1、 保温屋面裂缝成因与实例分析_ 上海地杰置业有限公司第 1 页 共 6 页 保温屋面裂缝成因与实例分析荣光美(上海地杰置业有限公司)摘要 根据传统的保温屋面裂缝成因的分析,结合地杰国际城项目特点,采取相应预防技术措施,保证工程质量。关键词 保温屋面；裂缝成因；预防措施传统的保温屋面（又称暖屋面）具有构造简单、造价低、施工维修方便等优点。但由于保温材料的外侧还有一层不透气的防水材料，不利于水蒸汽的扩散，且会降低屋面热工性能，减少防水层的使用年限。近二十年来，在保温屋面施工中已普遍采用排汽的构造形式，因而卷材防水层的鼓泡问题发现甚少。然而保温屋面的开裂问题却屡见不鲜，并成为当前一个突出的难点。其中
2、建筑防水工程质量低劣，是造成防水工程渗漏的直接原因，据权威机构调查，全国每年有 2.4亿 m2 的油毡和 27 万吨沥青用于修补屋面防水层，全国每年用于建筑防水工程的维修费用在 12 亿元以上。造成防水工程渗漏的原因很多，材料质量、施工技术、设计水平、管理维护等是影响建筑防水工程质量的重要因素。要提高防水工程的质量，应以材料为基础，以设计为前提，以施工为关键，并加强管理维护，对防水工程进行综合治理。九十年代初，我国建设部曾对全国近 100 个大中城市的住宅建筑工程的渗漏情况进行了随机抽样调查，共抽检 2072 栋房屋建筑，建筑面积 797.7 万 m2，发现屋面渗漏的有 725栋占抽检总数的
3、35%。在被调查时的大中城市中各抽检 20 个工程，其中无一渗漏的仅一个城市。而被抽检的工程中全部都存在着不同程度的渗漏的却多达 14 个城市。在调查并发现渗漏的工程中，以采用涂膜防水的渗漏率最高（占涂膜防水工程总数的 44.3%） ；其次，是刚性防水和卷材防水，其渗漏率分别为 38.7%和 31.4%，导致屋面渗漏的主要原因是材料方面占 2022%，设计方面占 1826% ，施工方面占 4548，管理维护占 615%。 由此看来，造成屋面渗漏的因素很多，其中防水施工和材料选用占的比例较大，这就要求我们在施工过程中不但要按屋面工程技术规范 （GB50207-94）的要求规范施工，而且要大力推广
4、积极采用防水新技术、新材料、新工艺。 1 防水屋面的基本要求 1.1 屋面防水等级和设防要求 屋面工程应根据建筑物的性质、工程特点、重要程度、使用功能要求、地区自然条件以及防水层耐用年限等，将屋面防水分为四个等级，并按屋面防水等级的设计要求，进行屋面防水工程的施工，屋面防水等级和设防要求是防水设计和施工人员的技术指南。1.2 对屋面防水基层的要求 平屋面的排水坡度为 23%，当坡度为 2%时，宜选用材料找坡；当坡度为时，宜选用结构找坡。天沟、檐沟的纵向坡度不应小于 1%，沟底落差不得超过 200mm。水落口周围直径 500mm 范围内坡度不应小于 5%，水落管径不应小于 75mm，一根水落管的
5、屋面最大汇水面积宜小于 200m2。 1.3 对屋面施工前的技术准备 保温屋面裂缝成因与实例分析_ 上海地杰置业有限公司第 2 页 共 6 页 屋面工程施工前，施工单位应组织技术管理人员会审屋面工程图纸，掌握施工图中的细部构造及有关技术要求并根据工程的实际情况编制屋面工程的施工方案或技术措施。 1.4 对施工人员及施工程序的要求 屋面工程的防水必须由防水专业队伍或防水工施工，严禁没有资质等级证书的单位和非防水专业队伍或非防水工进行屋面工程的防水施工，施工中应按施工工序、层次进行质量检查，合格后方可进行下道工序、层次的作业。 1.5 对屋面工程的材料的质量要求 屋面工程所采用的防水材料应有材料质
