16-7 屋面保温和架空隔热

16-7屋面保温和架空隔热我国保温材料发展缓慢，20世纪70年代前一直使用水泥加发泡剂制成的泡沫混凝土和性能差、密度大的炉渣。20世纪70年代后期才开始生产密度低、导热系数小的膨胀珍珠岩和膨胀蛭石，很快得到普遍推广。后来又逐步开发岩棉，微孔硅酸钙，加气混凝土等。这些松散材料强度低，常常采用水泥作为胶结材料，现场拌制浇筑。由于这些材料吸水率极高，一般能达到百分之几百，一旦浸水，不但不能保证保温功能，还会导致防水层起鼓，后来又开发出憎水珍珠岩制品，乳化沥青珍珠岩，或将屋面做成排汽屋面，但始终无法解决它本身高吸水率这一致命的弱点。直到20世纪90年代中期，由于我国化工工业的发展，聚苯乙烯泡沫板，硬泡聚氨酯和泡沫玻璃的出现，才彻底地解决了保温材料不吸水（低吸水率）这一困扰人们几十年的难题。这三种材料表观密度小、吸水率低、导热系数小、强度高、耐久性好，尤其是属于无机材料的泡沫玻璃和挤出式聚苯乙烯泡沫板，已成为我国较理想的建筑保温材料，同时也使倒置式屋面这一优越的屋面构造形式成为现实。使高吸水率的保温材料使用受到一定限制和逐步被淘汰，排汽屋面这种构造复杂，施工繁琐的工艺也可以不予采用了。架空隔热屋面是在平屋面上用砖墩支承钢筋混凝土薄板或粘土烧制的薄砖（称大阶砖）形成隔热层，利用架空的板（砖）形成空间通道，一方面避免太阳直接照射屋面，使屋面表面温度大为降低，减少热量向室内传导，另方面利用沿海多风特点（尤其在傍晚时）形成对流将热气从板下带出，有利于屋面热量的散发，降低屋面和室内的温度。起到白天隔热、晚上散热的作用。它要求采用平檐口，架空墩砌成条形，成为通风道，不让风产生紊流。屋面过大，宽度超过10m时应在屋脊处开孔架高，形成中部通气孔，称为通风屋脊。架空隔热是一种自然通风降温的措施，它适用于无空调要求而炎热多风地区屋面。近年来由于人们生活水平提高，空调使用增多，加上国家对节能的重视，许多建筑屋面采用了保温层，它既适于冬天防止室内空调热量外传，也防止夏天空调冷气外传、室外高温传到室内。同时由于架空板的粗制滥造，在城市造成极差形象，所以架空隔热屋面渐渐在减少，目前在某些地区既设置保温层，又设置架空隔热层，有些经济条件较差地区尚只采用架空隔热屋面。16-7-1保温隔热材料性能及要求保温材料既起到阻止冬季室内热量通过屋面散发到室外，同时也防止夏季室外热量（高温）传到室内，它起到保温和隔热的双重作用，有人称之谓“绝热”。如今室内空调普及，冬天要防止热量散发，夏天要防止冷气向室外传导，以减少能源的消耗，所以提高建筑工程的保温、隔热性能，节约能源是国家的一项重要国策。16-7-1-1保温材料的种类我国目前屋面保温层按形式可分为松散材料保温层、板状保温层和整体现浇保温层三种：按材料性质可分为有机保温材料和无机保温材料；按吸水率可分为高吸水率和低吸水率保温材料，见表16-83。保温材料主要由表观密度、导热系数和含水率三项指标控制，此三项指标相互影响，表观密度大，导热系数值就大、保温性能就差；含水率大，导热系数值也大、保温性能也差，所以保温材料在一定强度情况下，表观密度小、导热系数值小、含水率低，则保温材料为优。保温材料分类及品种举例表16-83分类方法类型品种举例按形状划分松散材料炉渣，膨胀珍珠岩，膨胀蛭石，岩棉板状材料加气混凝土，泡沫混凝土，微孔硅酸钙，僧水珍珠岩，聚苯乙烯泡沫板，泡沫玻璃整体现浇材料泡沫混凝土，水泥蛭石，水泥珍珠岩，硬泡聚氨酯按材性划分有机材料聚苯乙烯泡沫板，硬泡聚氨酯无机材料泡沫玻璃，加气混凝土，泡沫混凝土，蛭石，珍珠岩按吸水率划分高吸水率（＞20%）泡沫混凝土，加气混凝土，珍珠岩，憎水珍珠岩，微孔硅酸钙低吸水率（＜6%）泡沫玻璃、聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯导热系数λ是保温材料的一个主要热物理指标，该指标表明材料传递热量的一种能力，常用“λ”表示，其单位为W/m·K（瓦特/米·开尔文），即在一块面积为1m2、厚度为1m的壁板上，板的两侧表面温度差为1℃，在1h内通过板的热量。