基于性能測試的正置式屋面防水施工慣例分析

摘 要：本研究采用多元線性回歸和KNN算法，針對正置式屋面防水施工進行深入研究。在基于性能測試數據的基礎上，分析了基層處理、材料選取以及施工質控等因素對防水性能的影響。文獻綜述和實地測試揭示了這些因素在屋面防水中的關鍵作用。結果顯示，優質的基層處理和嚴格的施工質量控制顯著影響防水效果。然而，在材料選取方面仍存在優化空間。結論強調了材料選擇與良好施工質量控制對保證正置式屋面長期防水效果至關重要，研究結果也為現有慣例措施提供了更多參考價值。

關鍵詞：性能測試；屋面防水；施工措施

中圖分類號：TU 761" 文獻標志碼：A

防水性能直接影響建筑物的使用壽命與安全性。周銘輝[1]對新型普通屋面、超長結構屋面、鋼結構（網架）屋面、種植屋面進行比選，得出適合案例區域的屋面抗震縫防水結構。劉紹堃[2]結合設計與工程實踐經驗，探討了專項性更強的屋面做法與注意事項。張少杰等[3]研究了國家速滑館屋面高延性防水卷材力學性能，對常用的高分子防水卷材進行試驗和微觀破壞機理分析。李聚剛等[4]分析了關鍵組分對金屬屋面防水涂料性能的影響。研究結果表明不同組分對涂膜性能具有不同影響，為金屬屋面防水涂料的選擇提供了參考依據。楊紅玉等[5]詳細闡述了PVC防水卷材在建筑上的應用及存在的問題，并提出問題及解決方法。謝文峰等[6]討論了新型屋面堵漏體系在鋼結構屋面防水中的應用。耿偉偉[7]對比地區施工經驗介紹了產生屋面防水滲漏因素及質量控制研究，提出了施工方法和質量控制措施，并提出后期管理維護措施。

1 施工慣例措施分析

在施工流程的具體環節中，大概分為3部分，相關領域的先行研究也對此有一定規模分析和討論。

基層處理除了常規的清潔、修補和打磨等步驟外，還須進一步驗證其對防水性能的具體影響。細致清潔旨在保證基層表面無雜物和污垢，以維持其干凈整潔狀態。針對基層結構中存在的裂縫、孔洞等損傷進行修復，保證結構完整性。精細打磨則旨在提高基層表面平整度，有利于后續涂覆及附著。采取這些優化措施可以增強防水材料與基層之間的黏附力，并有效規避潛在的漏水問題。

當選擇防水材料時須考慮多個要素。實用性是其中一個關鍵考量因素，根據具體項目需求和環境條件選擇最適合的防水材料類型，例如瀝青卷材、聚合物改性瀝青卷材等。抗災能力則需要選用具備出色耐候性能的材料，有助于抵御自然環境因素帶來的侵害。適應性要求考慮建筑結構變形情況，并選擇具有一定彈性和柔韌性的防水材料。

在施工過程中要嚴格控制質量，主要包括搭接處理，保證搭接部位平整穩固，并采取密封措施以避免滲漏，采用專業焊接技術處理連接處，保證焊縫緊密牢固，注意環境溫度對材料特性和固化時間等方面影響，并做出相應調控。通過嚴格遵守規范標準、結合現代監測設備及數據分析等手段進行質量管控，可有效降低漏水風險并延長正置式屋面系統使用壽命。

2 性能測試方法與數據分析

2.1 測試案例

案例項目項目總占地面積為69208.47m2，總建筑面積為109360.55m2。項目包括52個單體建筑，其中包括6棟高層建筑、45棟多層建筑和1棟商業樓。在整個項目中，所有的屋面工程都采用了正置式設計。正置式設計為整個項目提供了許多優勢。它可以更好地利用空間，并為未來的維護和管理提供便利性，在防水系統的施工和維護上也具有一定的優勢，能夠有效減少水分滲透風險并延長結構壽命。考慮該項目規模龐大且涉及不同類型建筑物（例如高層、多層和商業樓），采用統一的正置式設計可以保證整體風貌統一，并簡化管理與運營流程。此外，在日常使用過程中也能夠更加便捷地進行排水與清潔工作。

