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我国屋面工程设计和施工技术

 

山西建筑工程(集团)总公司  副总工程师  哈成德

 

【提要】 根据我国屋面防水技术的发展,保证屋面工程的功能和质量,本文介绍了新编《屋面工程技术规范》的特点,并详细叙述了新规范的主要内容,以指导我国屋面工程的设计和施工。

 

新编《屋面工程技术规范》(以下简称“新规范”),总结了我国50年来关于屋面防水和保温隔热方面的实践。随着国内外新型防水材料的开发和应用,推动了我国防水材料工业迅速发展,适应了我国工程建设和人民生活水平提高的需求。

 

1  我国屋面防水技术的发展

1.1 屋面工程技术标准的回顾

20世纪50年代中期,原国家建设委员会批准颁发了《建筑安装工程施工及验收暂行技术规范》,其中第七篇“屋面和隔绝工程”的内容,是翻译原苏联国家规范的全部条文。1961~1963年,原国家建筑工程部会同有关部门,对《建筑安装工程施工及验收暂行技术规范》进行了修订,经建筑工程部批准,《屋面和防水隔热工程施工及验收规范》GBJ1666199661试行。1972年和1979年都分别进行了修订,1982年将修订后的规范分为《屋面工程施工及验收规范》GBJ20783和《地下防水工程施工及验收规范》GBJ20883两本。80年代中期,随着我国防水技术的不断发展和新型防水材料的不断出现,《屋面工程施工及验收规范》GBJ20783已经不能适应我国屋面工程技术发展的需要,1991年进行了全面的修订,并将修订后的规范改为《屋面工程技术规范》GB5020794

2002年,按建设部建标[2002]77号文的通知,《屋面工程质量验收规范》GB502072002200261施行,原《屋面工程技术规范》GB50207942002101废止。

根据建设部建标[2003]102号文,由山西建工(集团)总公司会同有关单位共同编制了《屋面工程技术规范》(送审稿),2003816~17日在北京召开了专家审查会,与会专家认为《屋面工程技术规范》的编制质量在总体上达到国际先进水平。《屋面工程技术规范》(报批稿)于10月份修改完成,上报建设部批准。

1.2 建筑防水的法律、法规文件

(1) 1991年6月13,建设部以建建(1991370号文发布《关于治理屋面渗漏的若干规定》。这是我国第一个建筑防水方面的法规,对推广新型防水材料,治理建筑渗漏,提高防水工程质量起到重大作用。同年1213日,建设部以建建(1991837号文发布了《关于提高防水工程质量的若干规定》。

(2) 1994年3月16,建设部以建标(1994200号文发布强制性国家标准《屋面工程技术规范》,这对规范建筑防水材料市场和建筑防水工程市场,提高防水工程质量起到不可估量的作用。

(3) 19983月颁布实施的《建筑法》,明确了建筑工程实行了质量保修制度,将屋面等防水工程列入了建筑工程保修范围,保修的期限应当按照保证建筑物合理使用寿命年限内正常使用。

(4) 1999年5月7,原国家建材局以建材规划发(1999105号文发布《建材工业“控制总量、调整结构”实施细则》,明确规定发展SBSAPP改性沥青油毡、高分子防水卷材、高分子防水涂料和高分子密封材料等新型防水材料,淘汰焦油型防水涂料、年生产能力100万卷以下纸胎油毡生产线;禁止新建、扩建纸胎油毡生产线、年生产能力200m2以下改性沥青油毡生产线。

同年721日,原国家建材局以建材规划发(1999163号文发布《新型建筑材料及制品发展导向目录》,SBS改性沥青防水卷材等10项产品列为发展类新型防水材料。

(5) 20011月,经朱基总理签发、国务院发布《建设工程质量管理条例》,《条例》第四十条规定:在正常使用条件下,屋面防水工程的防渗漏,其最低保修期限为5年。

1.3 建筑防水材料的发展目标

目前,我国防水材料已从单一的沥青纸胎油毡逐步发展到沥青防水卷材、改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等六大类产品,基本上形成门类比较齐全的工业体系,新型防水材料在建筑上的应用不断增加,应用技术也有了一定的改进。

