卷材防水屋面系统在二手钢结构建筑中的研究与应用

摘 要：伴随着建筑市场的空前发展，施工快捷、造价较低的钢结构建筑深受建筑市场推崇，但是随着时间的推移，钢结构建筑传统的屋面系统——压型钢板自防水屋面系统的构造缺陷日益显露。钢结构建筑卷材防水屋面系统的出现不但解决了压型钢板自防水屋面系统存在的问题，并以其优越的性能得到了公认。

关键词：压型钢板自防水；卷材防水；开放式防水系统；闭合式防水系统

中图分类号：D92 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2012）01-0174-02

　建筑屋面是建筑物的重要组成部分，建筑屋面系统的正确选择是建筑设计成功的关键。目前，钢结构建筑大量应用于工业及民用建筑领域，钢结构建筑屋面的设计日趋完善和多样化。长久以来钢结构建筑屋面多采用压型钢板自防水体系，近年来随着国外先进技术的大量引入，钢结构建筑的屋面卷材防水系统应用越来越多，并逐渐体现出其巨大的性能优势。

　 1 压型钢板自防水屋面的优点及固有缺陷

压型钢板自防水屋面是自钢结构建筑诞生以来大量应用的一种屋面，具有构造简单，单位面积重量轻、施工快捷等优点。它是由压型钢板、固定支座、带隔汽层的保温层、冷弯钢檩条构成（做法顺序由上至下），其防水原理是通过相同坡向压型钢板及各部位披水板的披叠将雨水顺坡向排出屋面，与瓦屋面的防水原理类似。这种防水原理的屋面系统是开放式的屋面防水系统，无法做到防水层闭合，由此产生了以下固有缺陷：

1.1屋面渗漏现象常见，不易修补

据统计，压型钢板自防水屋面在安装一年内出现渗漏的概率有50%，三年内出现渗漏的概率有80%。影响压型钢板自防水屋面防水质量的因素很多，最主要的原因是压型钢板自防水屋面的开放式特性。由于屋面系统的不闭合加上各部位堵头和接缝胶带的逐步老化失效，雨水在风压作用下沿压型钢板搭接处或各部位披水板向上爬行，导致各部位搭接处漏水；暴雨时如若降水量大于雨水管的排水量，造成天沟积水高度超过天沟深度，由于天沟水槽边缘与屋面钢板的构造搭接不闭合，就会造成雨水沿构造缝大量倒灌。屋面压型钢板的长边连接方式通常为锁缝咬合，侧向接缝为上下搭接且固定有压条。螺钉、紧固件处容易出现变形、松动、密封材料脱落等现象而造成渗漏。

此外，屋面压型钢板在风荷载、温度变化等应力作用下翘曲变形发生螺钉、紧固件松动，防水垫圈或密封胶也失去作用，同样会引起渗漏。

压型钢板自防水屋面一旦出现渗漏，修补是十分困难的，并且无法彻底解决。因为修补方法无非是在渗漏处打密封胶或局部粘贴卷材，随着密封胶和粘接剂的老化，渗漏点又会出现，周而复始反复维修不能根治。

1.2存在较多热桥和空气渗透部位，增加建筑能耗

压型钢板自防水屋面系统的构造特点造成了其存在大量的热桥和空气渗透部位。

压型钢板自防水屋面的保温层设置在屋面板和钢檩条之间，保温层为玻璃棉毡，由于玻璃棉毡密度低、可压缩性好，屋面板和钢檩条之间的保温层被挤压后厚度减小，导致保温隔热效果降低，另外屋顶洞口及其他各部位的室内外收边板搭接无法做隔热断桥处理，同样存在大量热桥，对建筑能耗影响较大。开放的屋面系统特性，决定了屋面构件之间的连接是不严密的，构件连接处的空气渗透量是很大的，由此导致的结果是能耗的进一步加剧。

