建筑物屋面保温结构若干问题分析

【摘要】本文依据建筑物屋顶保温层位置的不同进行了分类，并选取正置式保温屋面（传统屋面）及倒置式保温屋面为研究对象就其现行的常规做法及设计当中应注意的几个关键问题进行了分析。

【关键词】屋面保温；正置式保温屋面；倒置式保温屋面

1 屋面保温层种类综述

屋顶中按照结构层、防水层和保温层所处的位置不同，可分为以下几种情况比:

1.l 保温层设在防水层之下，结构层之上，称之为“正置式保温”。这是最普通的做法。大部分不具备自防水性能的保温材料都可以放在屋面的这个位置上。

1.2 保温层与结构层组合复合板材，既是结构构件，又是保温构件。一般有两种做法:一是为槽板内设置保温层，这种做法可减少施工工序，提高工业化施工水平，但成本偏高。其中把保温层设在结构层下面者，由于产生内部凝结水，从而降低保温效果。另一种为保温材料与结构层融为一体，如加气的配筋混凝土屋面板。这种构件既能承重，又能达到保温效果，简化施工，降低成本。但其板的承载力较小，耐久性较差，因此适用于标淮较低且不上人的屋顶中。

1.3 保温层设置在防水层上面，亦称“倒置式保温”。其构造层次为保温层、防水层、结构层。将保温层铺在防水层之上，其优点是防水层被掩盖在保温层之下，而不受阳光及气候变化的影响，热温差较小，同时防水层不易受到来自外界的机械损伤。

该屋面保温材料宜采用吸湿性小的憎水材料，如聚苯乙烯泡沫塑料板或聚氨酷泡沫塑料板，而加气混凝土或泡沫混凝土吸湿性强，不宜选用。在保温层上应设保护层，以防表面破损及延缓保温材料的老化过程。保护层应选择有一定荷载并足以压住保温层的材料，使保温层在下雨时不致漂浮，可选择大粒径的石子或混凝土作保护层，而不能采用绿豆砂作保护层。

1.4 防水层与保温层之间设空气间层的保温屋面。由于空气间层的设置，室内采暖的热量不能直接影响屋面防水层，故把它称为“冷屋顶保温体系”。这种做法的保温屋顶，无论平屋顶或坡屋顶均可采用。

平屋顶的冷屋面保温做法常用垫块架空预制板，形成空气间层，再在上面做找平层相防水层。其空气间层的主要作用是，带走穿过顶棚和保温层的蒸汽以及保温层散发出来的水蒸气;并防止屋顶深部水的凝结;另外，带走太阳辐射热通过屋面防水层传下来的部分热量。因此，空气间层必须保证通风流畅，否则会降低保温效果。

在以上的屋面保温的四种形式中，正置式保温、倒置式保温是应用的最广泛的两种形式，其中正置式保温是传统屋面的做法，而倒置式保温实现在应用最广泛的一种。

2 正置式保温屋面

2.1正置式保温屋面存在的问题及产生的原因

沥青卷材防水、珍珠岩保温是一种传统的正置式保温屋面做法，因其造价低廉、工艺简单，几十年来一直被广泛地采用。但长期以来，在我国北方寒冷地区，这种传统式屋面存在着不同程度的渗漏及珍珠岩吸湿保温效果降低的问题。通过大量屋面工程的实际考察，发现屋面破坏主要表现为以下几种形式:

2.1.1 屋面开裂。一般在屋面工程完工后3~5年的冬季出现，裂缝分布呈龟背状，开始出现裂缝较小，密度较低，以后逐渐增大增高，一但破坏，渗漏面广，漏点难以准确找到，修复难度大，损失较大。

2.1.2 屋面起鼓。起鼓一般在施工后的高温季节产生。鼓泡由小到大逐渐发展，大的直径可达200~300mm，小的约数10mm，大小气泡可串连成片。

2.1.3 翘边。常见于檐头、山墙、女儿墙、变形缝节点处防水屋面边缘脱开翘起，在风力的作用下逐渐扩大，甚至大片刮起。

2.1.4 珍珠岩受潮吸湿后，保温隔热效果降低，夏不隔热，冬不保温，室内热环境变差。

屋面出现以上情况有很多方面原因，有施工操作方面的问题，有结构设计方面的问题，也有质量管理等方面的问题。如使用不合格原材料，沥青熬制温度控制不好，屋面节点细部控制不好等。但主要是以下原因造成的：

