郑州屋顶绿化种植屋面防水新型材料

德国威达种植屋面系统与应用技术（德国技术）
——植物根阻拦是系统核心技术 德国威达有限公司李翔 前言
    虽然很多设计师已经意识到了种植屋面防水技术是种植屋面系统的关节所在，但是国内现存的种植屋面的做法非常有限且不成熟，种植屋面漏水的现象严重，在大力发展种植屋面的今天，如何设计出可靠的种植屋面系统，如何正确选用种植屋面系统材料，是否可以继续延用原来的常规做法已经成为摆在设计师面前的棘手问题。

    直接吸收欧洲、尤其是德国的种植屋面先进经验，学习和应用国外的种植屋面系统技术，无疑是目前解决如上棘手问题的最佳途径。
    在欧洲，尤其是在德国，种植屋面的系统技术相当成熟，有着近160年历史的德国威达公司作为德国最大的防水企业，它在德国种植屋面系统技术的发展过程中发挥着相当重要的作用。德国威达公司的技术和经验会为我们创造财富。
1.要解决种植屋面的漏水问题，首先要找到漏水的根源在哪里
?植物根系对防水系统危害
?防水系统不够完善
?防水材料选择不当
      
  
                                     植物根及根状茎穿透卷材

2.要解决种植屋面的漏水问题，植物根阻拦是关键
--防止植物根穿透防水层而造成防水功能失效；
--防止植物根穿透结构层而造成更为严重的结构破坏；
--避免由于植物根穿透造成防水层破坏甚至结构破坏而带来的连带损失；
    屋面结构层上进行园林建设,由于排水、蓄水、过滤等功能的需要，屋面种植结构层远比普通自然种植的结构复杂，而防水层一般处于最下面一层。如果忽略了植物根阻拦层的设置，植物根穿透防水层，将会导致结构层大面积渗漏，必须进行及时维修，情况严重，就必须更换防水材料，这意味着：必须将上面已经精心培养成熟的植物层及土层全部铲除，排水层及过滤层等也要全部铲除，然后才可能更坏已经千疮百孔的防水层,增加不必要的直接维修费用。同时，维修过程中所需材料、机具的搬运及运输而影响建筑物的正常运作，建筑物所有者为保持清洁和形象而导致的间接损失不可估量。
3.目前国内种植屋面根阻防水技术及相关标准规范的发展状况
    目前我国的建设部门和设计部门已经发现了我们在种植屋面防水技术领域的落后，还没有可以遵循的任何相关标准和规范，因此，正在大力鼓励并推动相关标准和规范的制定编写工作。
    正在编写的种植屋面相关规范有：《种植屋面防水施工技术规程》-北京地方工程标准、《种植屋面防水工程技术规程》-国家行业工程标准、《建筑种植绿化标准图集》-国家标准图集、《绿色屋面系统用防水材料》-行业材料标准。
    在这些规范的编写过程中，现在遇到的最大问题就是如何选择正确的根阻防水材料。由于没有根阻防水材料的材料选择没有依据，目前国内根阻防水材料品种繁多，从材质到阻根原理各有不同，说法不一，各持己见。
    目前没有系统的对耐植物根穿刺性能的进行检测的依据和方法，国外的产品可以提供国外权威部门的根阻检验报告，但是国内产品没有检测依据可循，即使是通过其他的检测手段：比如：耐腐蚀试验、耐针刺试验等等，都不能真正体现材料的耐根刺性能。
    在没有实验依据之前，专家们建议暂时通过种植屋面成功工程实例来简单验证所使用的防水材料具有一定的根阻性能，但这种方式的说服力是很低的，实例中的不漏水，不能直接说明一定是使用的防水材料具有根阻功能，因为工程实践中的种植屋面系统是受诸多方面的因素影响的，并不能作为判断产品性能的最终依据，而且新材料层出不穷，用工程实践的方法来验证材料性能是非常危险的。
4.选用适当的植物根阻拦材料,是保证种植屋面最终质量的关键中的关键
    用于种植屋面的防水卷材不仅要满足不同屋面规定材料指标，同时还要具有根阻性能，根阻性能试验技术涉及面广（试验植物的选择、试验的条件等等）、试验设备复杂且试验周期较长，虽然国内到目前为止还没有相应的标准和检测机构，但有关部门正在抓紧进行相关工作。在欧洲，根阻性能要满足欧洲规范EN13948中的规定。并已于1984年德国园林景观权威机构FLL(景观设计与园林建筑研究会)开创性地进行了根阻试验。要求用于种植屋面的上层防水材料的根阻性能必须通过权威机构（FBB）的严格认证。