1.3外板极易锈蚀，耐久性差

压型钢板自防水屋面系统的屋面板多选用带镀铝锌镀层的压型钢板，其自身防锈蚀性能是优秀的。但在屋面系统施工时不可避免会局部划伤屋面板，而且屋面开洞往往会在施工现场裁切屋面板，这都破坏了镀层，使屋面板很快锈蚀。

2 钢结构建筑卷材防水屋面系统的特点及优势

卷材防水屋面系统是近年来广泛应用于钢结构建筑的屋面系统，系统的固定形式通常为机械固定，该屋面系统由卷材防水层、隔离层、保温层、隔汽层、压型钢承板、冷弯钢檩条构成（做法顺序由上至下），从构造原理来讲卷材防水屋面系统是闭合式防水的屋面系统，该屋面系统不仅继承了钢结构自防水系统的单位面积重量轻、施工快捷等特点，还具有更加优越的防水性能和保温隔热性能，大有取代传统压型钢板自防水屋面系统的趋势。

2.1卷材防水屋面系统各构造层次的选材及不同材料特点

2.1.1防水层选材及特点

作为屋面系统最重要的组成部分，目前，钢结构建筑屋面的卷材防水层常用以下几种材料：氯化聚乙烯防水卷材（PVC）、热塑性聚烯烃防水卷材（TPO）、三元乙丙橡胶防水卷材（EPDM）。

氯化聚乙烯防水卷材（PVC）有很高的韧性、很大的强度，能较好地抗氧、抗紫外线、耐温（最高80℃，最低-30℃）、耐化学腐蚀，无环境污染，卷材各部位相互搭接处可用焊枪或焊机热焊，因焊接处的材质和PVC卷材的材质一致，且焊缝严密，使其绝少出现渗漏风险。但是PVC卷材也存在其固有缺点，为了保持卷材的柔软性，PVC中会掺加一定量的增塑剂，增塑剂会发生迁移现象，导致PVC变硬，变脆影响卷材使用寿命。

热塑性聚烯烃防水卷材（TPO）的防穿刺性更好，接缝的耐久性和强度好，可提供白色或浅色高反射率表面。TPO与PVC相比在耐候性、反射性和热焊接方面并无显著的优点，但在TPO的配方中没有添加增塑剂，TPO柔性保持率高，这是TPO的一个固有优势。由于TPO技术进入我国时间较晚，带来的负面影响是目前市场价格较高。

三元乙丙橡胶防水卷材（EPDM）具有造价低廉，延展性好，施工快捷、技术要求低等优势。EPDM接缝处通常采用冷粘法，其接缝牢固性、严密性均不如PVC和TPO的热焊接方法。EPDM通常为黑色，表面反射率低、易蓄热。

2.1.2 隔离层的选择

隔离层一般选用无纺布，目的是将卷材与保温层隔离，防止防水卷材与保温层隔离，防止防水卷材与保温层之间互相腐蚀。例如防水卷材为PVC、保温层为挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS），PVC中含有的增塑剂会与XPS产生化学反应，腐蚀XPS保温板，这就需要设置隔离层。目前一些大品牌的PVC均有自带隔离层的产品，这样不仅简化了施工程序，而且保障了施工质量。

2.1.3 保温层的选材及特点

钢结构卷材防水屋面的保温层应选择抗压强度高、重量轻的保温材料，可供选择保温材料主要有：挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）、高强度岩棉板、立纤维玻璃棉板（表面复合防火板）。

挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）重量轻、抗压强度大（最高可达700KPa）、导热系数低、价格适中，单纯从构造性能来讲是保温层最理想的选择，但是挤塑聚苯乙烯泡沫板的防火性能差是其最大的劣势。

高强度岩棉板导热系数较低，同时具有优异的防火性能，是目前钢结构卷材防水屋面系统保温层的首选。需要注意的是所选择的岩棉板密度不宜小于180KG/m3、抗压强度应大于60KPa、单位点荷载抗压强度不应小于5KN/M2，否则会对防水层的布设产生多种不利影响。