項目采用了厚40mmC20內配6@200mm×200mm細石混凝土剛性保護，并將其作為I級防水系統的一部分。這種設計不僅可以達到必要的保溫效果，還能保證屋面在各種環境條件下都能有效地抵御水分侵入。項目選用了無紡布作為隔離材料，同時利用自粘聚合物改性瀝青卷材以及合成高分子涂料進行加固處理。這些措施共同構建起一道堅實的防水屏障，在預防潮濕和雨水侵蝕方面發揮著關鍵作用。除此之外，在整個結構設計中也引入了B級擠塑聚苯板等產品，并且須保持 2% 坡度，保證表面平滑，并達到更佳排澇效果。在結尾處使用原漿收光處理不僅增強了整體美觀度，還有助于延長屋頂壽命。

其正置式屋面施工的流程見表1。施工準備：保證結構面清理干凈，無油污、浮灰等雜物，檢查結構面平整度和垂直度，修補不平整和裂縫部位。

2.2 測試方法

在測試階段，需要將屋面均勻劃分為若干個檢測區，每個區域的面積應在16m2～36m2。在每個選定檢測區內，至少選擇一個檢測點進行深入測試。對每個選定的檢測點來說，必須剖開屋面直至防水層，并在其內外側放置各種檢測裝置。

這些裝置包括棉紗、河沙和濕度傳感器等設備。將濕度傳感器嵌入河沙中，并用棉紗覆蓋后重新鋪設好原有結構。在各指定的檢測區內進行灑水測試，使用不同降雨強度來模擬實際情況下可能遭遇到的不同天氣條件。

這些降雨強度包括0mm/h～0.25mm/h、0.25mm/h～1.0mm/h、

1.0mm/h～4.0mm/h、4.0mm/h～16.0mm/h、16.00mm/h～50mm/h以及大于50mm/h的多種降水速率范圍。值得注意的是，在完成一組特定速率下持續3h以上的測試后，需間隔不少于6h再進行新一輪監控與記錄。

濕度傳感器會實時記錄采集的數據數據，并將數據傳輸給專門負責監控工作人員， 這使他們可以遠程獲取并即時分析所收集信息內容。將觀察結果與已知正常防水效果參考表格進行比較，研究人員能夠做出初步結論并最終完成整套復雜而系統化的程序 。

2.3 分析方法

通常可以使用具體定量算法構建新的測試樣本x與訓練集中第k個樣本yk之間的距離。歐幾里得距離的計算過程如公式（1）所示。

（1）

曼哈頓距離的計算過程如公式（2）所示。

（2）

在分類問題中，通常通過多數表決確定預測新樣本的類別，在回歸問題中，通常是根據最近鄰居的加權平均值進行預測，如公式（3）所示。

（3）

式中：是測試樣本的預測類別；argmax為尋求最大值；y是測試樣本；k是第k個鄰居的類別；I（）則是判別函數，內容為真則取1，內容為假則取0。

與常見算法相比，KNN算法的結構簡單，并且不需要顯式地訓練模型，當處理小型數據集時效果良好。

3 數據挖掘與預測

本文利用屋面防水性能測試結果，分析基層處理、材料選取、施工質控等3類因素對屋面防水性能的影響。

3.1 數據分析與預測模型建立

對收集的屋面防水性能測試數據進行初步分析。數據包括3類影響因素：x1（基層處理）、x2（材料選取）、x3（施工質控）以及對應的防水性能指標y。對這些數據進行統計分析，可以初步了解各因素對防水性能的影響程度。

為了建立預測模型，本文采用多元線性回歸的方法。回歸方程的形式如公式（4）所示。

y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+ε （4）

式中：β0、β1、β2、β3為回歸系數；ε為隨機誤差項。采用最小二乘法對模型參數進行估計，得到預測模型。

3.2 模型驗證與結果分析

利用建立的預測模型，對屋面防水性能進行預測。將預測值與實際測試值進行對比分析，以評估模型的預測效果，其結果如圖1所示。

目前已經有3項指標能夠相當準確地預測屋面防水性能。預測值與實際值非常接近，并且貼合最佳擬合線，這條線的斜率為1，截距為0。這說明擬合效果良好，預測結果與真實數值高度吻合。這種情況表明，在施工過程中采取的慣例措施對屋面防水性能產生了顯著影響。可能是在設計和執行階段采用了有效的方法來保證屋面系統的完整性和可靠性。此外，在材料選擇、安裝流程、檢驗程序等方面也可能進行了精心規劃和管理。