（1）屋面防水层直接暴露于大气中，夏季受太阳辐射油毡表面温度升高，易使沥青流淌和油毡老化，冬季温度降低，油毡易脆裂，即在北方寒冷地区，由于冬夏温度差很大，在油毡表面产生很大的温度应力，这样经过冬夏几个交替循环后，油毡表面延性降低，变脆、变硬，产生裂缝，致使防水层在短期内破坏。

（2）保温层采用珍珠岩，因珍珠岩具有很强的吸湿性，吸湿后在高温下产生湿汽，湿汽向上聚集，在防水层外鼓形成汽泡，且珍珠岩因吸湿而保温效果大大降低。

（3）因施工受季节和气候约束，保温层受雨水浸湿的现象不可避免。

3 倒置式保温屋面

3.1倒置式保温屋面的常见做法

3.1.l 采用发泡聚苯乙烯水泥隔热砖用水泥砂浆直接粘贴于防水层上。优点是构造简单，造价低。缺点是使用过程中会有自然损坏，维修时需要凿开，且易损坏防水层。发泡聚苯乙烯虽然密度、导热系数和吸水率均较小，且价格便宜，但使用寿命相对有限，不能与建筑物寿命同步。

3.1.2 采用挤塑聚苯乙烯保温隔热板直接铺设于防水层上，上做配筋细石混凝土，如需美观，还可再做水泥砂浆粉光、粘贴缸砖或广场砖等。这种做法适用于上人屋面，经久耐用，缺点是不便维修。

3.1.3 采用保温板直接铺设于防水层，再敷设纤维织物一层，上铺卵石或天然石块或预制混凝土块。优点是施工简便，经久耐用，方便维修。

3.2倒置式保温屋面设计中的几个关键问题

3.2.1 屋面坡度宜优先采用结构起坡3%，以便减轻自重，省却找坡层。若工程建筑平面和结构布置较复杂，且屋面排水坡也较复杂，也只能采用材料找坡2%。一般使用煤渣混凝上作保温层并找坡，但现在这种材料较少，故采用加气混凝上砌块碎料，作保温层并找坡，价廉物美。

3.2.2 防水层宜选用两种防水材料复合使用。例如下层选用焦油聚氨脂防水涂膜，上层选用三元乙丙防水卷材。

3.2.3 防水层与保温层之间可设置一层滤水层，一方面可使防水层与保温层之间产生一个隔离层，再方面可同时造成一个集水和结冻的空间。滤水层可采用干净的卵石或排水组合。

3.2.4 保温层一般可选用挤塑聚苯乙烯保温隔热板。这类板材具有平均的闭孔蜂窝状内部结构，因而拥有出色的保温功能（导热系数小于0.033w/m•k、优越的抗湿性（吸水率小于2.0%）和高度的挤压强度。保温层厚度应通过计算确定。保温板宜避免直接铺设于防水层上，否则应向有关供应商咨询以证明该保温板与卷材及其粘结剂之间不会发生化学分解。最简单的方法是通过现场试验的办法检验之。

3.2.5 如因上人屋面需要，保温板上可整浇4mm厚C20。细石混凝土，内配 4@2OOmm双向筋，表面可粘贴广场砖等。如仅供检修或消防避难用屋面，则可排铺天然石块或预制混凝土块:如屋面上无其他上人要求则可散铺卵石，卵石粒径一般为20~40mm，这种做法在欧美较为常见，保护层厚度一般可按49~78kg/m2，控制。保护层与保温板之间还应覆盖耐穿刺、耐腐蚀的纤维织物一层。

4 展望

总之，屋面作为建筑物最顶部的围护结构，对于减少建筑物的尤其是顶层的建筑能耗起着重大的作用，屋面的节能措施主要是保温和隔热，但是现在的屋面采取节能措施以后，所起的功能往往是单方面的:保温或者是隔热，研究集保温和隔热为一体的屋面节能措施将是今后屋面节能研究的一个重要方向。