“十五”防水材料产业改革和发展目标:重点发展高聚物改性沥青卷材,积极发展高分子防水卷材,适应发展防水涂料,努力开发密封材料和堵漏止水材料。

在高聚物改性沥青卷材中,重点发展SBS改性沥青卷材,积极创造条件推动APP改性沥青卷材的发展;在高分子防水卷材中,重点推广三元乙丙和聚氯乙烯等高分子防水卷材;在防水涂料中,重点发展聚氨酯和橡胶改性沥青防水涂料,积极开发和推广高品质和高固含量的防水涂料,建筑密封材料以发展硅酮和聚氨酯密封膏为主。

限制使用与逐步淘汰传统的石油沥青纸胎油毡,主要用于中、小城市和农村屋面防水。

2  新编《屋面工程技术规范》的特点

2.1 确保屋面工程的功能与质量

《屋面工程技术规范》GB5020794实施以来,对确保屋面工程质量,解决屋面渗漏问题,促进屋面工程的技术发展起到了积极的作用。但是,随着我国防水、保温隔热材料的蓬勃发展,有关材料及产品的国家和行业标准陆续发布实施,以及屋面工程施工工艺的不断改进和发展,原规范中的一些内容已不适应客观形势的发展和要求,急需进行修订。

由于建筑技术的发展,人们在屋面工程实践中已经逐渐地认识到:要提高屋面工程的技术水平,就必须把屋面当作一个系统工程来进行研究,建立起一个屋面工程技术内在规律的理论分析体系,指导未来屋面工程技术的发展。为此,新规范体现了对屋面防水进行综合治理的原则,以确保屋面防水、保温隔热工程的功能与质量。

2.2 明确屋面工程的设计和施工

由于建设部已经将建筑工程的施工及验收规范和其工程质量评定标准进行合并,组成了新的工程质量验收规范体系,并统一了建筑工程施工质量的验收方法、程序和质量指标。为此,新规范仅适用于一般工业与民用建筑屋面工程的设计和施工,对屋面工程施工质量验收,尚应符合《屋面工程质量验收规范》GB502072002的规定。

屋面工程应遵循“材料是基础,设计是前提,施工是关键,管理是保证”的综合治理原则,为使建筑屋面的渗漏问题得到尽快解决,新规范将有关屋面工程设计的内容单列一章来叙述,并对有关章节的材料要求、设计要点、细部构造以及工程施工等内容,明确了屋面工程设计和施工的技术规定。

屋面工程应根据建筑物的性质、重要程度、使用功能要求以及防水层合理使用年限,按不同等级进行设防(表1)。

1  屋面防水等级和设防要求

 

 

屋 面 防 水 等 级

 

 

 

I

II

III

IV

建筑物类别

特别重要或对防水有特殊要求的建筑

重要的建筑和高层建筑

一般的建筑

非永久性的建筑

 

防水层合理使用年限

25

15

10

5

 

设防要求

三道或三道

以上防水设防

二道防水设防

一道防水设防

一道防水设防

 

                           

 

2.3 采用先进的技术标准

新规范参考了德国(DIN)、日本(JIS)、美国(ASTM)和国际标准化组织(ISO)等标准,应用新型建筑防水材料和先进施工技术, 结合我国的具体情况,提出了屋面防水等级和设防要求。

目前国内的新型建筑防水、保温隔热材料,大部分都已制订了国家或行业标准,新规范根据现行国家产品标准,结合在屋面工程上使用的要求和特点,对各类防水卷材、防水涂料、密封材料以及保温材料的外观质量和物理性能,分别提出了主要控制指标的要求。在新规范附录A中,列出的屋面工程建筑材料标准目录,可供屋面工程设计与施工人员参考。

2.4 推广应用新技术和限制、禁止使用落后的技术

随着人们对屋面使用功能要求的提高,屋面工程设计突破了过去千篇一律的平屋面的形式,提出多样化、立体化等新的建筑设计理念,从而对建筑造型、屋面防水、保温隔热、建筑节能、生态环境等方面提出了更高的要求。新规范注重在屋面工程中推广应用新技术和限制、禁止使用落后的技术。