6、量证明文件,并经指定质量检测部门认证,确保其质量符合屋面工程技术规范 （GB5020794）或国家有关标准的要求。材料进入施工现场后,施工单位应按规定取样复检,经复检合格,提出复检试验报告方可在防水工程中应用,严禁在工程中使用不合格的防水材料. 2 防水材料 2.1 防水卷材是建筑材料中的主导产品占防水材料总量的 80%左右,它包括沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材与合成高分子防水卷材等三大系列产品卷材适应于防水等级一至四级的工业与民用建筑工程的屋面防水，主要代表产品：沥青防水卷毡、SBS、APP 汉性沥青防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材、氯化聚乙烯一橡胶共防水卷材。 2.2 防水涂料具有对形
7、状复杂、变截面以及设施较多的屋面，容易施工并能形成连续、弹性、无逢、整体防水层的特点。主要代表产品：1、溶剂性高聚物改性沥青防水涂料；2、聚氨脂防水涂料。 3 屋面工程防水设计与细部构造 3.1 严格按照现行技术标准及环境条件选材，确保屋面防水的耐久年限，如在热带和亚热带地区最高气温较高，而最底气温都在 0以上,故应选用耐热度较高;90以上,和柔性度也较高的 APP 改性沥清防水材料等;而在寒带地区及气温较低的地区 ,最低气温可达38 左右,因此选用柔性温度在20以下的 SBS 改性沥青防水材料、合成高分子防水材料等 ,对受振动、易变形的屋面，应选用拉伸强度较高、延伸率较大的聚酯改性沥青防水卷
8、材或合成高分子防水卷材等。 3.2 应采用多道设防、复合防水和防排结合、综合治理的做法。 3.2.1 多道设防，复合防水。一方面是指屋面防水等级为、级的多道设防时，应采用多道卷材或卷材涂膜、刚性防水复合使用，并应将耐老化、耐穿刺、抗拉强度较高的防水材料置于防水层的表面；另一方面是指屋面防水等级为 级的一道防水层设防时在管子根、水落口杯周围以及泛水节点、卷材收头等容易渗漏的薄弱部位，应采用密封材料防水涂料或卷材等组成多道设防的局部补强附加层。这种多道设防与复合防水的做法，能够充分地发挥各道防水层既相互独立，又相互依托，扬长避短的作用，以达到提高防水工程质量和延长防水层使用年限。 3.2.2 防排
9、结合，即采取以防为主，以排为辅，这是屋面工程防水设计一项重要原则。屋面工程的防水设计如果坡度不够，水落口布置部位不妥和数量不够，管径偏小，以及天沟、檐沟宽度不够，都会造成排水不畅，极易造成屋面局部积水，长久以来，防水层处于干湿、冻融交替作用下，势必造成防水层破坏，也可由于屋面积水，引发墙面连带渗漏。 保温屋面裂缝成因与实例分析_ 上海地杰置业有限公司第 3 页 共 6 页 因此，住宅工程的屋面防水设计也应遵循：“多道设防、复合防水、防排结合”的原则，采取综合治理的途径。如何彻底的解决好住宅工程屋面防水的渗漏问题，不但要求我们认真贯彻执行“屋面工程技术规范”，把好防水材料质量关，最重要的是要我们
