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暖通設(shè)計(jì) | 屋面排汽管：為什么要做？如何做？

2023-10-26 09:45 作者:光伏設(shè)計(jì)-光伏造價(jià) 0人讀過 | 我要投稿

屋面排汽管（“排汽構(gòu)造"或“排汽屋面" ）設(shè)計(jì)是針對(duì)封閉式保溫層干燥有困難的卷材屋面采取的技術(shù)措施，其核心技術(shù)是在保溫層及找平層內(nèi)部設(shè)置排汽道，讓基層中多余水分通過這一排汽構(gòu)造排入大氣，可有效減少卷材防水層起鼓，同時(shí)也可抑制卷材開裂和屋面滲漏。

屋面排氣道

一

為什么要做？關(guān)于屋面為什么要做排汽管這個(gè)問題，我們推薦閱讀《“屋面排汽構(gòu)造”研究歷程與核心技術(shù)》，本文刊于《中國(guó)建筑防水》2015年第11期，作者：葉琳昌，機(jī)構(gòu)：中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)建筑防水分會(huì)。本文是建筑防水知名專家葉琳昌教授對(duì)“屋面排汽構(gòu)造”研究歷程與核心技術(shù)的介紹，把該項(xiàng)技術(shù)的前因后果說清楚了。

1屋面鼓泡之謎

1961年底，遼寧錦西（現(xiàn)為葫蘆島市）石油五廠1.5萬m3鋼筋混凝土矩形（30mx90m）原油罐投產(chǎn)后不久，即發(fā)現(xiàn)“三氈四油”瀝青油氈屋面出現(xiàn)大面積起鼓現(xiàn)象，并造成嚴(yán)重滲漏水。鼓泡（又稱氣泡）大的直徑可達(dá)200~300mm，小的約20~30mm，大小鼓泡成片串連，面積達(dá)到整個(gè)屋面的 5%左右。剖開鼓泡后可見，鼓泡呈蜂窩狀，瑪??脂（即瀝青膠結(jié)材料）被拉成薄壁；鼓泡越大，“蜂窩壁”越高，甚至被拉斷?！胺涓C狀”的基層內(nèi)，有時(shí)帶小白點(diǎn)，有時(shí)呈深灰色，還有冷凝水珠。初步分析認(rèn)為，起鼓主要原因是貯存在罐內(nèi)的原油必須在55℃以上的蒸汽作用下才可熔融，然后送人輸油管道；屋面爐渣保溫層內(nèi)含有大量水分，當(dāng)受到罐內(nèi)原油溫度作用后，發(fā)生體積膨脹而形成鼓泡。筆者后來多次觀察發(fā)現(xiàn)，在屋面上輸入（出）原油管道孔壁的周圍，由于與空氣接觸不時(shí)冒出“熱氣”，因此該區(qū)域內(nèi)卻少有類似成片串連的鼓泡。這一奇特現(xiàn)象引起筆者深思，也就此拉開了“屋面排汽構(gòu)造”研究的艱辛歷程。

與此同時(shí)，我們還在其他屋面工程上發(fā)現(xiàn)，夏季因受太陽輻射熱的影響，屋頂表面溫度高達(dá)60℃以上，此時(shí)屋面保溫層內(nèi)因存在水分產(chǎn)生體積膨脹而導(dǎo)致卷材起鼓，隨著溫度變化，鼓泡反復(fù)出現(xiàn)并逐步擴(kuò)大，最后造成屋面開裂與滲漏。

建筑物理學(xué)告訴我們，當(dāng)空氣溫度在0℃時(shí)，飽和水蒸氣的最大張力值為0.61kPa；而當(dāng)氣溫上升到40℃時(shí)，此值為7.38kPa，增大了十幾倍。國(guó)外研究還表明，當(dāng)屋面上溫度為60℃時(shí)，屋面內(nèi)部的蒸汽分壓力可達(dá)4.9MPa。以上數(shù)值足以引起各類卷材隆起、破損，從而導(dǎo)致屋面開裂與滲漏。這是屋面基層內(nèi)部多余水分在溫度作用下，產(chǎn)生“汽化”后破壞堅(jiān)固物質(zhì)的科學(xué)解釋；它是通過人工熱源或太陽輻射熱，從內(nèi)向外、周而復(fù)始“自然”完成的。為破解這一難題，當(dāng)時(shí)我們選擇了幾個(gè)工程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要措施是掌握氣象預(yù)報(bào)，減少屋面內(nèi)部水分；改進(jìn)卷材鋪貼質(zhì)量，提高卷材與基層的粘結(jié)力。由此總結(jié)的《加強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格操作規(guī)程，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上突破屋面防水關(guān)》論文，在1964年7月東北三省土木建筑學(xué)會(huì)于大連舉行的施工技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議上作了交流。

