对植物根系破坏防水系统的探讨

对植物根系破坏防水系统的探讨种植屋面或地下工程的防水遇到的最大难题是植物根系对防水材料的破坏，由其是种植屋面、地下车库等。特别要求这些工程的防植物根穿能力更强，因为植物的复杂根系会产生巨大的破坏力，从而导致整个屋面防水系统的崩溃。如何保护结构层不被植物根穿，需要在防水系统中加入质量可靠的防根穿透的防水材料。种植屋面有着非常悠久的历史，可追述到2600多年前古巴比伦王国的空中花园，但在上个世纪80年代中期以前，绝大多数人们对于屋面的认识仅限于保温、美观的一种构造，被人们通常设计成厚、重而又必不可少的其它结构的存在。随着人们对屋顶绿化的生态学功能的熟悉和了解，在近十几年中屋面种植技术已经有了很大的发展，越来越多的绿色植物出现在屋顶以及附属建筑物的顶层。德国、日本等西方发达国家都以不同的技术手段和方法来有效确保屋面种植的推广和实施。种植屋面技术在我国还很不成熟，无论是材料、施工以及相关的法律法规方面和一些发达国家相比还有较大的差距。本文就植物根系破坏防水系统、防水体系要有根拦阻能力，并在地下工程和种植屋面得到应用。植物根穿透防水系统的机理植物根系的生长都具有向水性和向下性，在生长的过程中对处于下部的防水层产生巨大的压力都是很正常的。大多植物的根分为须根系和直根系。直根系还分主根和侧根，如下图：图1植物根系图：那么植物有是如何破坏防水层又进一步渗透到结构层并使结构渗漏呢？植物的根系大多复杂而庞大，即使是普通的草本植物也是如此。直根系：有明显发达的主根和侧根之分的根系，主根由胚根发育而成的根。侧根是由主根上分支出来的较发达的根。这种根系对防水层破坏力较强。须根系：没有明显主侧根之分的根系。植物根穿透防水层的机理为：沥青基防水卷材由SBS或APP改性沥青涂层及胎基（聚酯胎、玻纤胎或复合胎）构成。沥青中含有一种植物亲和物质——蛋白酶，该种物质对植物来讲是一种营养物质，当植物根系接近该种物质后，根系会穿入沥青来吸收该成分，而普通的防水卷材胎基对植物根系的抵抗能力近乎为零，结果导致在常规改性沥青防水系统的种植屋面中防水系统的破坏。很显然，常规改性沥青防水系统不具备植物根系生物阻拦及机械阻拦。常规防水系统在植物根系面前是很脆弱的。下面是植物根系对建筑结构的破坏实物图片，见图2、3图2图3在没有根阻措施的情况下，植物根系会扎入屋面突出物（如电梯井、通风孔、地下车库等）的结构层或女儿墙从而造成建筑物结构上的破坏。这种破坏不仅破坏了防水层造成漏水还破坏了钢性结构的应力，修复需要更多的维修费用，而且如果不及时补救，将会危及整个建筑物的安全使用防止植物根穿、根阻作用原理1、将抑制植物根生长的生物添加剂加入到防水材料的沥青涂层中，利用添加剂与植物根的生化反应，使植物根在生长到涂层时，在添加剂的作用下角质化，从而达到抑制植物根继续生长的目的。通过对国外根阻系列产品研究发现，在弹性沥青涂层中（SBS、APP）加入可以抑制根生长的生物添加剂，来作用于根阻是较理想的有效方法。沥青是比较柔软的材料，很容易与添加剂融合，当根的尖端生长到涂层时，根在添加剂的作用下角质化，不会继续生长以至于破坏下面的胎基，从而使卷材还可以继续发挥防水功能。充份考虑到植物根是植被的生命，涂层上部未被角质化的根系会自动生成转向发展。防水系统加入生物添加剂达到植物根穿、根阻，实际上是对防水体系的化学保护。在防水材料中使用氟乐灵（茄科宁特福力氟特力），达到抑制根系在防水层中亲和蛋白酶，并穿透防水层。氟乐灵是一种锄草剂，是一种芽前土壤处理剂，不易在土层中移动，易挥发易光解水溶性极小。氟乐灵可抑制分生组织细胞的分裂，使根系遇到含添加剂的防水材料后停址生长，接触到含氟乐灵物质的防水层时根脚逐步角质化，防水层就得到了保护。氟乐灵对人蓄和鸟类低毒对鱼类高毒。但在水中的溶解度很低，易被吸附到土壤和有机质中。氟乐灵溶水后不易电解，呈中性，但易被微生物降解，不会硬响屋面植物的下茬种植生长。据以上特性氟乐灵是一种较为理想的防根刺添加剂。经国外二十多年的使用，未发现明显的污染问题。对生物链延伸发展还有做进一步观察和分析。国外有人还研究发现氟乐灵的使用效果与温度有关，12℃以下时没有作用，25℃时作用明显。当防水层药物浓度达到一定值，才能起到应有功效，防根穿表层最小浓度为5×10-6。