10、不断提高施工水平和管理水平。本文通过调查研究，结合工程实例的验算，说明保温屋面的开裂主要是由屋面构造设计不合理和施工方法不当造成的。现将影响防水工程质量的因素分析如下：一、材料方面的因素 防水材料的质量好坏，是能否搞好防水工程的基础。而目前国内的防水材料的品种、规格较多，产品质量各异，而目前国内的防水材料市场又比较混乱，不少劣质防水材料充斥市场，如将不合格的防水材料使用到防水工程上，必将严重降低防水工程质量。以纸胎油毡和防水涂料质量情况来分析，可以看出：1.石油沥青纸胎油毡中的原纸质量下降。50 年代的原纸中废旧布浆含量较多，并含有一定数量的粗毛，而现在多用废纸和草浆，使油毡的拉伸强度降低，延
11、伸率减小，含水率增加，质量下降。2.原纸密实度增加，吸油率降低。浸油率由 140160下降到 115以上，由于沥青浸不透原纸，易造成油毡脱层、腐烂。3.石油沥青质量不好。60 年代以后，使用了含蜡量、含硫量较多的国产石油沥青生产油毡，导致油毡老化性能差，易流淌和脆裂，且沥青中的石蜡具有迁移性，易使油毡防水层逐渐失去粘结力，造成防水层翘边、脱落。4.防水涂料质量低。尤其是一些生产防水涂料的乡镇企业技术力量薄弱，生产设备落后，操作工艺原始，使用的原材料杂乱无控，多数产品质量低劣。据有关部门对 3 个生产塑料油膏的厂家进行抽查，只有一个厂家生产的塑料油膏是合格的，合格率仅占 14.3。如将这些不合格
12、的防水材料应用到防水工程上，必然会严重降低防水工程的质量。二、设计方面的因素 建筑防水工程的防水设计至关重要，是能否确保工程质量的前提。但是我国目前正在防水工程设计方面存在以下问题：1.我国长期以来没有制定防水工程的设计规范，设计人员无规范可遵循，各种不同类型、不同使用功能的建筑应如何进行防水设计，采用何种防水材料，有哪些具体的技术要求，均没有明确的规定。2.设计人员对现代防水知识淡薄，对新型建筑防水材料的性能、适用范围、使用条件等不甚了解，不能根据建筑物的具体情况，正确选用防水材料，不是因循守旧，就是因选材不当而造成渗漏或浪费。3.1958 年以来，大多数屋面防水工程为 350 号油毡二毡三
13、油的简易防水做法，从而降低了屋面防水工程质量，由历次调研中可以发现屋面渗漏现象明显增加。4.屋面节点构造大多内容陈旧，仍沿用五六十年代的做法。如油毡收头处理沿用下木砖、钉木条的做法，常因风吹、日晒、雨淋，出现翘曲、变形、腐烂，造成冷水节点破坏，导致屋面渗漏。5.有的建筑物设计施工时屋面整体刚度不够，因变形较大时而产生裂缝；有的屋面坡度过小、排水管数量不足或口径过小、排水路线过长，使屋面积水而造成渗漏。三、施工方面的因素 通过对房屋渗漏事故的调查分析表明：施工方面的因素是造成房屋渗漏的主要原因。如果有合格的防水材料，优秀的房屋防水设计，但施工不认真，施工质量低劣，仍然会使房屋发生渗漏。因此，确保
14、施工质量，是提高房屋防水质量的关键。造成施工质量低劣的因素主要有：1.缺乏防水专业施工队伍，甚至使用丝毫不懂防水技术的工人去进行房屋防水施工操作，其后果必然导致防水工程的失败。2.对防水施工工序的质量控制及管理不重视，找平层和防水层操作马虎，未按设计图纸和施工技术规范进行施工和分工序、分层次进行验收，尤其是对节点部位处理不认真，留下了渗漏的隐患。3.对于石油沥青油毡屋面使用现场熬制的玛蹄脂质量不合格；事先未做配合比试验或未按保温屋面裂缝成因与实例分析_ 上海地杰置业有限公司第 4 页 共 6 页 配合比准确计量；熬制温度过度，油份挥发过多，沥青容易老化；使用了高蜡沥青，而又未进行脱蜡处理等。4