在這次會(huì)議上，建工部設(shè)計(jì)司施嘉于總工程師、北京市城市規(guī)劃管理局顧鵬程總工程師在大會(huì)上作了學(xué)術(shù)演講。施總的講話，引用毛澤東在《矛盾論》中所說的：“唯物辯證法認(rèn)為，外因是變化的條件，內(nèi)因是變化的根據(jù)，外因通過內(nèi)因而起作用”的哲學(xué)觀點(diǎn)，指出在科學(xué)試驗(yàn)中應(yīng)遵循“去偽存真、去粗取精，由表及里、由此及彼”的方法，使屋面防水研究走上正確的軌道。同時(shí)，他根據(jù)各地已取得的經(jīng)驗(yàn)，正式提出屋面防水宜采取“因地、因工程制宜，防排并舉，抗放結(jié)合”的指導(dǎo)方針。而顧總的講話則以北京1959年國(guó)慶“十大”獻(xiàn)禮項(xiàng)目為例，并結(jié)合建工部在1964年5月份頒發(fā)的《屋蓋混凝土防水設(shè)計(jì)技術(shù)措施（試行草案）》、《屋蓋卷材防水設(shè)計(jì)技術(shù)措施（試行草案）》和《地下建筑物防水設(shè)計(jì)技術(shù)措施（試行草案）》作了說明。他們的講話高屋建瓴，既肯定了成績(jī)，又指明了今后研究的方向。會(huì)后不久，筆者就試點(diǎn)工程和實(shí)踐中的一些問題，寫信向顧總請(qǐng)教，他在回復(fù)時(shí)再次強(qiáng)調(diào)在屋面施工時(shí)除了減少用水以外，還建議“一切節(jié)點(diǎn)應(yīng)剛?cè)峤Y(jié)合，便于應(yīng)變”。而這一“變”字讓筆者豁然開朗，也指明了“屋面排汽構(gòu)造”今后研究的方向。由于“四清”和“文革”的干擾，這項(xiàng)研究工作曾一度中斷。

2“排汽”減壓，鼓泡悄然隱去

1970年正處于軍管時(shí)期，筆者獲得機(jī)會(huì)在四川省璧山縣（現(xiàn)屬重慶市）“3013”項(xiàng)目（國(guó)防工程）中，重啟由東北學(xué)術(shù)會(huì)議后確定下來的屋面防水攻關(guān)課題研究。在這些工程中，主要通過屋面保溫層、找平層內(nèi)預(yù)留排汽道，并在屋面、檐口及其他部位設(shè)置排汽孔的做法，同時(shí)輔以卷材鋪貼工藝的改革，將底層卷材密貼改為點(diǎn)鋪、條鋪或空鋪，終于使“屋面排汽構(gòu)造”（又稱“排汽屋面”）的研究初見成效。屋面上下與內(nèi)外通氣的排汽構(gòu)造，使水汽排走有了出路，有效地削減了蒸汽分壓力的峰值，“排汽”減壓，消除了鼓泡產(chǎn)生的內(nèi)因；而輔以“底層卷材脫開，面層卷材密貼”的多層卷材（也可稱為疊層卷材）鋪貼革新工藝，不僅有利于屋面內(nèi)部多余水分的迅速排出，并可減少因巨大溫度應(yīng)力而引發(fā)的卷材開裂、滲漏和老化等諸多問題。而由筆者撰寫的介紹上述革新成果的《卷材防水屋面氣泡成因及其改進(jìn)意見》論文，首次發(fā)表于中國(guó)建筑科學(xué)研究院主辦的《建筑技術(shù)通訊——建筑工程》雜志1972年第4期上。