由于氟乐灵较长的半衰期，通常150－180天（地表），依据防水根阻材料的抗根穿能力和时效性土壤与防根刺层结合面的半衰期大约450~600d。根阻用化学添加剂在防水材料中应用不适用高温下混合，混合搅拌温度应低于170℃，在涂料中使用，不适合水性涂料。加入生物添加剂的成品卷材或涂料应在72小时内使用。用氟乐灵作为根阻添加到沥青中其使用量应在1×1000mm2为28g氟乐灵。可依据使用环境的湿度、温度和年限确定添加比例，得到理想的根阻效果。药量浓度过低起不到应有的功效，浓度过高可能污染环境和建筑结构，同时导致植物的生理变化。当种植面土壤含水过低抗根刺的作用效果不明显，排水不畅水分过大其根阻效果同样不好。使用氟乐灵要注意光解作用，湿度大温度高光解越明显，低温状态下，又表现了这种物质有很强的光稳定性。2、将防水材料的胎基用铜蒸汽处理，不但使胎基具有了一定的机械阻拦功能，而且同时还利用了铜离子的特性（Cu2++2NH3·H2O＝Cu(OH)2↓+2NH4+）--植物根系遇到金属铜离子会改变根的生长方向，铜离子是由铜原子失去最外层的两个电子得到的显正2价,书写为Cu2+使得植物根不会再向下生长，从而达到阻止植物根继续穿透胎基下表面的沥青涂层的目的。在植物生长过程中,根系不仅从环境中摄取养分和水分,同时也向生长介质中分泌质子,释放无机离子,溢泌或分泌大量的有机物。这些物质和根组织脱落物一起统称为根产物(rootproducts),即根分泌物。很久以前人们就观察到根系分泌物对邻近植株的促生和抑制作用等。因此将防水材料的胎基用铜蒸汽处理使胎体获得铜离子，利用铜离子自身性质特点与土壤中植物根系分泌的有机物产生抑制现象。3、金属复合胎防水卷材的坑根穿能力极强，特别是在重型绿化屋面上应用，其作用相当明显。用铜蒸汽处理过的胎基复合01号铜箔(铝箔)或做基材生产改性沥青卷材,胎基具有了一定的机械阻拦能力，并能使植物根系转向。防水卷材基衬用金属胎同铜蒸汽处理后玻纤胎体复合生产改性沥青卷材，不但使胎基坚固，而且它经国外专家研究实践证明，植物根系遇到金属铜离子会改变生长方向，从而使植物根系不会继续向下生长，复合胎基本身也具有根阻功能，同时在改性沥青中加入可以抑制根生长的生物添加剂，在重型绿化屋面的防水体中使用的防水卷材铺覆面上涂涮一层含氟乐灵抗根穿涂料，这就给花园屋面的防水上了三保险。验证与实验用于种植屋面的防水卷材或涂料不仅要满足不同屋面规定的材料指标，同时还要具备根阻拦性能。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。根阻拦试验应该至少在供热的温室里进行2年或者在通畅的玻璃大棚中进行4年，以确定其是否具有根阻拦的作用。将具有多种搭接形式的实验卷材放进6个试验箱中（内部尺寸应至少为800×800×250mm）。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。试验结果可在测试时间到达后将植物挖出，然后直接对容器中的卷材进行观察和分析而得出。防水卷材要通过根阻拦试验，在任何情况下都不允许植物根直接穿透防水卷材；对于加入添加剂的卷材，不允许在卷材表面、边缘以及搭接部位的幼根穿入。在有多层卷材时，不允许植物根穿入专门设置的植物根阻拦层中。只确认材料具有根阻拦性能，才能在工程中安全地使用。验证数据处理。（1）根系的平均长度：（2）排除非实验因素的干扰。（3）根系转向规律性（4）根系穿透率及穿透能力等。结论1、在种植屋面防水工程中，植物根穿透防水层是造成屋面防水失败的重要原因即便是一些草本植物，其根系产生的破坏力也是不容低估。2、植物根系的生长能力极强，生长的深度也超乎我们的想象。必须认识到，在种植屋面中使用根阻拦防水材料是十分必要的，国外对于这类材料的研发和使用已经有几十年的历史，我国的防水企业可以参考和借鉴；3、必须采用经过验证的植物根阻拦材料才能完成植物根系的阻拦，而且这种材料还要具有生物阻拦及机械阻拦的双重特性。就根阻拦材料而言，由于它必须具备防水和防根穿透的双重性能。种植屋面是一个系统，各部分都需要有机的结合，当植有竹子及芦苇时还需要应用更完善的保护才能保证种植屋面防水的安全性。XXXXXXXXXXXX有限公司2009年8月