1)新规范规定:屋面工程中对采用性能、质量可靠的新型防水材料和相应的施工技术等科技成果,必须经过科技成果鉴定(评估)或新产品、新技术鉴定,并应制订相应的技术标准;同时,强调新技术(包括新材料、新工艺、新技术、新产品)需经工程实践,符合有关安全及功能的检验。

2)新规范规定:屋面工程的设计和施工,应遵守国家及地方有关环境保护和节约能源的政策,从选择建筑材料、施工方法等方面着手,考虑其对周围环境影响程度以及建筑节能效果,并应采取针对性措施。

3)新规范规定:对Ⅰ~Ⅳ级屋面防水的防水层材料选用时,柔性防水材料宜选用高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、沥青防水卷材以及高聚物改性沥青防水涂料、合成高分子防水涂料、聚合物水泥防水涂料;刚性防水材料宜选用细石防水混凝土、补偿收缩混凝土。同时,将石油沥青纸胎油毡和沥青复合胎柔性防水卷材,均列为限制使用产品;在Ⅰ、Ⅱ级屋面防水仅作一道金属板材时,尚应符合有关技术规定的要求。

4)新规范介绍了一些新型的屋面形式,如构造简单、施工方便、应用较广泛的架空屋面,有较好隔热效果和多种用途的蓄水屋面,有能够种花草植物、作为屋面花园的种植屋面等等,并对设计和施工作了相应的规定。

5)新规范淘汰了松散材料保温层和现浇水泥膨胀珍珠岩(蛭石)整体保温层,采用新型板状保温隔热材料、现喷硬质聚氨酯泡沫塑料保温层和倒置式屋面。同时,提出了封闭式保温层的含水率不应该定出统一的限值,而应相当于该材料在当地自然风干状态下的平衡含水率。

3  新编《屋面工程技术规范》的主要内容

3.1 屋面工程设计的一般要求

1)屋面工程设计的内容应包括:

① 确定屋面防水等级和设防要求;

② 屋面工程的构造设计;

③ 防水层选用的材料及其主要物理性能;

④ 保温隔热层选用的材料及其主要物理性能;

⑤屋面细部构造的密封防水措施,选用的材料及其主要物理性能;

⑥屋面排水系统的设计。

2)屋面防水多道设防时,可将卷材、涂膜、细石防水混凝土、瓦等材料复合使用,也可使用卷材叠层。多道设防是为了提高屋面防水的可靠性,即诸多不利因素出现时,若第一道防线破坏,则第二道、第三道防线还可弥补,共同组成一个完整的防水体系。所以,屋面防水应采用卷材、涂膜、刚性防水材料等互补并用的多道设防。这里规定的卷材叠层,可采用同种(非同一品种)卷材叠层或不同种卷材复合,使用时虽会给施工和采购带来不便,但对材料性能互补以及保证防水可靠性都是有利的。

3)所谓一道设防,是指具有单独防水能力的一道防水层次。在下列情况中,不得作为屋面的一道防水设防:

① 混凝土结构层;

② 现喷硬质聚氨酯泡沫塑料;

③ 装饰瓦以及不搭接瓦的屋面;

④ 隔汽层;

⑤卷材或涂膜厚度不符合本规范规定的防水层。

4)屋面接缝密封防水应选用与基层粘结力强、耐低温性能优良、适应一定位移能力的密封材料;密封防水处理不宜作为一道防水单独使用,而应与刚性防水层、卷材防水层、涂膜防水层等配合使用。

5)材料的相容性,是指两种材料复合时相互亲和的能力。在下列情况下,所使用的材料应具相容性:

① 防水材料(指卷材、涂料,下同)与基层处理剂;

② 防水材料与胶粘剂;

③ 防水材料与密封材料;

④ 防水材料与保护层的涂料;

⑤ 两种防水材料复合使用;

⑥ 基层处理剂与密封材料。

6)不同地区采暖居住建筑和需要满足夏季隔热要求的建筑,其屋盖系统的最小传热阻应按现行《民用建筑热工设计规范》GB50176、《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ26和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134确定。