之后，筆者又在重慶479廠、四川維尼綸廠等數(shù)萬㎡的屋面工程中推廣使用此設(shè)計(jì)技術(shù)，重點(diǎn)在排汽孔（道）的規(guī)范設(shè)計(jì)與效果測(cè)試上開展研究。論述排汽屋面科學(xué)原理及有關(guān)構(gòu)造的系列研究成果，在上世紀(jì)80年代前后發(fā)表于相關(guān)雜志和筆者個(gè)人專著中，其中《排汽屋面實(shí)踐效果與分析》一文（載于《建筑技術(shù)》1997年第6期），榮獲首屆國(guó)家期刊獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)期刊優(yōu)秀論文?！拔菝媾牌麡?gòu)造”，如圖1-3所示。

圖1?排汽道做法

圖2?排汽屋面底層油氈鋪法

圖3?排汽屋面各種構(gòu)造做法

為了解屋面排汽構(gòu)造的應(yīng)用效果，1974年曾在四川維尼綸廠紡絲車間68000㎡的排汽屋面上，設(shè)置了抽樣檢查孔。1年后測(cè)試結(jié)果表明，各部位隔熱層中水泥膨脹蛭石的含水量均相對(duì)減少：其中屋脊部分約減少35％，屋面中部約減少33％，檐口處約減少25％。這項(xiàng)由我國(guó)自行研究的屋面防水應(yīng)用技術(shù)，在當(dāng)時(shí)（上世紀(jì)70年代初）已達(dá)到世界先進(jìn)水平。而與國(guó)外類似的“呼吸屋面”（即在保溫屋面中設(shè)置建筑塑料排水板，形成壓力平衡層）相比，其排汽效果更為直接、顯著和持久[1]。

與此相反，在封閉的保溫或隔熱層（含找坡層）內(nèi)若未設(shè)排汽構(gòu)造，那么防水層的起鼓、開裂與滲漏就會(huì)不期而至。1990年10月新建的溫州機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓隔熱保溫屋面，因未設(shè)排汽構(gòu)造出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏就是一個(gè)典型案例。該工程驗(yàn)收不久即發(fā)現(xiàn)卷材成片鼓泡，局部隆起有的達(dá)70～80mm，整只手臂都可伸進(jìn)基層，真是觸目驚心（圖4）。筆者應(yīng)邀為該工程鑒定，并提出整改維修方案，使這一質(zhì)量事故得以圓滿解決。

圖4?因保溫層內(nèi)含有大量水分引發(fā)防水層鼓泡、破裂

值得指出的是，今天我們重新審視排汽屋面的效果，進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)其中深刻的哲學(xué)思想是很有意義的?！疤熘Z，物之道”，它與2000多年前漢瓦屋面結(jié)構(gòu)“上下通氣”的理念是一脈相承的。它正確處理了天（風(fēng)雨寒暑等各種自然現(xiàn)象）、地（屋面施工中多余水分如何汽化與逸出）、人（居住功能）三者之間的平衡關(guān)系，從而使許多復(fù)雜的技術(shù)難題，簡(jiǎn)化為“道法自然”的科學(xué)構(gòu)造，并最終達(dá)到人與天地融合、和諧共處的屋面排汽做法，是值得薪火相傳的。

3對(duì)規(guī)范有關(guān)條文的解析

根據(jù)作者建議，這一主要針對(duì)多層卷材設(shè)計(jì)的排汽屋面研究成果被列入《屋面工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ207-83）及《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB50207-94）后，在全國(guó)得到大量應(yīng)用，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