15、.由于抢工期、赶进度，找平层未干就急于铺设防水层，而又未采取排汽屋面等有效措施，致使防水层出现起鼓、脱层、腐烂和渗漏。5.涂膜防水施工时，则往往因涂膜厚度不均匀或涂膜过薄而导致防水失败。又如有些施工单位为了拿到工程，尽量压低造价，而使用一些固含量偏低的防水涂料。6.刚性屋面振捣不密实、养护不好、厚度不足，混凝土中各种砂石料比例处理不当；防水层下的隔离层未做好，不起隔离作用；分格缝设置位置欠妥，密封材料嵌填认真、不严密等，均会造成刚性防水层的渗漏。四、管理维护方面的因素 工程竣工交付使用后，必须做好房屋工程的管理维护工作。如果管理维护不好，既便是材料、设计、施工都是优质的，还会因管理维护不善而造
16、成屋面渗漏。因管理维护不好而造成渗漏的原因有以下一些：1.房管部门无专人对屋面工程进行定期检查，对一些局部出现的缺陷未及时进行处理，天长日久导致缺陷扩大、裂缝发展、节点破坏，屋面渗漏。2.屋面无人定期清扫，疏通天沟、檐沟和排水口。水落管堵塞，屋面长期积水，使防水层脱层、腐烂。有的屋面因长期不清扫，植物滋生，植物的根茎扎入防水层中，而使防水层破坏。3.近年来不少工程交付使用后，又在屋面上增设电视天线、灯箱、太阳能热水器、广告标语牌等设施，在屋面防水层上施工操作，凿眼打洞，使防水层局部破坏，而又及时做好防水层。4.有的住户在非上人的卷材防水屋面或涂膜防水屋面上养殖家禽和玩耍；或在屋面上堆放杂物、垃
17、圾盖小房，长期无人过问和处理，加快了防水层的腐烂和损坏。五、提高防水工程质量的对策既然影响房屋防水工程质量的因素是多方面的，因此治理措施也应该是综合性(一)在防水材料方面在屋面工程技术规范的每一章中，对防水材料要求一节，就是由工程需的角度出发，对各种类型的防水材料的技术性能提出了要求，规定只有满足这些要求，才允许在屋面防水工程中使用。并且规定所用的防水材料必须经过各省、自治区、直辖市建设主管部门所指定的检测单位抽样检验认证的产品才允许进入“市场”。同时，为了控制进入“现场”的防水材料质量，规定要由施工单位按新规范的项目抽样复试。这样才能较有效地防止不合格的防水材料流入“市场” 和“ 现场 ”。
18、如一经发现不合格的防水材料已进入现场，则决不允许使用到建筑防水工程上。(二)防水设计方面为了使设计人员在进行屋面防水设计时有所遵循，新规范针对各种不同的屋面工程的每一章中都有“设计要点” 和“ 细部构造 ”二节。同时，在新规定中还规定设计人员“ 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，重要部位应有详图”。对屋面排水系统、保温隔热系统也应通过计算确定，而不能像过去那样凭经验或写上“二毡三油”几个字就完事。(三)施工质量方面新规范在每一章中都规定了每种屋面防水施工的技术要求和应达到的质量标准。对施工单位规定了在防水工程施工前应通过图纸会审，掌握施工图中的细部构
19、造及有关技术要求，并应编制好防水工程的施工方案或技术措施。而且对防水施工队伍和操作工人的资质也做出了规定，要求“屋面防水工程必须由专业的防水队伍或防水工施工。严禁非防水专业队伍或非防水工进行屋面防水工程的施工”。并强调防水工程施工中，应按施工工序、层次进行检验，合格后方可进行下道工序、层次的作业。同时在新规范中还规定了防水工程质量验收标准和检验方法，对屋面防水工程的施工质量进行控制。只有设计、材料、施工、管理维护各个环节都作好了，才能保证和延长建筑防水工程的使用年限。保温屋面裂缝成因与实例分析_ 上海地杰置业有限公司第 5 页 共 6 页 1 工程实例上海地杰国际城为钢筋混凝土剪力墙结构住宅，