    不是所有可以根阻的材料都适宜用在种植屋面系统中,需要与整体种植屋面系统匹配,除根阻性能以外的所需具有性能包括:防水性能、环保性能、自重轻、宜施工方法简单、屋面节点及搭接部位易操作性能等等。
    考虑到种植屋面的防水性能要求高，以及考虑了种植屋面的耐久年限，强调应做二道防水，保证防水性能，植物根阻拦防水材料用作上层。
    在此推荐使用如下根阻防水材料：其根阻根阻性能已经通过了国际园林景观权威机构FLL(景观设计与园林建筑研究会)长达2年或4年的试验验证。
4.1.含有复合铜胎基的SBS改性沥青根阻防水卷材
    含有复合铜胎基的SBS改性沥青根阻防水材料，是一种理想的、种植屋面用根阻防水卷材。该产品的根阻性能是通过在SBS改性沥青涂层中加入的生物阻根剂，以及经过铜蒸汽处理过的聚酯复合胎基来实现的。当植物根接触到涂层中的生物阻根剂就会发生角质化，不会继续生长，即使是植物根接触到了胎基，也会因为复合铜胎基中铜离子的作用，使植物根转向寻找其他方式继续生长，不会继续破坏防水层。通过如上双重保护使这种产品可以在种植屋面系统中发挥强大的根阻性能。
    同时这种含有复合铜胎基的SBS改性沥青根阻防水材料是在防水材料的基础上发展而来的，它具有良好的防水性能，很强的抗变形能力，理想的耐久性能。确实的体现了防水、根阻的完美结合。
4.2.以TPO（欧洲称为FPO）为原料的高分子根阻防水材料
    以TPO(FPO)为原料的高分子防水卷材是一种理想的、种植屋面用根阻防水卷材。这种材料非常适宜用作种植屋面上防水材料，第一：这种材料通过本身坚硬的机械性能而具有极强的抗植物穿透的性能；第二：材料上下表面的TPO(FPO)涂层不但具有理想的耐高温和耐低温性能，而且具有极强的抗老化和抗腐蚀能力，可以有效的抵抗植物和营养土对材料的腐蚀作用；第三：因为材料本身不含有任何软化剂、增塑剂及其他添加剂，不会对动植物造成任何伤害，环保性能通过了ISO14000的严格认证；第四：这种材料采用了抗撕拉能力极强的玻纤复合胎基，具有极强的抗变形能力，可以抵抗屋面结构在温度变化和不均匀沉降等作用下的变形。
    值得一提的是，通过实验显示这种材料可以抵抗竹子根的穿透作用。而且他在满足防水性能的同时具有良好根阻性能。无需在种植屋面系统中单独设置植物根阻拦层。确实的体现了防水、根阻的完美结合。
4.3.根阻试验描述
    根阻试验分为2年标准化条件下试验（如下）和4年自然条件下试验：
    在一个具有标准化条件下(室内温度在白天达到（18±2）℃，在夜晚达到（16±2）℃)的试验箱里，对根阻卷材的抗穿透性能进行试验。根阻防水卷材在具有根阻性能的同时要做到不影响植物的生长。在有空调的标准实验条件下得根阻试验持续2年。
    将具有多种搭接形式的实验卷材放进6个试验箱(内部尺寸应至少为800×800×250mm)里。另外的2个箱子进行没有卷材的试验，用于监视植物的生长。
    将薄的支持植物生长发育的营养层铺满试验箱里与紧密种植的植物相结合，此时种上一个品种的植物，产生一种高的生根张力，通过适度的施肥和有保留的浇水应继续提高生根张力。
    在试验结束后，将支持植物生长发育的营养层取走，并对卷材鉴于生根穿透和生根侵入方面进行检查。
5.植物根阻拦层与整个种植屋面系统配合-即种植屋面系统技术。
    由于种植屋面系统的设计在国内是需要建筑设计与园林设计两个专业相互配合，脱节的现象时有发生，建筑设计师对园林知识了解甚少，例如在种植屋面结构荷载设计、排水系统设计、植物的抗风固定设计等都会遇到困难；相对而言园林设计师常常也不考虑屋面类型，结构分区等而随意设计园林小品等，这样势必会造成系统不匹配，甚至会造成系统破坏。


                                          （从下至上进行种植屋面系统分析）
屋面结构基层-坡度要求
    为了顺利排除屋面上的雨水，屋面在保证2%坡度的同时，对于种植斜屋面来讲，屋面坡度大于15度(27%)就必须进行防滑处理。