另外，排汽構(gòu)造在新型合成高分子單層卷材屋面中的使用效果如何，業(yè)內(nèi)人士極為關(guān)心。下面所舉案例很有說服力。1995年1-2月間施工的上海市松江建伍電器廠主廠房屋面工程，施工面積1萬㎡，選用厚度為1.2mm單層氯化聚乙烯-橡膠共混卷材，并按屋面面積各半采取兩種不同的卷材鋪貼方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用空鋪法施工的屋面上，卷材未見鼓泡和開裂現(xiàn)象?？珍伔ㄊ┕さ倪@一半屋面，考慮到卷材接縫處這一薄弱環(huán)節(jié)，保險(xiǎn)起見在該接縫部位增設(shè)了附加防水卷材條。而采取滿粘法鋪貼卷材的這一半屋面，除了出現(xiàn)常見的與基層開裂對(duì)應(yīng)的表面裂縫外，還出現(xiàn)兩種不同的新裂縫：一種是卷材搭接縫處的有規(guī)則裂縫，另一種是在排汽道空腔處的有規(guī)則裂縫（圖5-8），隨之屋面出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏，被迫返修[2]。隨著新型防水材料品種的不斷增多，如何解釋這些人們以往尚未認(rèn)知的新裂縫，這是值得關(guān)注的新課題。筆者認(rèn)為：只有通過試驗(yàn)研究和再實(shí)踐的過程，才能獲得正確的結(jié)論，舍此，別無其他捷徑可走。后來試驗(yàn)情況進(jìn)一步證實(shí)，合成高分子防水卷材在鋪貼時(shí)，如與基層粘結(jié)得十分牢固的話，那么它所具有的拉伸強(qiáng)度高、延伸率大、抗變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)就得不到發(fā)揮。所以此類材料在鋪貼時(shí)宜采取條粘或點(diǎn)粘法，如在設(shè)計(jì)構(gòu)造上有重物保護(hù)層時(shí)，則可采用條粘、點(diǎn)粘或空鋪法。通過調(diào)整施工方法，上述工程質(zhì)量問題就迎刃而解。

圖5 上海松江建伍電器廠主廠房屋面工程開裂實(shí)例

圖6 卷材表面無規(guī)則裂縫

圖7 卷材搭接縫處有規(guī)則裂縫

圖8 排汽道空腔處卷材有規(guī)則裂縫

最后強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)行GB50345-2012規(guī)范在4.4.5條中沿用過去屋面排汽構(gòu)造的有關(guān)規(guī)定，并在條文說明中指出：“屋面排汽構(gòu)造設(shè)計(jì)是針對(duì)封閉式保溫層干燥有困難的卷材屋面采取的技術(shù)措施”，在肯定排汽效果的同時(shí)，卻忽略了卷材不同鋪貼方法（如與基層是否密貼）對(duì)排汽效果以及相關(guān)質(zhì)量的影響；而已經(jīng)施工的許多單層卷材屋面也證實(shí)，如卷材鋪貼方法不當(dāng)，還會(huì)出現(xiàn)開裂，進(jìn)而影響到防水的可靠性及耐久年限等質(zhì)量問題。

筆者深信，屋面“排汽”研究課題具有無限生命力。如何巧用這一符合綠色建筑和防水要求的排汽構(gòu)造，正確領(lǐng)會(huì)規(guī)范條文的含義與精神，并結(jié)合現(xiàn)有保溫、防水新產(chǎn)品，通過更多的實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐，提出更為科學(xué)的設(shè)計(jì)與施工方法，確有許多文章可做。

二

如何做？

關(guān)于屋面排汽管如何做這個(gè)問題，我們基于中建八局質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化做法，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，來看一看創(chuàng)優(yōu)工程做法?！段菝婀こ碳夹g(shù)規(guī)范》GB50345屋面排汽構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1、找平層設(shè)置的分隔縫可兼作排汽道，排汽道的寬度宜為40mm。

2、排氣道應(yīng)縱橫貫通，并應(yīng)與大氣連通的排汽孔相通，排汽孔可設(shè)在檐口下或縱橫排汽道的交叉口。

3、排汽道縱橫間距宜為6m，屋面面積每36㎡宜設(shè)置一個(gè)排汽孔，排汽孔

應(yīng)作防水處理。

4、在保溫層下也可敷設(shè)帶支點(diǎn)的塑料板。

01明設(shè)排氣管

排氣管排版→排氣管、排氣孔加工→排氣管安裝固定→屋面施工至面層→護(hù)墩施工→打膠。

1、根據(jù)屋面排版在分格縫保溫層內(nèi)設(shè)置排氣管（道），宜采用埋設(shè)PVC（或其他材質(zhì)）管打孔排氣的方式。

2、排氣管設(shè)置于分格縫縱橫交叉處，應(yīng)設(shè)于屋面標(biāo)高較高部位。

3、排氣管采用生根于找坡層（保溫層）等易吸水材料內(nèi)，埋設(shè)管壁周邊應(yīng)打孔并采用纖維布纏繞防止堵塞確保排氣通暢。

4、排氣管道防水收頭高度大于250mm，應(yīng)用卡箍固定牢固、收頭嚴(yán)密。

5、圓形或多邊形護(hù)墩保護(hù)，高度大于250mm，將防水收頭保護(hù)在內(nèi)。