環(huán)保輕石在種植屋面的應(yīng)用與分析

何 飛，趙迎迎，王傳波，張繼明

(1.青島地質(zhì)工程勘察院(青島地質(zhì)勘查開發(fā)局),山東 青島 266071; 2.東營市規(guī)劃研究中心,山東 東營 257000;3.青島昊河建筑建材科技有限公司，山東 青島 266071； 4.勝利油田石油化工總廠設(shè)備工程管理中心，山東 東營 257000)

1 概述

社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展加速了城市的建設(shè)步伐，導致越來越多的城市人口，城市樓房建設(shè)高密度集中，綠化面積越來越少[1]，環(huán)境惡化日益嚴重。人們從地面綠化做到屋頂綠化、墻體垂直綠化，種植屋面的設(shè)置可以美化城市環(huán)境，在國內(nèi)外逐漸被人們所接受，其設(shè)計、施工技術(shù)也日漸成熟，已經(jīng)被視為城市可持續(xù)發(fā)展的一種生態(tài)模式。環(huán)保輕石的應(yīng)用對種植屋面的防水、承重荷載等具有重要的意義。

2 環(huán)保輕石的應(yīng)用分析

種植屋面與普通屋面相比構(gòu)造復雜，對施工技術(shù)要求高，施工工序多，施工難度大。種植屋面不僅要求屋面不滲不漏，滿足使用功能要求，還要求種植土具有一定的滲透性、蓄水能力和空間穩(wěn)定性[2]，并選擇綜合性能良好的基質(zhì)，保證植物有良好的生長環(huán)境。種植屋面對屋面荷載要求嚴格，選用的基質(zhì)重量過大會對屋面形成較大的壓力。所以，要選擇質(zhì)量較輕的基質(zhì)，防止對建筑物產(chǎn)生嚴重的損壞。種植屋面對基質(zhì)的選擇比較重要，普通黏性土、砂質(zhì)土不宜直接作為屋頂綠化的植物栽培基質(zhì)，其中一個原因是通氣孔隙度不適宜植物的生長。一般來說，黏性土含黏土顆粒較多，透水性、透氣性差，土壤容易黏結(jié)成塊。沙質(zhì)土通氣性比較好，蓄水性能差，植物容易因缺水干枯。只有種植基質(zhì)通氣孔隙和持水孔隙相對協(xié)調(diào)的時候，基質(zhì)中有足夠的空氣和適量的水分供根系呼吸，才能保證植物健康成長。

環(huán)保輕石又稱玻璃輕石，屬于百分百的無機物，具有保水通氣、吸音抗壓等優(yōu)點，在中國是一種環(huán)保型新興材料[3]。玻璃輕石的主要化學成分是SiO2,CaO,Na2O,K2O等物質(zhì)，與土壤的基本成分基本相同。將環(huán)保輕石與土壤按照15%的比例混合均勻，可以提高土壤的通氣性，具有保水性(旱季)、排水性(雨季)、保肥性，能夠促進土壤里面微生物的生長，活化土壤中植物的根系，促進植物健康生長。環(huán)保輕石的保水性可以減少澆水的次數(shù)，大量節(jié)省水源。其主要成分SiO2和CaO具有天然殺蟲劑的特性，能夠防蟲抑菌，減少綠地、農(nóng)作物栽培對農(nóng)藥的使用，減少霉變和病蟲害的發(fā)生，做到天然綠色生態(tài)。通氣孔隙與持水孔隙是經(jīng)過科學調(diào)配的，能夠保證植物生長良好，經(jīng)過試驗證明有許多植物的根系是可以插入輕石內(nèi)部正常生長的。環(huán)保輕石用于屋面種植土壤中，與一般砂石重量相比較輕，相同體積的環(huán)保輕石重量是一般砂石重量的10%～20%，降低了屋面的荷載。種植屋面效果圖見圖1。

3 生產(chǎn)工藝流程

我們一般將廢玻璃作為城市垃圾進行填埋處理，據(jù)權(quán)威統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生的廢舊玻璃約340萬t，回收利用率僅13%。廢玻璃是環(huán)保輕石的主要原材料，各種不同形狀、顏色的廢玻璃均可混合使用，不需要分類、清潔等處理可以直接利用，環(huán)保輕石的生產(chǎn)過程為機械全自動化生產(chǎn)，整個生產(chǎn)過程節(jié)能環(huán)保，沒有污染物排放，減少了對環(huán)境的損害。

生產(chǎn)工藝流程：1)將廢玻璃放入原料倉斗，容量大約為4.5 m3(約3.5 t)，通過玻璃破碎機，對廢玻璃進行破碎、研磨、振動篩選等加工工序，最終形成小于6 mm的碎片。2)通過碎片研磨制粉機，將碎片加工成粒徑為3.5 μm左右的玻璃粉末。3)通過振動篩選機將異物以及不滿足規(guī)格要求的顆粒過濾掉，用粉末輸送裝置在真空條件下將玻璃粉末送至混合攪拌機，并添加特制的添加劑，與玻璃粉末充分攪拌均勻，組成混合粉末體。4)采用調(diào)溫式16口噴火煅燒爐在730 ℃～950 ℃的高溫環(huán)境下將15 mm厚度的混合粉末體加熱、軟化、燒成、發(fā)泡，最終加工成為厚度約65 mm的耐壓、多孔、輕質(zhì)的新型環(huán)保發(fā)泡材料——環(huán)保輕石。成型后的環(huán)保輕石按顏色、粒級大小分類裝好，可以分別用于不同的工程領(lǐng)域。生產(chǎn)工藝流程見圖2。