20、建筑面积 130000，其中屋面施工面积约为 95000。该工程屋面构造为：120厚钢筋混凝土结构层100厚预制水泥膨胀珍珠岩块保温层20厚 1：2.5 水泥砂浆找平层1.0厚三元乙丙橡胶防水卷材（简称EP0DM 防水卷材） 。屋面坡度为 2%。该屋面保温材料铺贴与水泥砂浆找平层于 11 月下旬施工，防水卷材的铺贴时间为 12 月中旬。保温层与找平层内，每 6000纵横设置排汽道（槽） ，并在交叉处按设计要求设砖砌排汽孔。卷材与找平基层的结合则采用全粘贴冷施工工法。调查时发现屋面上除檐口、天沟部位处外（这些部位未设保温层） ，其余平面部分的卷材防水层有许多不规则裂缝。雨后从未开裂的卷材部位上，
21、还能显示出砂浆基层上的一些裂缝形状。与此同时，从室内顶棚检查，已有不少部位发现渗漏水，个别石膏板的吊板还能见到被水穿透的小洞。发现裂缝和渗漏时间距防水施工日期约 7 个月。由于施工时采取了排水措施，因而整个屋面未见过大的鼓泡。另据有关人员反映，屋面找平层厚薄不均，曾将屋面挖开检查，个别找平层不足 10。此外根据建筑物沉降观测结果，已排除地基不均匀沉降的因素。2 裂缝原因2.1 设计不合理按设防要求，屋面须采取多道防水线，而本工程仅考虑一层橡胶卷材，标准偏低。另外在保温层下未设置隔离层，也是一个缺陷。尤其是在水泥膨胀保温层上，仅考虑 20厚水泥砂浆找平层显然太薄，无法抵御由温度热变位与干缩叠加而
22、引起的温度应力，因而造成砂浆找平层严重开裂与起壳。这是屋面构造设计不合理的典型实例。2.2 土建施工质量粗糙水泥砂浆找平层施工时水灰比太大，又未进行多次抹压，因此在基层表面留下许多抹刀痕迹。由于砂浆找平层厚薄不均，加上过稀的水泥砂浆初期干缩过大，也是促成砂浆表面众多裂缝的原因之一。2.3 防水层施工方法欠妥2.3.1 对基层缺陷未进行处理如上所述，砂浆找平层存在严重开裂与起壳等质量问题。但在卷材防水层铺贴前，对已经发现的质量问题，未作必要的修补，成为防水层开裂与渗漏的隐患。2.3.2 找平层未充分干燥即铺贴卷材经查阅施工日志，卷材防水层铺贴与砂浆找平层相隔时间为 10-15 天。当时适值冬季，
23、气温较低。砂浆找平层内部水分不易蒸发。由于水泥砂浆类材料最终干缩度较大，且初期干缩度增长极为显著，所以在这种情况下铺贴卷材（尤其采用全粘贴冷施工工法） ，因基层的干缩影响，易引起防水层的开裂。2.4 防水卷材材性较差该工程选用 1.0三元乙丙橡胶防水卷材，其材性指标如拉伸强度仅为 7.0MP（一般大于 7 MP） ，断裂伸长率的热老化保持率为 60%（一般大于 70%） ，均小于合成高分子防水卷材的有关物理性能指标。加剧了屋面防水层的开裂与渗漏程度。3 修补方法对于卷材表面已出现开裂与渗漏的部位，可选用氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材进行补贴（宽 100） 。另外，对于基层开裂，但卷材表面尚未破损的
24、部位，用三元乙丙橡胶防水卷材补贴（宽 50） 。上述修补面积约占屋面施工面积的 1/5。4 温度变形验算通过计算可用定量方法确定屋面裂缝与渗漏的主要原因。4.1 基本原则一般建筑物的变形大体分为荷载变形和非荷载变形两大类。关于荷载变形，在建筑结构设计中已有考虑。而非荷载变形，包括温度、干缩及不均匀沉降等因素，在屋面防水工程设计与施工中，应给予充分重视。在温度变形计算方法中仅考虑由温度和材料干缩两方面的变形，这些变形如不加限制和调整，则可能导致屋面结构的开裂和渗漏。由于热胀和冷缩产生的是不断交替的变形，保温屋面裂缝成因与实例分析_ 上海地杰置业有限公司第 6 页 共 6 页 而干缩则仅出现一次，
