1 何謂倒置式屋面
《屋面工程技術(shù)規(guī)范》GB50207-94和《建筑設(shè)計資料集》第二版第8冊中闡明，倒置式屋面(IRMAROOF)就是"將憎水性保溫材料設(shè)置在防水層上的屋面"。然而長期以來，我國工程界對倒置式保溫屋面的材料及其構(gòu)造缺乏充分的研究和實(shí)踐。即使少數(shù)提及的新規(guī)范和資料集(第二版)中，除了概念以外，仍缺少必要的指導(dǎo)作為設(shè)計的依據(jù)，需要對此作進(jìn)一步的探究。
2 為什么要采用倒置式屋面
倒置式屋面的定義中，特別強(qiáng)調(diào)了"憎水性"保溫材料，工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛭石、礦棉巖棉等都是非憎水性的，這類保溫材料如果吸濕后，其導(dǎo)熱系數(shù)將陡增，所以才出現(xiàn)了普通保溫屋面中需在保溫層上做防水層，在保溫層下做隔氣層，從而增加了造價，使構(gòu)造復(fù)雜化。其次，防水材料暴露于最上層，加速其老化，縮短了防水層的使用壽命，故應(yīng)在防水層上加做保護(hù)層，這又將增加額外的投資。再次，對于封閉式保溫層而言，施工中因受天氣、工期等影響，很難做到其含水率相當(dāng)于自然風(fēng)干狀態(tài)下的含水率：如因保溫層和找平層干燥困難而采用排汽屋面的話，則由于屋面上伸出大量排汽孔，不僅影響屋面使用和觀瞻，而且人為地破壞了防水層的整體性，排汽孔上防雨蓋又常常容易碰踢脫落，反而使雨水灌入孔內(nèi)。即使是按規(guī)范設(shè)排汽道、排汽孔有時還會出現(xiàn)防水層起泡現(xiàn)象。這里面一個根本的問題是保溫材料中的含水率。上海過去采用水泥膨脹珍珠巖(或水泥蛭石)等無機(jī)膠結(jié)材料在現(xiàn)場拌合做屋面保溫層，加上找平層也是濕作業(yè)，施工中用水量較大，要保證及時蒸發(fā)以達(dá)到自然風(fēng)干狀態(tài)下的含水率常常難以做到，這不僅影響到防水工程的施工質(zhì)量，更大大影響了實(shí)際保溫效果。近年來雖然采用樹脂等有機(jī)膠結(jié)材料的保溫層，如防水樹脂珍珠巖等逐漸在市場上廣泛應(yīng)用，但由于市場上壓價競爭，質(zhì)量良萎不齊，其實(shí)際含水大大超過其測試報告，質(zhì)量關(guān)難以把握。
材料科學(xué)的發(fā)展，擠塑聚苯乙烯等新型高效節(jié)能材料的發(fā)展應(yīng)用，終于使倒置式屋面中憎水性保溫材料之技術(shù)難關(guān)得以克服，為倒置式屋面的設(shè)計應(yīng)用提供了材料基礎(chǔ)。倒置式屋面與普通保溫屋面相比較，主要有如下優(yōu)點(diǎn)：
a、構(gòu)造簡化，避免浪費(fèi)
b、不必設(shè)置屋面排汽系統(tǒng)；
c、防水層受到保護(hù)，避免熱應(yīng)力、紫外線以及其他因素對防水層的破壞；
d、出色的抗?jié)裥阅苁蛊渚哂虚L期穩(wěn)定的保溫隔熱性能與抗壓強(qiáng)度；
e、如采用擠塑聚苯乙烯保溫板能保持較長久的保溫隔熱功能，持久性與建筑物的壽命等同；
f、憎水性保溫材料可以用電熱絲或其他常規(guī)工具切割加工，施工快捷簡便；
g、日后屋面檢修不損材料，方便簡單；
h、采用了高效保溫材料，符合建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向。
3倒置式屋面的常見做法
倒置式屋面的基本構(gòu)造層次如表1所示。其保溫層及其保護(hù)層的常見做法有如下幾種類型：
3．1 采用發(fā)泡聚苯乙烯水泥隔熱磚用水泥砂漿直接粘貼于防水層上。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，造價低，在上海萬里住宅小區(qū)已試用，效果很好。缺點(diǎn)是使用過程中會有自然損壞，維修時需要鑿開，且易損壞防水層。發(fā)泡聚苯乙烯雖然密度、導(dǎo)熱系數(shù)和吸水率均較小，且價格便宜，但使用壽命相對有限，不能與建筑物壽命同步，所以在這次吳淞路工程項(xiàng)目中沒有推薦使用。