    防滑枕木的间距根据屋面坡度而设定：屋面坡度15-20度防滑枕木的间距100cm; 屋面坡度20-30度防滑枕木的间距50cm; 屋面坡度30-40度防滑枕木的间距33cm; 屋面坡度40-60度防滑枕木的间距20cm;
    屋面结构的承载能力
    种植屋面结构同时要承受“活荷载”和“静荷载”，静荷载由所有的构造层共同组成，比如说屋面防水层、保温层、保护层、砾石以及排水层、过滤层和植被种植层，要考虑这些构造层所用材料饱和水状态下的密度，另外要考虑植物本身产生的逐渐增加的荷载和灌溉产生的附加荷载。
    蒸汽阻拦层(隔气层)
    当采用正置式保温种植屋面时，避免屋面的结构顶板结露、防止水蒸汽进入保温材料，导致保温破坏，因此在保温层下设置隔汽层。
    绝热层(保温层)
    绝热层的设计必须满足所在地区的情况，符合所在地区的建筑节能标准,按照所在地区的建筑节能标准中的相关规定进行设计。
    绝热层材料的吸水性能直接影响它的保温隔热性能，吸水率越高它的保温隔热性能就越差，绝热层应选用吸水率小的材料。
    种植屋面系统中，绝热层要承受其上各构造层（根阻防水层、防水保护层、排水层、过滤层、种植土、植物等）的静荷载以及可能增加的各种活荷载（植物的增重，种植土中不断变化的水量、交通荷载等等），就需要绝热层要有足够的承载能力，否则会造成绝热材料的破坏。
    种植屋面防水层及根阻防水材料的应用
    前面章节中已经详细阐述，在此不再赘述。
    排水层
    在种植屋面系统中，雨水要经过防水层的上方横向流到屋面的排水设备中去。排水层应该保证雨水能有效的排出，保证植物和种植土不被腐烂掉或冲运掉。
    最大流程长度是说明排水层性能的重要指标，选用排水层材料时必须考虑此项指标。在考虑排水层排水性能的同时，要根据当地水质情况，考虑排水层抗生物性与碳酸盐含量。
    当屋面坡度>3%，同时种植土层厚度较薄（小于150mm）时，可不考虑人为设置排水层。
    排水口的处理
    种植屋面上的排水口是不允许遮盖住的，要保障排水口的周围没有植物、容易辨认，不要因为植物的长入而阻塞和影响排水，宜将排水口置于一个直径为60-100cm的砾石面内。

    过滤层
过滤层的作用是防止渗入水将细土和基质成份从植被支撑层冲走，形成泥浆，并进入排水层，从而防止泥浆对排水层的渗水性产生不利的影响。因此在蓄排水层上必须设置过滤层。过滤层的总孔隙率直接影响水的渗透速度，过滤层材料宜选用的总孔隙度大的材料。
    种植土及植被
    种植屋面用种植土是有别于普通种植土的,不同类型的种植土需要考虑如下几个重要技术指标（见下表）。其中值得一提的是：国外的经验显示，种植屋面用种植土无需“过肥”-注意有机物含量不要过高，避免屋面承受不必要的植物生长增重。
项目
粒料排水层
简单式绿化-单层土
复杂式绿化-土层厚
颗粒粒径<0.063mm的含量
<7%-质量比
<7%-质量比
<20%-质量比
种植土的干容重-(1cm厚)
5-20kg/m
5-10kg/m
15-20kg/m
种植土的最大湿容重-(1cm厚)
7-22kg/m
7-12kg/m
19.5-24.5kg/m
种植土的含水量
>5%且<20%
>20%
>45%
种植土中水的渗透性
>180mm/min
>60mm/min
>0.3mm/min
种植土的PH-值
5.5-8
6.5-9.5
5.5-8
种植土的有机物含量
不含
<4%-质量比
12%-质量比









屋顶绿化的植被要满足以下几个要求：
?抗旱，因为特定的绿化地点，植株必须要抗旱，这样可以相对减少浇水的次数，以适应屋顶的特定环境。
?抗风，在高层建筑屋面上做种植时,不要选用过高或不够坚硬的植株，风大时植株易倒伏，要选用相对比较低矮的植株，不建议选用高大灌木，并在必要时要考虑对植株采取加固措施。
?植株要有较鲜艳的色泽或者是开花时要有较好的团状效果，使得屋顶绿化有较好的观赏效果。
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