25、是在整个一段时间内都存在着的变形。在某些情况下，由温度热变位引起的长度变化，可因材料干缩而减小。为安全起见，上述两方面的变形应该分别计算。另外，与温度变形相关，在屋面建筑设计中，尚需分析屋面与其他构件（如外墙）之间的差额变位问题。根据上述计算原则，在参考一些文献的基础上，可推导出有关计算公式。现将计算结果摘要如下。4.2 验算结果4.2.1 钢筋混凝土结构层（1） 热变位与干缩叠加：冬季 w1=-0.40/m（收缩） ；夏季 s1=-0.16/m（收缩） ；（2） 温度应力：max=-1.30MPa，与 C20 设计抗拉强度相当。4.2.2 保温找平层由于水泥膨胀珍珠岩保温材料与水泥砂浆找平层
26、是紧密相连的，故可视为一体计算。（1） 热变位与干缩叠加：冬季 w2=-0.28/m（收缩） ；夏季 w2=+0.30/m（膨胀） 。（2） 温度应力：max=-1.04 MPa0.8 MPa，大于 1：2.5 水泥砂浆设计抗拉强度（取接近 C10 混凝土的数据） 。4.2.3 差额变位差额变位即屋面板相对于保温找平层的收缩量， w=-0.11/m（冬季） ， s=-0.46/m（夏季） 。5 几点看法（1）根据德国 DIN18530 标准，最大差额变位 max 为+0.2/m，-0.4/m。显然工程实例的验算已超过上述规定，说明在夏季时屋面出现裂缝是与理论计算相符的。此外，从温度应力计算中可
27、知，屋面板混凝土（C20）温度应力为-1.30 MPa，与设计抗拉强度相当。而保温找平层的温度应力为-1.04 MPa，大于设计抗拉强度，这是屋面砂浆找平层产生严重开裂的主要原因。（2）季差额变位计算中分析，由干缩和热变位引起的尺寸变化分别为-0.34 和-0.12（/m） 。说明过大的差额变位，主要是由于混凝土的干缩而引起的。而从材料科学中得知，干缩乃是一种最终会终止的变形。对于砂浆和混凝土而言，材料干缩值在初期变化最大，而龄期 15d 前更为显著。因此今后选定卷材防水层铺贴时间时，应充分考虑这一因素。（3）传统的保温屋面虽然有明显的缺点，但如改用倒置屋面（即将保温材料放在防水层外侧） ，也
28、涉及到选择耐风雨、抗冻害、绝热性优良的保温材料，必然会增加屋面的造价。如采用双层通风屋面（又称冷屋面） ，则又带来增大屋面荷载、施工维修不便等问题。权衡利弊，目前还是要从改进屋面防水构造形式，增加防水层的保护措施（特别要防止卷材防水层直接裸露） ，选用合适的防水材料，以及根据不同的工程对象，改善施工工艺等多方面途径，来提高保温屋面的工程质量，并延长防水层的使用年限。（4）根据德国的经验，在预制保温层上做找平层时，须配置设有钢丝网配筋的混凝土（厚度大于 40） 。此时在日晒条件下，混凝土伸缩（分格）缝间距不大于 4m。这一经验与国内的实践效果是一致的。（5）根据屋面工程技术规范 （GB50207-94）表 4.3.4 的规定，对找平层的标准定得偏低，刚度不足。如在松散或块状保温材料层上，仅做一般的水泥砂浆找平层，难免会出现上述一些质量问题，影响到建筑物的正常使用。目前屋面防水的施工已趋向多元化，且大部分的防水任务土建总包单位分包给防水专业队施工。因此必须十分重视屋面基层的质量验收，以及协调好土建与防水专业队之间的工序衔接，划清双方技术职责范围。否则会引起新的质量问题而造成损失。
