淺談卷材防水屋面系統在鋼結構建筑中的研究與應用

摘 要：伴隨著建筑市場的空前發展，施工快捷、造價較低的鋼結構建筑深受建筑市場推崇，但是隨著時間的推移，鋼結構建筑傳統的屋面系統——壓型鋼板自防水屋面系統的構造缺陷日益顯露。鋼結構建筑卷材防水屋面系統的出現不但解決了壓型鋼板自防水屋面系統存在的問題，并以其優越的性能得到了公認。

關鍵詞：壓型鋼板自防水；卷材防水；開放式防水系統；閉合式防水系統

中圖分類號：D92 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2012）01-0174-02

收稿日期：2012-01-08

作者簡介：劉興杰（1977-），男，遼寧蓋縣人，工程師，從事建筑工程研究；王勇剛（1980-），男，黑龍江勃利人，助理工程師。

建筑屋面是建筑物的重要組成部分，建筑屋面系統的正確選擇是建筑設計成功的關鍵。目前，鋼結構建筑大量應用于工業及民用建筑領域，鋼結構建筑屋面的設計日趨完善和多樣化。長久以來鋼結構建筑屋面多采用壓型鋼板自防水體系，近年來隨著國外先進技術的大量引入，鋼結構建筑的屋面卷材防水系統應用越來越多，并逐漸體現出其巨大的性能優勢。

1 壓型鋼板自防水屋面的優點及固有缺陷

壓型鋼板自防水屋面是自鋼結構建筑誕生以來大量應用的一種屋面，具有構造簡單，單位面積重量輕、施工快捷等優點。它是由壓型鋼板、固定支座、帶隔汽層的保溫層、冷彎鋼檁條構成（做法順序由上至下），其防水原理是通過相同坡向壓型鋼板及各部位披水板的披疊將雨水順坡向排出屋面，與瓦屋面的防水原理類似。這種防水原理的屋面系統是開放式的屋面防水系統，無法做到防水層閉合，由此產生了以下固有缺陷：

1.1屋面滲漏現象常見，不易修補

據統計，壓型鋼板自防水屋面在安裝一年內出現滲漏的概率有50%，三年內出現滲漏的概率有80%。影響壓型鋼板自防水屋面防水質量的因素很多，最主要的原因是壓型鋼板自防水屋面的開放式特性。由于屋面系統的不閉合加上各部位堵頭和接縫膠帶的逐步老化失效，雨水在風壓作用下沿壓型鋼板搭接處或各部位披水板向上爬行，導致各部位搭接處漏水；暴雨時如若降水量大于雨水管的排水量，造成天溝積水高度超過天溝深度，由于天溝水槽邊緣與屋面鋼板的構造搭接不閉合，就會造成雨水沿構造縫大量倒灌。屋面壓型鋼板的長邊連接方式通常為鎖縫咬合，側向接縫為上下搭接且固定有壓條。螺釘、緊固件處容易出現變形、松動、密封材料脫落等現象而造成滲漏。

此外，屋面壓型鋼板在風荷載、溫度變化等應力作用下翹曲變形發生螺釘、緊固件松動，防水墊圈或密封膠也失去作用，同樣會引起滲漏。

壓型鋼板自防水屋面一旦出現滲漏，修補是十分困難的，并且無法徹底解決。因為修補方法無非是在滲漏處打密封膠或局部粘貼卷材，隨著密封膠和粘接劑的老化，滲漏點又會出現，周而復始反復維修不能根治。

1.2存在較多熱橋和空氣滲透部位，增加建筑能耗

壓型鋼板自防水屋面系統的構造特點造成了其存在大量的熱橋和空氣滲透部位。

壓型鋼板自防水屋面的保溫層設置在屋面板和鋼檁條之間，保溫層為玻璃棉氈，由于玻璃棉氈密度低、可壓縮性好，屋面板和鋼檁條之間的保溫層被擠壓后厚度減小，導致保溫隔熱效果降低，另外屋頂洞口及其他各部位的室內外收邊板搭接無法做隔熱斷橋處理，同樣存在大量熱橋，對建筑能耗影響較大。開放的屋面系統特性，決定了屋面構件之間的連接是不嚴密的，構件連接處的空氣滲透量是很大的，由此導致的結果是能耗的進一步加劇。