7)屋面应选用吸水率低、密度和导热系数小、并有一定强度的保温材料;封闭式保温层的含水率,可根据当地年平均相对湿度所对应的相对含水率以及该材料的重量吸水率,通过计算确定。

8)屋面水落管的数量,应按现行《建筑给水排水设计规范》GB50015的有关规定,通过水落管的排水量及每根水落管的屋面汇水面积计算确定。

3.2 屋面工程设计的具体要求

    (1)  屋面工程应根据工程特点、地区自然条件等,按照屋面防水等级的设防要求,进行防水构造设计,重要部位应有节点构造详图。

   2)结构层为装配式钢筋混凝土板时,应用强度等级不小于C20的细石混凝土将板缝灌填密实;当板缝宽度大于40mm或上窄下宽时,应在缝中设置构造钢筋;端缝应进行密封处理。无保温层的屋面,板侧缝宜进行密封处理。

3)屋面结构找坡不应小于3%,材料找坡宜为2%;天沟、檐沟纵向坡度不应小于1%,沟底水落差不得超过200mm

4)卷材、涂膜防水层的基层应设找平层,找平层厚度和技术要求应符合表2规定;找平层应留设分格缝,分格缝内宜嵌填密封材料。

 

2    找平层厚度和技术要求

 

基层种类

厚度(mm)

技术要求

 

 

找平层

整体现浇混凝土

1520

1:2.51:3(水泥:砂)体积比,宜掺抗裂纤维

 

 

水泥砂浆

整体或板状材料保温层

2025

 

 

装配式混凝土板

2030

 

 

细石混凝土

找平层

板状材料保温层

3035

混凝土强度等级C20

 

混凝土随

浇随抹

整体现浇混凝土

——

原浆表面抹平、压光

 

                 

 

5)屋面防水卷材的选择应符合下列规定:

① 根据当地历年最高气温、最低气温、屋面坡度和使用条件等因素,应选择耐热度、柔性相适应的卷材;

② 根据地基变形程度、结构形式、当地年温差、日温差和震动等因素,应选择拉伸性能相适应的卷材;

③ 根据屋面防水卷材的暴露程度,应选择耐紫外线、耐穿刺、热老化保持率或耐霉性能相适应的卷材;

自粘聚酯毡改性沥青防水卷材(厚度≥0.05mm铝箔覆面者除外),不得用于外露的防水层。

6)每道卷材防水层厚度选用应符合表3规定。

3  卷材厚度选用表

屋面防

水等级

设防道数

合成高分子防水卷材

高聚物改性沥青防水卷材

沥青防水卷材和沥青复合胎柔性防水卷材

自粘聚酯胎改性沥青防水卷材

自粘橡胶沥青防水卷材

Ⅰ级

三道或三道以上设防

不应小于1.5mm

不应小于3mm

不应小于2mm

不应小于1.5mm

Ⅱ级

二道设防

不应小于1.2mm

不应小于3mm

不应小于2mm

不应小于1.5mm

Ⅲ级

一道设防

不应小于1.2mm

不应小于4mm

三毡四油

不应小于3mm

不应小于2mm

Ⅳ级

一道设防

二毡三油

--

 

7)卷材防水屋面保温层干燥有困难时,宜采用排汽屋面。排汽屋面设计应做到排汽道纵横贯道,并同与大气连通的排汽管相通;排汽管可设在檐口下或屋面排汽道交叉处。

8)屋面防水涂料的选择应符合下列规定:

① 根据当地历年最高气温、最低气温、屋面坡度和使用条件等因素,应选择耐热性、低温柔性相适应的涂料;

② 根据地基变形程度、结构形式、当地年温差、日温差和震动等因素,应选择拉伸性能相适应的涂料;