立纤维玻璃棉板（表面复合防火板）是由胶结料将玻璃纤维粘合成玻璃棉板再与防火板粘结成一体而成，因玻璃纤维垂直于防火板表面，所以被称为立纤维玻璃棉板。其单位重量小于高强度岩棉板、导热系数较低、防火性能较好。该材料性能存在的不足有：（1）虽然其表面复合了防火板，但是由于玻璃棉板含有易燃烧的胶结料，其防火性能不及岩棉板；（2）随着时间的推移，胶结料逐渐失效，使玻璃棉板变形，导致防水层被撕裂。

2.1.4 隔汽层选择

隔汽层主要选用PE膜，其厚度不应小于0.3mm。另外，近几年，杜邦推出的隔汽层也是性能非常优异的材料，其强度和耐久性均超过PE膜，但是目前市场价格较高。

2.1.5 压型钢承板

目前，常用的是0.8mm厚、肋高80mm的镀锌压型钢板，此外，还可选用热浸镀锌钢结构楼承板。

2.1.6 冷弯钢承板

宜选择C或Z型截面的镀锌冷弯薄壁钢檩条。

2.2. 卷材防水屋面系统性能优势

钢结构建筑的卷材防水屋面系统与传统压型钢板自防水屋面系统相比较，在防水性能、保温性能及维修等方面具有巨大优势。

2.2. 卷材防水屋面系统性能优势

钢结构建筑的卷材的防水屋面系统与传统压型钢板自防水屋面系统相比较，在防水性能、保温性能及维修等方面具有巨大优势。

2.2.1 .闭合的屋面防水系统，防水性能优越、不易渗漏

由于卷材各部位搭接均采用热焊接或粘接，使得卷材防水层连接成为一个整体，而且女儿墙处泛水可以做至女儿墙顶，与压型钢板自防水屋面系统相比卷材防水屋面系统是完全闭合的防水系统，形象地来讲，设有女儿墙的卷材防水屋面就相当于一个水池，只要水位不超过泛水高度，理论上是不会出现渗漏的，而压型钢板自防水屋面系统就做不到这一点。

2.2.2 厚度均匀的保温层，保温隔热性能优异

钢结构建筑卷材防水屋面系统的保温层设置在防水层之下、压型钢承板之上，采用特殊的保温型螺钉与压型钢承板固定，由于卷材防水屋面系统所选择的保温层均需具备抗压强度高、不易变形的特点，而且不受檩条的局部挤压，因此屋面系统完成施工后保温层厚度均匀，不会出现局部压缩变薄的现象。由于卷材防水屋面系统保温层是用特殊的保温型螺钉与压型钢承板固定，其厚度可通过调节保温型螺钉的长度自由选择，通常保温层厚度可以做到240mm左右，其保温隔热性能是压型钢板自防水屋面系统无法比拟的。此外由于保温层之上的防水卷材搭接严密，基本不存在空气渗透现象，使得屋面系统更加节能。

2.2.3 易于维修

由于施工或其他各种客观因素，任何屋面系统都不能完全保证施工完成后绝对不渗漏。相比压型钢板自防水屋面系统，卷材防水屋面系统的维修简单、有效地多，而且是一劳永逸的——只要找到渗漏点，在渗漏点处的卷材表面局部焊接或粘结一层相同材质的卷材，像车轮内胎补漏一样，就完成了修补。而且由于修补用的材料与防水层材料一致，就避免了因不同材料收缩率、膨胀率不同引起的修补处再次开裂现象。

3 结语

目前钢结构建筑的卷材防水屋面系统造价要高于传统的压型钢板自防水屋面系统，这也是卷材防水屋面不能在钢结构建筑中彻底替代压型钢板自防水屋面系统的主要原因。但是我们应该看到卷材防水屋面系统性能的巨大优势应该远远超过了其价格方面的劣势。作为建筑的使用者和设计者都应该通过权衡、比较选择适合项目特性的屋面系统——重视性能、增加投入或是节省成本、牺牲性能。