1.3外板極易銹蝕，耐久性差

壓型鋼板自防水屋面系統的屋面板多選用帶鍍鋁鋅鍍層的壓型鋼板，其自身防銹蝕性能是優秀的。但在屋面系統施工時不可避免會局部劃傷屋面板，而且屋面開洞往往會在施工現場裁切屋面板，這都破壞了鍍層，使屋面板很快銹蝕。

2 鋼結構建筑卷材防水屋面系統的特點及優勢

卷材防水屋面系統是近年來廣泛應用于鋼結構建筑的屋面系統，系統的固定形式通常為機械固定，該屋面系統由卷材防水層、隔離層、保溫層、隔汽層、壓型鋼承板、冷彎鋼檁條構成（做法順序由上至下），從構造原理來講卷材防水屋面系統是閉合式防水的屋面系統，該屋面系統不僅繼承了鋼結構自防水系統的單位面積重量輕、施工快捷等特點，還具有更加優越的防水性能和保溫隔熱性能，大有取代傳統壓型鋼板自防水屋面系統的趨勢。

2.1卷材防水屋面系統各構造層次的選材及不同材料特點

2.1.1防水層選材及特點

作為屋面系統最重要的組成部分，目前，鋼結構建筑屋面的卷材防水層常用以下幾種材料：氯化聚乙烯防水卷材（PVC）、熱塑性聚烯烴防水卷材（TPO）、三元乙丙橡膠防水卷材（EPDM）。

氯化聚乙烯防水卷材（PVC）有很高的韌性、很大的強度，能較好地抗氧、抗紫外線、耐溫（最高80℃，最低-30℃）、耐化學腐蝕，無環境污染，卷材各部位相互搭接處可用焊槍或焊機熱焊，因焊接處的材質和PVC卷材的材質一致，且焊縫嚴密，使其絕少出現滲漏風險。但是PVC卷材也存在其固有缺點，為了保持卷材的柔軟性，PVC中會摻加一定量的增塑劑，增塑劑會發生遷移現象，導致PVC變硬，變脆影響卷材使用壽命。

熱塑性聚烯烴防水卷材（TPO）的防穿刺性更好，接縫的耐久性和強度好，可提供白色或淺色高反射率表面。TPO與PVC相比在耐候性、反射性和熱焊接方面并無顯著的優點，但在TPO的配方中沒有添加增塑劑，TPO柔性保持率高，這是TPO的一個固有優勢。由于TPO技術進入我國時間較晚，帶來的負面影響是目前市場價格較高。

三元乙丙橡膠防水卷材（EPDM）具有造價低廉，延展性好，施工快捷、技術要求低等優勢。EPDM接縫處通常采用冷粘法，其接縫牢固性、嚴密性均不如PVC和TPO的熱焊接方法。EPDM通常為黑色，表面反射率低、易蓄熱。

2.1.2 隔離層的選擇

隔離層一般選用無紡布，目的是將卷材與保溫層隔離，防止防水卷材與保溫層隔離，防止防水卷材與保溫層之間互相腐蝕。例如防水卷材為PVC、保溫層為擠塑聚苯乙烯泡沫板（XPS），PVC中含有的增塑劑會與XPS產生化學反應，腐蝕XPS保溫板，這就需要設置隔離層。目前一些大品牌的PVC均有自帶隔離層的產品，這樣不僅簡化了施工程序，而且保障了施工質量。

2.1.3 保溫層的選材及特點

鋼結構卷材防水屋面的保溫層應選擇抗壓強度高、重量輕的保溫材料，可供選擇保溫材料主要有：擠塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）、高強度巖棉板、立纖維玻璃棉板（表面復合防火板）。

擠塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）重量輕、抗壓強度大（最高可達700KPa）、導熱系數低、價格適中，單純從構造性能來講是保溫層最理想的選擇，但是擠塑聚苯乙烯泡沫板的防火性能差是其最大的劣勢。

高強度巖棉板導熱系數較低，同時具有優異的防火性能，是目前鋼結構卷材防水屋面系統保溫層的首選。需要注意的是所選擇的巖棉板密度不宜小于180KG/m3、抗壓強度應大于60KPa、單位點荷載抗壓強度不應小于5KN/M2，否則會對防水層的布設產生多種不利影響。