具體分析不同方面的結果，如圖2所示。

根據數據分析結果顯示，基層處理（x1）的數值普遍較高，通常超過0.4，并且大多數情況下超過0.5。數據相對集中在0.6附近，偏差較小。這表明基層處理對防水性能具有穩定和可控的影響。在實踐中，可能采取了有效措施來保證基層處理達到一定標準，在提高整體防水性能方面發揮了重要作用。而材料選取（x2）方面的數據則展現出較為分散的趨勢，說明各類材料廣泛應用，并且數值通常偏高于0.5。然而，在預測最終防水性能方面效果不佳。這也說明了材料選取所產生的影響相當復雜，需要進一步深入研究不同材料之間性能差異及其在實際工程中的表現。而施工質控（x3）的數據展示比較分散，并更多地依賴具體基材選擇結果，但它仍然展現了良好的預測能力。這說明施工質控在保證防水效果上扮演著關鍵角色，在建筑物壽命和品質維護方面起著重要作用。

3.3 結果討論與應用

本研究通過數據挖掘和建立預測模型，初步探討了影響屋面防水性能的關鍵因素。用建立的預測模型對屋面防水性能進行預測，并將預測值與實際測試值進行對比分析。由圖1可以看出，目前已有3項指標能夠相當準確地預測屋面防水性能。預測值與實際值之間非常接近并且貼合最佳擬合線，該線斜率為1、截距為0。這表明擬合效果良好，模型的預測結果高度吻合真實數值。這種情況說明，在施工過程中采取的慣例措施對屋面防水性能產生了顯著影響。可能是在設計和執行階段采用了有效技術保證屋面系統完整性和可靠性。此外，在材料選擇、安裝流程、檢驗程序等方面也可能經過精心規劃和管理。具體到不同方面數據分析，基層處理數值普遍較高，通常超過0.4，并大多數情況下超過0.5，數據集中在0.6左右，且偏差較小，顯示基礎處理影響防水性能，而材料選取數據呈現較為散亂，說明各類材料廣泛使用且通常數值高于0.5，然而作用效果不理想，需要深入研究不同材料之間及其在工程上表現差異。施工質控數據相對散亂更依賴特定基準選擇，但具有良好的預言力。由此可知，本研究為屋面防水施工提供了數據支撐和預測依據，有助于指導施工單位采取針對性的防控措施，提高屋面防水性能。未來可進一步擴大數據樣本、優化預測模型，為屋面防水施工的標準化和智能化提供技術支持。

4 結語

本文討論了屋面防水性能的相關研究現狀。對施工慣例措施進行分析，發現基層處理、材料選取和施工質控3個方面對屋面防水性能有著顯著影響。為了深入研究這些因素的作用機制，本文設計了全面的屋面防水性能測試方法，并采用數據挖掘和預測建模的方法對測試數據進行分析。

研究結果表明，基層處理和施工質控兩個方面對防水性能的影響較為穩定和可控。針對這些因素，可以制定相應的控制措施，例如加強基層處理標準、提高施工人員技能培訓等，以進一步提高屋面防水性能。而材料選取方面則需要進一步深入分析不同材料性能對防水性能的影響規律，為選材提供更精準的依據。本研究為屋面防水施工提供了數據支撐和預測依據，有助于指導施工單位采取針對性的防控措施，提高屋面防水性能。未來可進一步擴大數據樣本、優化預測模型，為屋面防水施工的標準化和智能化提供技術支持。

參考文獻

[1]周銘輝.山東省鄄城縣地區屋面抗震縫防水結構比選分析[J].給水排水，2023，59（增刊1）：793-798.

[2]劉紹堃.數據中心項目屋面防水做法探究[J].工業建筑，2023，53（增刊1）：781-785.

[3]張少杰，蘇振華，羅惠平，等.國家速滑館屋面高延性防水卷材力學性能研究[J].工業建筑，2022，52（4）：171-178.

[4]李聚剛，趙長才，陳曉龍.關鍵組分對金屬屋面防水涂料性能的影響[J].新型建筑材料，2017，44（8）：97-101.

[5]楊紅玉，吉臨鳳.PVC防水卷材在建筑上的應用[J].塑料科技，2016，44（6）：53-56.

[6]謝文峰，管穎超.新型屋面堵漏體系在鋼結構屋面防水中的應用[J].施工技術，2014，43（10）：112-114，122.

[7]耿偉偉.屋面防水滲漏因素及質量控制研究[J].施工技術，2011，40（增刊1）：394-396.