種植屋面的防水及設計
      隨著社會發(fā)展和進步以及人們環(huán)保意識的增強、屋頂綠化已越來越引起社會的關(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；
      3）有利于建筑節(jié)能；
      4）降低噪音和凈化空氣。實現(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、持久有效的防水設計。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現(xiàn)，也可在斜屋面或地下室頂板上實現(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)造設計和防水材料的選用。
     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)層次對防水層的作用與關(guān)系分析清楚，才能設計出合理的防水構(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”都會比非種植屋面增加很多，因此結(jié)構(gòu)屋面板應有足夠的強度和剛度，以防止結(jié)構(gòu)變形過大而破壞防水層：同時，種植屋面樓板混凝土必須設計為抗?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，防水層可能長期積水或處于潮濕狀態(tài)，在防水層設計時，應相應提高防水等級，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)防水設計。
     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)系主要有兩個方面：
      1）植物根系對防水層的影響；
      2）植物外力對防水層的影響。植物根系對防水層的影響取決于植物根莖能否到達防水層和根莖對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。當種植土的厚度超過相應植被主要根系能達到的深度時，可不考慮植物根系對防水層的作用；當防水層的保護（如塑料排水板等》有足夠的抗根系穿鉆能力時，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 

      雖然植物根系對防水層沒有很強的、像尖銳物一樣的穿刺性，但它會“鉆”、會“撬”，有可能由于防水層的搭接縫不嚴密，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，應重視其搭接縫的嚴密可靠，這一條件對長期處于潮濕土中的防水材料來說也是應具備的。
植物較粗大時，為了生長和抗風力的需要，種植土必須很厚，但過重的荷載和風吹樹搖的晃動力，特別是南方臺風季節(jié)，會對屋面結(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，會直接對防水層產(chǎn)生拉伸破壞作用，因此綠化種植品種應選擇適應性強、耐旱耐貧瘠喜光、抗風、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）土體荷載對防水層的影響；
      2）土體干濕度對防水層的影響；
      3）土體酸堿度對防水層的影響；
      4）土體的保溫性能。
      種植土堆的荷載越大，對結(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，同時也要減少屋面結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量，這對防水層是有利的。
      種植屋面一方面要強調(diào)排水、另一方面也要強調(diào)蓄水保水，因為植物沒水是不能生長的。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長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，土體還會發(fā)生凍脹情況。土體凍脹對種植土圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的推力，有可能造成圍護結(jié)構(gòu)立面防水層破壞和圍護結(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)，種植屋面圍護結(jié)構(gòu)設計要有足夠的強度和剛度，不得發(fā)生推移、凍裂和嚴重變形等情況。
      種植土的pH值一般為6．0～8．5，為弱酸堿性，這樣的酸堿度不會對防水材料造成很大的破壞作用。某些喬木的根系會分泌出一種有腐蝕性的液體，這種腐蝕性液體對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，導熱系數(shù)λ＝0.47 W／（m2Κ），修正系數(shù)α＝1．5，計算值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無紡布，既可透水又可阻止泥土流失。
       排（蓄）水層設置在過濾層之下，其作用是排除土中的積水，但又儲存部分水份供植物生長之用。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；同時還能有效地防止根系的穿透，對防水層起到保護作用。而卵石或其它集料排水層鋪設時，防水層上必須做保護層，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（即提高凹凸狀穴洞高度）來調(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?shù)貧夂驐l件下節(jié)能要求有關(guān)，需要通過計算才能確定。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)國家節(jié)能法要求，制定了浙江省《居住建筑節(jié)能設計標準》，規(guī)定了建筑屋頂傳熱系數(shù)Κ和熱惰性指標D，見表2。
表2屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)Κ和熱惰性指標D
  指標 
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算見表3。通過對典型非保溫種植屋面的熱工計算，得出傳熱系數(shù)為Κ＝1．00 W／（m2K），熱惰性指標D＝7．81＞3．0，符合浙江省建筑節(jié)能要求的指標。在上述構(gòu)造上增加20mm厚聚苯板時，K＝0．75 W／（m2Κ），D＝798；增加30mm厚聚苯板時，Κ＝0．66 W/（m2Κ），D＝807。
      表3典型非保溫種植屋面的熱工計算
基本構(gòu)造 厚度δ
  干密度ρ
  導熱系數(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D 
植被 － － － － ． ． ． 
 輕質(zhì)混合種植土 300 1200 0．47 1．5 
 聚酯無紡布過濾層（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