%坡度找坡，且最薄處不小于80mm。在保護層施工完畢后，應做閉水實驗，在確定屋頂不會滲漏的情況下才能完成下一道工序。

（6）排蓄水層：

種植屋面中排水、蓄水對植物的生長起著至關重要的作用，如果雨水不能及時的排除，植物就會爛根。而種植土中又必須保存著一定量的水分，才能滿足植物生長所必須的水分所以這層做的好壞直接影響到種植屋頂?shù)某蓴　?/p>

①濾水層

濾水層可以采用約100厚煤渣、鵝卵石、膨脹蛭石和膨脹珍珠巖等濾水物質(zhì)。在改造工程中尤其要采用質(zhì)量比較輕的物質(zhì)，盡量避免采用鵝卵石等。

②排水、排氣導管

在混凝土保護層上面按不大于5000mm×5000mm間距布置水平排水、排氣導管，水平排水導管與屋面落水管連接，從而使濾水層中的水能夠順利的從濾水層中排出，同時根據(jù)景觀設計在適當?shù)奈恢貌贾么怪盤VC排氣導管，在垂直水管中設置，地漏以利于種植土層的水氣能夠順利的排出（圖6）。

圖6 江西省政府會議中心屋面

沿屋面水平設置排水、排氣導管，采用直徑110PVC管，且把PVC管一分為二，在每隔600左右開一個小口，然后用無紡布包裹住PVC管，既防止種植土進入導管中，屋面多余的水分又可以通過小口進入排水導管導出屋面，同時根據(jù)園林布置，在屋面適當?shù)奈恢迷O置采用110PVC管做為豎向排水導氣管，構(gòu)造施工簡單，材料便宜（圖7～8）。

根據(jù)屋面排水要求在屋面設置排水溝，排水溝中的落水管高出水平排水導管100mm，既要能把種植土中的多余的水能夠順利排出去，又能使種植土中能夠儲存一定的水，以確保植物生長的必要水分（如圖9～10）。

圖7 水平排水、導氣管

圖8 垂直導氣管

圖9

圖10

當屋面設有硬質(zhì)鋪裝時，還應考慮在暴雨時讓硬質(zhì)屋面表面的水能夠排入導水管中，在鋪裝上設有滲水孔（如圖11）。

（7）種植土層

種植介質(zhì)層種植介質(zhì)是屋面種植的植物賴以生長的土壤層。種植介質(zhì)層的厚度根據(jù)屋面結(jié)構(gòu)的承載能力以及介質(zhì)的堆積密度和種植植物的種類，通過計算確定。一般草坪為200～300mm，小灌木為300～400mm，大灌木為400～600mm：喬木為1000mm以上。

（8）植被層

圖11

我省基本屬于夏熱冬冷地區(qū)，對許多植物都會產(chǎn)生比較嚴重的生長脅迫，屋頂綠化植物的選擇應以耐干旱、耐寒、抗蟲害、生長快、少病蟲害、綠期長的草坪和低灌木植物為主，這不僅有利于降低營造和維護成本，也是適應屋頂土壤基質(zhì)厚度有限的特點。

圖12

新型種植屋面綠化采用的綠色生態(tài)節(jié)能防水技術(shù)，是一項集防漏、環(huán)保、節(jié)能等功能于一體的屋頂綜合防漏構(gòu)造技術(shù)，這項技術(shù)突破以“堵”為主的屋面防水舊思維，突出以排為主，與傳統(tǒng)種植屋面綠化技術(shù)相比有較大優(yōu)勢，具有很強的推廣前景。

S731

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2095-2066（2016）29-0137-03

2016-9-30