立纖維玻璃棉板（表面復合防火板）是由膠結料將玻璃纖維粘合成玻璃棉板再與防火板粘結成一體而成，因玻璃纖維垂直于防火板表面，所以被稱為立纖維玻璃棉板。其單位重量小于高強度巖棉板、導熱系數較低、防火性能較好。該材料性能存在的不足有：（1）雖然其表面復合了防火板，但是由于玻璃棉板含有易燃燒的膠結料，其防火性能不及巖棉板；（2）隨著時間的推移，膠結料逐漸失效，使玻璃棉板變形，導致防水層被撕裂。

2.1.4 隔汽層選擇

隔汽層主要選用PE膜，其厚度不應小于0.3mm。另外，近幾年，杜邦推出的隔汽層也是性能非常優異的材料，其強度和耐久性均超過PE膜，但是目前市場價格較高。

2.1.5 壓型鋼承板

目前，常用的是0.8mm厚、肋高80mm的鍍鋅壓型鋼板，此外，還可選用熱浸鍍鋅鋼結構樓承板。

2.1.6 冷彎鋼承板

宜選擇C或Z型截面的鍍鋅冷彎薄壁鋼檁條。

2.2. 卷材防水屋面系統性能優勢

鋼結構建筑的卷材防水屋面系統與傳統壓型鋼板自防水屋面系統相比較，在防水性能、保溫性能及維修等方面具有巨大優勢。

2.2. 卷材防水屋面系統性能優勢

鋼結構建筑的卷材的防水屋面系統與傳統壓型鋼板自防水屋面系統相比較，在防水性能、保溫性能及維修等方面具有巨大優勢。

2.2.1 .閉合的屋面防水系統，防水性能優越、不易滲漏

由于卷材各部位搭接均采用熱焊接或粘接，使得卷材防水層連接成為一個整體，而且女兒墻處泛水可以做至女兒墻頂，與壓型鋼板自防水屋面系統相比卷材防水屋面系統是完全閉合的防水系統，形象地來講，設有女兒墻的卷材防水屋面就相當于一個水池，只要水位不超過泛水高度，理論上是不會出現滲漏的，而壓型鋼板自防水屋面系統就做不到這一點。

2.2.2 厚度均勻的保溫層，保溫隔熱性能優異

鋼結構建筑卷材防水屋面系統的保溫層設置在防水層之下、壓型鋼承板之上，采用特殊的保溫型螺釘與壓型鋼承板固定，由于卷材防水屋面系統所選擇的保溫層均需具備抗壓強度高、不易變形的特點，而且不受檁條的局部擠壓，因此屋面系統完成施工后保溫層厚度均勻，不會出現局部壓縮變薄的現象。由于卷材防水屋面系統保溫層是用特殊的保溫型螺釘與壓型鋼承板固定，其厚度可通過調節保溫型螺釘的長度自由選擇，通常保溫層厚度可以做到240mm左右，其保溫隔熱性能是壓型鋼板自防水屋面系統無法比擬的。此外由于保溫層之上的防水卷材搭接嚴密，基本不存在空氣滲透現象，使得屋面系統更加節能。

2.2.3 易于維修

由于施工或其他各種客觀因素，任何屋面系統都不能完全保證施工完成后絕對不滲漏。相比壓型鋼板自防水屋面系統，卷材防水屋面系統的維修簡單、有效地多，而且是一勞永逸的——只要找到滲漏點，在滲漏點處的卷材表面局部焊接或粘結一層相同材質的卷材，像車輪內胎補漏一樣，就完成了修補。而且由于修補用的材料與防水層材料一致，就避免了因不同材料收縮率、膨脹率不同引起的修補處再次開裂現象。

3 結語

目前鋼結構建筑的卷材防水屋面系統造價要高于傳統的壓型鋼板自防水屋面系統，這也是卷材防水屋面不能在鋼結構建筑中徹底替代壓型鋼板自防水屋面系統的主要原因。但是我們應該看到卷材防水屋面系統性能的巨大優勢應該遠遠超過了其價格方面的劣勢。作為建筑的使用者和設計者都應該通過權衡、比較選擇適合項目特性的屋面系統——重視性能、增加投入或是節省成本、犧牲性能。（責任編輯：周 聰）