它表示材料在稳定传热状况下的导热能力，显然λ值愈小，保温性能就愈好。它与材料的成分、密度和分子结构有关。但即使是同一种材料，因其工作条件的温度、湿度不同，其导热系数也随着变化，尤其是材料的湿度，对导热系数的影响极大。导热系数与材料的表观密度有直接关系，保温材料是由材料骨架和孔隙中的空气所组成，所以材料的表观密度和孔隙率有关，当材料固体物质和相对密度一定时，孔隙率越大，表观密度就越小。一般讲，表观密度小的，其导热系数就比较小，材料越密实，导热系数愈大。当表观密度低于某个极限时，导热系数反而增大，这是由于孔隙过大甚至相互串通使对流换热加强的缘故，如铺设在密闭屋面中的矿棉、岩棉板等，因压缩后导热系数将从原来的0.07增加到0.105，即增大50%左右，因此保温材料有一个最佳表观密度。导热系数与含水率成线性关系，材料受潮后，其孔隙中即存在水蒸气和水，而水的导热系数（λ＝0.67）比静态空气的导热系数（λ＝0.03）大20多倍，因此材料的导热系数也必然增大。若材料孔隙中的水分受冻成冰，冰的导热系数（λ＝2.67），约相当于水的导热系数的4倍。则受冻材料导热系数就更加增大。所以材料的导热系数是随其含水率增大而增大。根据试验，一般材料当含水率增加1%（重量），其导热系数则相应增大5%左右；而当材料含水率从干燥状态增加到20%时，其导热系数几乎增大一倍。还需指出：材料在干燥状态下，其导热系数是随温度的降低而减小；而材料在潮湿状态下，当温度降低到0℃以下，其中水分冷却成冰，冰的导热系数约为水的导热系数4倍，则材料的导热系数必然增大。所以当成分、表观密度和结构等条件完全相同时，多孔材料的导热系数，随着平均温度和湿度的增大而增大，随着温湿度的减少而减少。16-7-1-2常见保温材料性能常见保温材料性能见表16-84。保温材料性能表表16-84序号材料名称表观密度导热系数强度吸水率使用温度（kg/m3）（λ）（MPa）（%）（℃）1松散膨胀珍珠岩40~2500.05~0.07-250-200~8002水泥珍珠岩1：85100.160.5120~220-3水泥珍珠岩1：103900.160.4120~220-4水泥珍珠岩制品1：85000.08~0.120.3~0.8120~2206505水泥珍珠岩制品1：103000.0630.3~0.8120~2206506憎水珍珠岩制品200~2500.056~0.080.5~0.7憎水-20~6507沥青珍珠岩5000.1~0.20.6~0.8--8松散膨胀蛭石80~2000.04~0.07-200-200~10009水泥蛭石400~6000.08~0.140.3~0.6120~22065010微孔硅酸钙2500.06~0.070.58765011矿棉保温板1300.035~0.047--60012加气混凝土400~8000.14~0.18335~4020013水泥聚苯板240~3500.09~0.10.330-14水泥泡沫混凝土350~4000.1~0.19---15模压聚苯乙烯泡沫板15~300.04110%压缩后0.06~0.152~6-80~7516挤压聚苯乙烯泡沫板≥320.0310%压缩后0.15≤1.5-80~7517硬质聚氨酯泡沫塑料≥300.02710%压缩后0.15≤3-200~13018泡沫玻璃≥1500.068≥0.4≤0.5-200~500注：15~18项系独立闭孔、低吸水率材料。16-7-1-3保温材料的贮存保管1．进场的保温材料应对密度、厚度、形状和强度进行检查，松散材料尚应进行粒径检查，施工时还应检查含水率是否符合设计要求。2．保温材料储运保管时应分类堆放，防止混杂。并应采取防雨、防潮措施。块状保温板搬运时应轻放、防止损伤断裂、缺棱掉角，保证外形完整。16-7-1-4架空隔热制品的质量要求1．非上人屋面的豁土砖强度等级不应低于MU7.5；上人屋面的粘土砖强度等级不应低于MU10。2．混凝土板的混凝土强度等级不应低于C20，板内宜加放钢筋网片。16-7-2保温层构造及材料选用1，保温屋面的构造见图16-53，架空隔热屋面的构造见图16-54。