挤塑聚苯乙烯泡沫板在钢结构直铺屋面中的应用

摘要：鉴于钢结构直铺屋面在工程中应用的普遍性，本文详细介绍了钢结构直铺屋面的概念、分类、做法；分析各种不同构造方式下压型钢板的使用要点；论述了挤塑聚苯乙烯泡沫板在钢结构直铺屋面中的应用、与聚合物砂浆的粘结机理，以及挤塑聚苯乙烯泡沫板应用的工程条件。

关键词：钢结构直铺屋面；压型钢板；隔汽层；挤塑聚苯乙烯泡沫板（简称挤塑板）

Abstract: In view of the wide application of steel structure roofing in engineering, the definition, classification and practices of steel structure roofing are described detailedly in the paper, as well as the use points of compacting steel plate under a variety of constructing forms. And then, the paper discusses theapplication of extruded polystyrene foam plate in steel structure roofing, the bonding mechanism of extruded polystyrene foam plate and polymer mortar, and the conditions of applying extruded polystyrene foam plate in engineering.

Key words: steel structure roofing; compacting steel plate; vapor barrier; extruded polystyrene foam board (extruded plate)

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一．钢结构直铺屋面是一种直接在钢结构屋顶压型钢板上铺设保温隔热材料和柔性防水卷材的屋面做法。与传统的钢结构屋面相比，直铺屋面具有施工方便，施工速度快捷，避免冷桥发生，防止内部结露，屋面防水可靠，检修方便准确等特点。在这种屋面中，要求保温材料具有较高的强度和一定的刚度。

钢结构直铺屋面可以有很多不同的做法。根据屋面防水卷材的固定方式不同，可以分为：机械固定式和镇重方式，参见图1、图2。根据防水卷材设置位置的不同，可以分为：正置方式（即防水层正常布置在保温材料的上部）和倒置方式（即防水层布置在保温材料的下方），参见图1、图3。另外根据项目的具体情况，还可以有许多不同的甚至独特的构造方式。

图1。机械固定方式 图2。镇重方式

图3。倒置方式 图4。压型钢板波谷开口宽度与挤塑板最小厚度对照表

1．压型钢板在机械固定式直铺屋面系统中应用的技术要点：压型钢板为普通镀锌钢板压制而成，钢板厚度不应当小于0.75mm。如果小于此厚度，一般需要首先进行拉拔试验。如果钢板厚度小于0.63mm，则固定件不能采用自攻螺钉，而应当采用拉铆钉。压型钢板的波峰应当平整，波峰宽度不宜太小，一般建议大于或等于50mm。压型钢板的波谷开口宽度一般建议在200mm以下。另外波谷开口宽度也会直接影响到挤塑板的宽度，参见图4。机械固定螺钉应当均匀布置在波峰上，而不是波谷里。机械固定式直铺屋面中应当设置隔汽层。隔汽层的材料一般为0.3mm厚的PE膜（聚乙烯膜）或铝膜，参见图1。隔汽层应当可靠拼接，密闭不透气。该隔汽层的作用：（1）防止冷凝水渗入挤塑板板缝中引起保温效果下降；（2）降低屋面产生冷凝水的风险；（3）可以抵御内部空气压力，降低总风载。

2．压型钢板在镇重式和倒置式直铺屋面系统中应用的技术要点：在镇重式和倒置式直铺屋面中，屋面恒载一般都比机械固定式屋面恒载大。例如采用35mm厚钢筋混凝土预制板，那么该配重重量就有87.5kg/m²。作为支撑构件的压型钢板，其厚度一般都比较大，例如BHP的3W楼层钢板厚度就有1.5mm。另外，在镇重式和倒置式直铺屋面中，保温板和卷材主要靠配重来固定，而不是靠机械固定螺钉，所以镇重式和倒置式直铺屋面中压型钢板的厚度一般由屋面结构计算确定，不再规定与机械固定螺钉相关的厚度要求。

二．挤塑聚苯乙烯泡沫板（简称挤塑板或XPS板）是经有特殊工艺连续挤出发泡成型的材料，其表面形成的硬膜均匀平整，内部完全闭孔发泡连续均匀，成蜂窝状结构，因此具有高抗压、轻质、不吸水（XPS板的闭孔结构能有效阻止水分子的渗透（包含水蒸气），即使在施工时遭到机械性破坏，XPS板因紧密严紧的蜂窝结构也能有效的维持低吸水性的功能。因有效阻止水分子渗透加上无亲水性所以几乎不可能发生老化现象，几乎与建筑物同寿）、不透气耐磨、不降解的特性，与EPS聚苯乙烯泡沫塑料板相比，其强度，保温，抗水汽渗透等性能有较大提高。在浸水条件下仍能完整的保持其保温性能和抗压强度（在密度不超过40kg每立方情况下抗压强度可高达350KPa以上），特别适合应用于建筑物的隔热（导热系数小于等于0.028w/mk），保温，防潮处理，是当今建筑业物美价廉的施工材料之一。正是由于挤塑聚苯乙烯泡沫板优越的保温、抗水和抗压性能，所以目前国内多采用XPS挤塑泡沫板作为直铺屋面系统的保温材料。