③ 根据屋面防水涂膜的暴露程度,应选择耐紫外线、热老化保持率相适应的涂料

④ 屋面排水坡度大于25%时,不宜采用干燥成膜时间过长的涂料。

9)每道涂膜防水层厚度选用符合表4规定。

4    涂膜厚度选用表

屋面防

水等级

设防道数

高聚物改性青防水涂料

合成高分子防水涂料

和聚合物水泥防水涂料

Ⅰ级

三道或三道以上设防

_____

不应小于1.5mm

Ⅱ级

二道设防

不应小于3mm

不应小于1.5mm

Ⅲ级

一道设防

不应小于3mm

不应小于2mm

Ⅳ级

一道设防

不应小于2mm

_____

 

10)刚性防水层与山墙、女儿墙以及突出屋面结构的交接处应留缝隙,并应做柔性密封处理;刚性防水层应设置分格缝,分格缝内应嵌填密封材料。

3.3 屋面工程施工的一般要求

1)屋面防水工程应由相应资质的专业队伍施工;作业人员应持有当地建设行政主管部门颁发的上岗证。

2)屋面工程施工前应通过图纸会审,掌握施工图中的细部构造及有关技术要求;施工单位应编制屋面工程的施工方案或技术措施。

3)屋面工程所采用的防水、保温隔热材料,应有产品合格证书和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。

材料进场后,应按规定取样复验,提出试验报告,严禁在工程中使用不合格的材料。

4)施工的每道工序完成后,应经监理或建设单位检查验收,合格后方可进行下道工序的施工;当下道工序或相邻工程施工时,对屋面工程已完成的部分应采取保护措施。

5)屋面工程的防水层和保温层,严禁在雨天、雪天和五级风及其以上时施工,其施工环境气温条件应符合表5规定。

5  施工环境气温条件

材料名称

施工环境气温

沥青防水卷材

热粘法不低于5

高聚物改性沥青防水卷材

冷粘法不低于5℃,热熔法不低于-10

合成高分子防水卷材

冷粘法不低于5

高聚物改性沥青防水涂料

溶剂型-535℃,水溶型535℃,热熔型不低于-10

合成高分子防水涂料

反应型和水乳型535℃,溶剂型-535

聚合物水泥防水涂料

535

板状保温材料粘贴

有机胶粘剂不低于-10℃,水泥砂浆不得低于5

硬质聚氨酯泡沫塑料喷涂

1530

细石混凝土、水泥砂浆

535

6)伸出屋面的管道、设备或预埋件等,应在防水层施工前安设完毕;屋面防水层完工后,不得在其上凿孔、打洞或重物冲击。

7)多种防水材料复合使用时,应符合下列规定:

① 合成高分子卷材或合成高分子涂膜的上部,不得采用热熔法施工卷材或涂料;

② 卷材与涂膜复合使用时,涂膜宜放在下部;

③ 卷材、涂膜与刚性材料复合使用时,刚性材料应设置在柔性材料的上部;

④ 反应型涂料和热熔型涂料,可作为铺贴卷材胶粘剂并进行复合防水。

8)卷材、涂膜防水层上设置块体材料或水泥砂浆、细石混凝土时,应在二者之间设置隔离层;在细石混凝土防水层与结构层间宜设置隔离层。

3.4 屋面工程施工的具体要求

1)屋面防水层细部构造应符合设计要求,天沟、檐沟、阴阳角、水落口、变形缝等部位应设置卷材或涂膜附加层。

2)卷材的铺贴方法应符合下列规定:

① 卷材防水层上有重物覆盖或基层变形较大时,应优先采用空铺法、点粘法、条粘法或机械固定法,但距屋面周边800mm内以及叠层铺贴的各层卷材之间应满粘;

② 防水层采取满粘法施工时,找平层的分格缝处宜空铺,空铺的宽度宜为100mm

③ 卷材屋面的坡度不宜超过25%,当坡度超过25%时应采取防止卷材下滑的措施。

3)铺贴卷材应采取搭接法。平行于屋脊的搭接缝,应顺流水方向铺贴;垂直于屋脊的搭接缝,应顺年最大频率风向搭接;上下层及相邻两幅卷材的搭接缝应错开,各种卷材搭接宽度应符合表6规定。

6   卷材搭接宽度(mm

 铺贴方法

 

 