图16-53保温屋面构造（a）倒置式屋面构造；（b）正置式屋面构造图16-54架空隔热屋面构造2．屋面保温层应选用表观密度小、导热系数小，吸水率低和憎水性的保温材料，尤其在整体封闭式保温层和倒置式屋面必须选用吸水率低的保温材料。3．屋面保温材料的强度应满足搬运和施工要求，在屋面上只要求大于等于0.1MPa的抗压强度就可以满足。4．保温材料含水率过大不能干燥或施工中浸水不能干燥时，应采取排汽屋面做法，排汽屋面做法请参考16-1有关规定。5．保温层的厚度应根据热工计算确定，但还应考虑自然状态下保温材料含水率对保温性能降低的因素。16-7-3找平层与隔汽层施工1．屋面结构层为现浇混凝土时，宜随捣随抹找平（可加水泥砂浆），结构层为装配式预制板时，应在板缝灌掺膨胀剂的C20细石混凝土，然后铺抹水泥砂浆，找平层宜在砂浆收水后进行二次压光，表面应平整。2．隔汽层可采用单层卷材或涂膜，卷材可采取空铺法，其搭接宽度不得小于70mm，搭接要严密；涂膜隔汽层，则应在板端处留分格缝嵌填密封材料，采用沥青基防水涂料时，其耐热度应比室内或室外的最高温度高出20~25℃，隔汽层在屋面与墙面连接处应沿墙面向上连接铺设高出保温层上表面不得小于150mm。16-7-4松散材料保温层施工松散保温材料主要有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、工业炉渣等。工业炉渣由于堆积密度大、保温性能差，逐渐被新型保温材料所代替，而膨胀珍珠岩和膨胀蛭石有其堆积密度小、保温性能高的优越性能，但当松铺施工时，一旦遇雨或浸入施工用水，则保温性能大大降低，且容易引起柔性防水层鼓泡破坏，所以在干燥少雨地区尚在应用，而在多雨地区已很少采用了。同时，松散保温材料施工时，较难控制厚薄匀质性和压实表观密度。1．松散材料保温层应干燥，含水率不得超过设计规定，否则应采取干燥措施或排汽措施。2．松散材料保温层应分层铺设，并适当压实，每层虚铺厚度不宜大于150mm；压实的程度与厚度应经试验确定；压实后不得直接在保温层上行车或堆放重物。3．保温层施工完成后，应及时进行下道工序，抹找平层和防水层施工。雨季施工时，应采取遮盖措施，防止雨淋。4．为了准确控制铺设的厚度，可在屋面上每隔1m摆放保温层厚度的木条作为厚度标准。5．下雨和五级风以上不得铺设松散保温层。6．铺抹找平层时，可在松散保温层上铺一层塑料薄膜等隔水物，以阻止砂浆中水分被吸收，造成砂浆缺水，强度降低，同时可避免保温层吸收砂浆中的水分而降低保温性能。16-7-5板状保温材料施工板状保温材料有水泥、沥青或有机材料作胶结料的膨胀珍珠岩、蛭石保温板、微孔硅酸钙板、泡沫混凝土、加气混凝土和岩棉板、挤塑或模压聚苯乙烯泡沫板、发泡聚氨酯板、泡沫玻璃等。其中泡沫混凝土、加气混凝土等表观密度大、保温性能较差。目前生产的有机或无机胶结料憎水性膨胀珍珠岩和沥青作胶结料的膨胀珍珠岩、蛭石具有一定的憎水能力，吸水率在50%以下。聚苯乙烯泡沫板、泡沫玻璃和发泡聚氨酯吸水率低、表观密度小、保温性能好，应用越来越广泛。1．铺设板状保温材料的基层应平整、干净、干燥。2．板状保温材料不应破碎、缺棱掉角，铺设时遇有缺棱掉角破碎不齐的，应锯平拼接使用。3．干铺板状保温材料，应紧靠基层表面，铺平、垫稳，分层铺设时，上下接缝应互相错开，接缝处应用同类材料碎屑填嵌饱满。4．粘贴的板状保温材料，应铺砌平整、严实，分层铺设的接缝应错开，胶粘剂应视保温材料的材性选用，如热沥青胶结料、冷沥青胶结料、有机材料或水泥砂浆等。板缝间或缺角处应用碎屑加胶料拌匀填补严密。16-7-6整体保温层施工整体保温层目前有水泥膨胀珍珠岩、沥青膨胀珍珠岩及膨胀蛭石、硬泡聚氨酯等。现浇水泥膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石无憎水性能，含水率很大，施工后水分很难蒸发，应做排汽屋面，而且水分排出过程很长，保温效果大大降低。而硬泡聚氨酯施工时的平整度难以保证，施工工艺较复杂，所以性能虽优，但全面推广