1．挤塑板在机械固定式直铺屋面中的应用：

机械固定法是工程中较常用的固定方式。一般建议：挤塑板的固定与防水卷材的固定要作为两套独立的固定系统，不能合二为一。主要原因是挤塑板的固定螺钉要安装在板特定的位置上，参见图1。固定螺钉应当均匀布置在压型钢板的波峰上，而不是波谷里。固定螺钉建议采用专用自攻固定螺钉，有高强度塑料头（直径60mm）、平头自攻螺钉和螺钉头小盖板组成。自攻螺钉的直径达5.5mm以上，螺纹间距一般为每英寸14个。挤塑板的固定螺钉应当具有自攻自锁性能，防止在风荷载，风振动作用下从钢板中松动。固定螺钉中心离板边距离应当大于100mm，不可设置在板缝处为几块板所共用。

板上固定钉的作用：1。防止挤塑板在钢板上的滑动；2。防止挤塑板的翘曲变形，避免影响屋面整体外观。

机械固定式直铺屋面的防水做法：（1）防水卷材应当选用抗撕裂性强的浅色高分子卷材（反光性好，吸热性低）；（2）在聚合物砂浆上铺两层改性沥青防水卷材。

2．挤塑板与聚合物砂浆的粘结机理：

粘结作用的基本原理分为：机械效应、吸附效应、扩散效应等。在实际的粘结或界面处理中通常是几种效应共同作用的结果。粘结是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。粘结力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。胶结剂与被粘结连续接触的过程叫润湿，实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低，这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因，而对于未经处理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接，这就是简单的打磨和压花无法达到长久和良好的粘接性能的根本原因。采用专用的界面剂来改善挤塑板表面张力，达到润湿的目的，使胶粘剂与被粘物紧密接触，既达到使挤塑板和聚合物砂浆靠分子间作用力产生永久的粘接。该界面剂是丙烯酸类为主、含有多种有机组分的水溶性乳液。它的主要作用是改变挤塑板与聚合物砂浆粘接表面的性能。挤塑板表面开凿处理是为了针对建筑物外墙保温系统项目专门研发的墙体专用板，它是通过在板面开槽处理，从而在外墙挤塑板表面的横向和纵向形成物理性的咬合连接，从而辅助增强面层聚合物砂浆和墙体专用挤塑板之间的粘结，由于这种做法应用于屋面，故此开槽结构所形成例如在外墙上使用所产生的物理性咬合连接的作用非常微弱，只能增加聚合物砂浆的使用量，造成成本的增加。

3．挤塑板厚度的确定：一般由三个因素来确定。（1）可以根据《可以根据民用建筑节能设计标准》JGJ26-95或各地区的建筑节能设计标准中规定的围护结构传热系数限值来确定，考虑螺钉热桥和施工缺陷等因素的影响。一般取放大系数1.1-1.2。（2）屋面压型钢板（内衬板）的型号也会影响板厚度的确定。波峰开口越大，则要求板越厚。（3）板的接头位置也会影响其厚度的确定，压型钢板波峰跨度越大，板与压型钢板越匹配，越容易使挤塑板的接头位置落在压型钢板的波峰上。一般来说，接头位置在波谷处时应当比在波峰处时厚10-20mm。

三．挤塑板应用的工程条件：

挤塑聚苯乙烯泡沫板的应用在很大程度上受温度影响。相对于外墙板的使用情况来说，作用于屋面的保温隔热板应严格控制室内温度。下面附图引入一工程实例：

屋面天窗附近板材发生起鼓、翘曲变形。分析原因是：厂房内部上升至天窗或屋面附近压型钢板区域的热空气，把热量传递给压型钢板，导致压型钢板温度急剧升高。压型钢板通过热传导形式，把热量传递给了挤塑板。由于挤塑板本身极低的导热系数，加上板与板之间密实的搭接，导致挤塑板内表面温度升高，超出了挤塑板的正常使用温度，故此天窗周边出现了起鼓、翘曲的质量问题。实践表明：屋面高温、高湿的恶劣条件（60゜C以上高温或湿度大于50%以上都会导致挤塑板产生较大变形）是挤塑板产生较大变形的主要因素。所以，挤塑聚苯乙烯泡沫板在机械固定式直铺屋面中的应用应限于冷轧项目不适于热轧项目。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。