卷材种类

短边搭接

长边搭接

满粘法

空铺、点粘、条粘法

满粘法

空铺、点粘、条粘法

沥青防水卷材

100

150

70

100

高聚物改性沥青防水卷材

80

100

80

100

自粘聚合物改性沥青防水卷材

60

60

合成高分子防水卷材

胶粘剂

80

100

80

100

胶粘带

50

60

50

60

单缝焊

60,有效焊接宽度不小于25

双缝焊

80,有效焊接宽度10×2+空腔宽

 

4)卷材胶粘剂、胶粘带的质量应符合下列规定:

① 改性沥青胶粘剂的剥离强度不应小于8N10mm 

② 合成高分子胶粘剂的剥离强度不应小于15N10mm,浸水68h后的保持率不应小于70%

③ 双面胶粘带的剥离强度不应小于6N10mm,浸水168h后的保持率不应小于70%。

5)水落口、天沟、檐沟及立面卷材收头等施工应符合下列规定:

① 水落口杯应牢固地固定在承重结构上,当采用金属制品时,所有零件均应做防锈处理,铺贴卷材贴入水落口杯内不应小于50mm

② 天沟、檐沟铺贴卷材应从沟底开始,当沟底过宽、卷材需纵向搭接时,搭接缝应用密封材料封口;

③ 铺至混凝土檐口或立墙的卷材收头,应裁齐后压入凹槽,并用压条或带垫片钉子定,最大钉距不应大于900mm,凹槽内用密封材料嵌填封严。

6)卷材防水按构造作法可分为叠层卷材防水和单层卷材防水;按施工工艺又可分为热粘贴施工法、冷粘贴施工法、热熔粘贴施工法和热风焊接施工法。

① 叠层卷材热粘贴施工法,主要适用于传统的油毡采用热沥青玛王帝             脂粘贴工艺;

② 单层卷材冷粘贴施工法,主要适用于高聚物改性沥青卷材和合成高分子卷材采用单层,冷粘贴工艺。冷粘贴法施工采用基层处理剂和卷材胶粘剂,应根据不同卷材的材性来选择,一般在产品说明书上注明或随卷材配套供应。自粘型卷材是在工厂生产过程中,在卷材底面加涂一层高性能胶粘剂(压敏胶),表面敷一层隔离纸,使用时只要掀去隔离纸,就可以直接铺贴;

③ 单层卷材热熔法粘贴施工法,主要适用于热熔卷材采用火焰加热器将卷材底层热熔改性沥青胶熔化后粘贴工艺;

④ 单层片材热风焊接施工法,主要适用于热塑性卷材(如高密度聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等高分子片材),采用热风焊接机对卷材的搭接缝进行单缝或双缝焊接工艺。

7)防水涂膜应分遍涂布,待先涂布的涂料干燥或膜后,才可涂布后一遍涂料,且前后两遍涂料涂布方向应相互垂直。

8)涂膜防水层的收头,应用防水涂料多遍涂刷或用密封材料封严。

9)柔性防水层上应设保护层,可采用浅色涂料、铝箔、粒砂、块体材料、水泥砂浆、细石混凝土等材料;水泥砂浆、细石混凝土保护层应设表面分格缝。

综上所述,随着新型建筑防水材料的开发和应用,推动了我国防水材料工业的迅速发展,加快了我国防水事业的技术进步和科技创新,适应了我国建设事业的稳定快速发展,满足了人民群众生活水平由“温饱”到“小康”的需求;新世纪将要求我们提供更多质量好的防水材料和建造众多的防水工程精品。因此,新编《屋面工程技术规范》能够指导我国当前屋面工程的设计和施工,同时对规范建筑市场、打击伪劣产品和实行防水工程质量保证期制度都起到积极的作用。

 

发言人简介

 

哈成德  工民建专业,教授级高级工程师,现任山西建筑工程(集团)总公司副总工程师。

大学毕业后即在建筑企业工作,从事施工管理37年。

1988年以来,主持和参与国家标准《建筑安装工程质量检验评定标准》、《地下工程防水技术规范》、《地下防水工程质量验收规范》、《屋面工程质量验收规范》和新编《屋面工程技术规范》的编写工作。

 

 


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