4 技術(shù)參數(shù)

環(huán)保輕石是一種無機材料，在中國是一種新興的材質(zhì)，化學性質(zhì)穩(wěn)定，性能優(yōu)越。施工單位對輕石穩(wěn)定的物理性、干密度、吸水率、抗壓強度、安全性以及施工的可行性研究均有詳細的檢測數(shù)據(jù)。各型號環(huán)保輕石主要技術(shù)參數(shù)表詳見表1。

表1 各型號環(huán)保輕石主要技術(shù)參數(shù)表

5 工程實例及其施工工藝

種植屋面對整個防水層的做法和材料要求比較高，一般根據(jù)地域、氣候、屋面形式、建筑環(huán)境選用耐候、耐腐蝕、耐穿刺性能好的材料[4]，防止被植物根系或種植肥料所破壞。種植屋面從技術(shù)上來說是一個完整的體系，將防水、綠化、節(jié)能隔熱三者有效的結(jié)合起來。

5.1 工程概況

德國企業(yè)中心建筑群位于山東省青島市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)中德生態(tài)園內(nèi)，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，是集酒店、商務(wù)辦公功能于一體的綜合性建筑?？偨ㄖ娣e7.53萬m2，其中地上建筑面積5.61萬m2，地下建筑面積1.92 m2，本項目為綠色建筑三星級標準，在建設(shè)過程中采用了大量的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，環(huán)保輕石的應(yīng)用在種植屋面上是一項新的突破。

5.2 施工工藝

德國企業(yè)中心工程其種植屋面施工工藝概括如下：

1)屋面女兒墻壓頂坡度為10%，混凝土一次性澆筑成型，內(nèi)帶鷹嘴。2)將混凝土基層清理干凈，將凸出基層的雜物鏟平。3)采用LC5.0輕集料混凝土找坡，最薄處30 mm厚，坡度為2%。4)采用20 mm厚1∶2.5預拌砂漿找平層，預拌砂漿的使用滿足規(guī)范要求。5)鋪設(shè)80 mm厚XPS擠塑苯板保溫層，鋪貼時要求滿粘、鋪平壓實。6)40 mm厚C20細石混凝土保護層，女兒墻根部做成R弧形，弧度一致，整齊順直。7)刷冷底子油一道，在屋面交接處、管根部、陰陽角等部位，做防水附加層。8)驗收合格后做第一遍3 mm厚聚乙烯改性瀝青防水卷材，防水搭接長度不小于10 cm。第二遍4 mm厚金屬銅胎體改性瀝青防水卷材(耐穿刺)。9)20 mm厚1∶2.5預拌砂漿找平層。10)鋪裝綠色環(huán)保、強度高塑料排水板和保濕過濾無紡布(密度300 g/m3)。11)采用通用型環(huán)保輕石J1按15%的比率和土壤混合在一起覆土(混合基質(zhì)見圖3)，種植花草、樹木。12)走道板采用混凝土余料提前預制，根據(jù)施工圖紙，計算出合理用量。13)排水溝內(nèi)擱置鵝卵石過濾水，保證落水順暢。施工過程中，每道工序均做隱蔽驗收，做好資料存檔，滿足要求后再進行下一道工序。屋面構(gòu)造示意圖見圖4。

種植屋面的優(yōu)點：1)保溫隔熱，美化環(huán)境，抵御城市“熱島效應(yīng)”。2)保護建筑構(gòu)造層，延長建筑物的使用壽命。3)通過儲水作用，減少積聚如澤的現(xiàn)象，降低城市排水系統(tǒng)的壓力。4)節(jié)約能源，屋頂花園被稱為純天然的“綠色空調(diào)”，大面積種植有利于緩解城市的能源危機。5)具有隔音效果，可以有效降低城市噪聲。6)凈化空氣，降低揚塵。7)分區(qū)布置，美化城市視覺環(huán)境，給城市帶來靚麗的空中綠色風景線，給人們提供更多的休息活動場所，增加生活樂趣。

6 結(jié)語

環(huán)保輕石其輕質(zhì)耐壓的特點，可以降低建筑工程中鋼筋等材料的使用量，降低工程費用的同時，能夠保證工程的高質(zhì)量和強耐久性。

環(huán)保輕石是具有節(jié)能環(huán)保功能的新型材料，是種植屋面的理想材料，具有一石多用(隔熱保溫、綠化減排)的作用，能夠減輕屋面的承重荷載，提高了安全系數(shù)，又能夠確保植被充足的水分，減少澆水作業(yè)次數(shù)，降低了工程后期的維修養(yǎng)護工作。