3．2 采用擠塑聚苯乙烯保溫隔熱板(以下簡稱保溫板)直接鋪設(shè)于防水層上，上做配筋細(xì)石混凝土，如需美觀，還可再做水泥砂漿粉光、粘貼缸磚或廣場磚等。這種做法適用于上人屋面，經(jīng)久耐用，缺點(diǎn)是不便維修。在吳淞路工程中僅用于局部上人屋面平臺上。
3.3 采用保溫板直接鋪設(shè)于防水層，再敷設(shè)纖維織物一層，上鋪卵石或天然石塊或預(yù)制混凝土塊。優(yōu)點(diǎn)是施工簡便，經(jīng)久耐用，方便維修。經(jīng)過比較，吳淞路工程中大部分屋面采用了此種做法。
4 設(shè)計中的幾個關(guān)鍵問題
倒置式屋面依構(gòu)造層次自下而上有如下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題(以上述第三種(4.3)常見做法為例)：
4．1 屋面坡度宜優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)起坡3％，以便減輕自重，省卻找坡層。但吳淞路工程建筑平面和結(jié)構(gòu)布置較復(fù)雜，且屋面排水坡也較復(fù)雜，故只能采用材料找坡2％。上海地區(qū)過去較多使用煤渣混凝土作保溫層并找坡，但現(xiàn)在這種材料較少，故采用加氣混凝土砌塊碎料，作保溫層并找坡，價廉物美。
4．2 防水層宜選用兩種防水材料復(fù)合使用。吳淞路工程屋面防水等級為二級，下層選用焦油聚氨脂防水涂膜，上層選用三元乙丙防水卷材。
4.3 防水層與保溫層之間可設(shè)置一層濾水層，一方面可使防水層與保溫層之間產(chǎn)生一個隔離層，再方面可同時造成一個集水和結(jié)凍的空間。濾水層可采用干凈的卵石或排水組合。本次吳淞路工程為節(jié)約造價省略了這一層構(gòu)造。
4，4 保溫層一般可選用擠塑聚苯乙烯保溫隔熱板。目前市場上可供選擇的品牌有德國巴斯夫(ABSF，淡綠色)、美國歐文斯科寧(0WENS CORNING，粉紅色)、美國陶氏(Dow Plastics，藍(lán)色)和臺灣的豪適板(藍(lán)色)。其中歐文斯科寧己在中國上海、南京設(shè)廠生產(chǎn)這種保溫隔熱板，而陶氏是全球最大的擠塑聚苯乙烯保溫隔熱板的供應(yīng)商。這類板材具有平均的閉孔蜂窩狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因而擁有出色的保溫功能(導(dǎo)熱系數(shù)小于0.033w／mK、優(yōu)越的抗?jié)裥?吸水率小于1V01％)和高度的擠壓強(qiáng)度。保溫層厚度應(yīng)通過計算確定。保溫板宜避免直接鋪設(shè)于防水層上，否則應(yīng)向有關(guān)供應(yīng)商咨詢以證明該保溫板與卷材及其粘結(jié)劑之間不會發(fā)生化學(xué)分解。最簡單的方法是通過現(xiàn)場試驗(yàn)的辦法檢驗(yàn)之。
4．5 如因上人屋面需要，保溫板上可整澆4mm厚C20細(xì)石混凝土，內(nèi)配Ф4@150mm雙向筋，表面可粘貼廣場磚等。如僅供檢修或消防避難用屋面，則可排鋪天然石塊或預(yù)制混凝土塊：如屋面上無其他上人要求則可散鋪卵石，卵石粒徑一般為20~40mm，這種做法在歐美較為常見，保護(hù)層厚度一般可按49~78kg／m2控制。保護(hù)層與保溫板之間還應(yīng)覆蓋耐穿刺、耐腐蝕的纖維織物一層。吳淞路工程的保護(hù)層采用預(yù)制混凝土塊與卵石組合鋪設(shè)。其設(shè)計出發(fā)點(diǎn)是：解決檢修通道問題，便于控制卵石厚度，以及組織構(gòu)圖效果，創(chuàng)造第五立面的肌理效果。
倒置式屋面的一些設(shè)計體會。旨在通過工程小結(jié)，整理設(shè)計思路，提高設(shè)計水平。
