環保輕石在種植屋面的應用與分析

何 飛，趙迎迎，王傳波，張繼明

(1.青島地質工程勘察院(青島地質勘查開發局),山東 青島 266071; 2.東營市規劃研究中心,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備工程管理中心，山東 東營 257000)

1 概述

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

2 環保輕石的應用分析

種植屋面與普通屋面相比構造復雜，對施工技術要求高，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、蓄水能力和空間穩定性[2]，并選擇綜合性能良好的基質，保證植物有良好的生長環境。種植屋面對屋面荷載要求嚴格，選用的基質重量過大會對屋面形成較大的壓力。所以，要選擇質量較輕的基質，防止對建筑物產生嚴重的損壞。種植屋面對基質的選擇比較重要，普通黏性土、砂質土不宜直接作為屋頂綠化的植物栽培基質，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，土壤容易黏結成塊。沙質土通氣性比較好，蓄水性能差，植物容易因缺水干枯。只有種植基質通氣孔隙和持水孔隙相對協調的時候，基質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、吸音抗壓等優點，在中國是一種環保型新興材料[3]。玻璃輕石的主要化學成分是SiO2,CaO,Na2O,K2O等物質，與土壤的基本成分基本相同。將環保輕石與土壤按照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。環保輕石的保水性可以減少澆水的次數，大量節省水源。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、農作物栽培對農藥的使用，減少霉變和病蟲害的發生，做到天然綠色生態。通氣孔隙與持水孔隙是經過科學調配的，能夠保證植物生長良好，經過試驗證明有許多植物的根系是可以插入輕石內部正常生長的。環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，據權威統計，我國每年產生的廢舊玻璃約340萬t，回收利用率僅13%。廢玻璃是環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，環保輕石的生產過程為機械全自動化生產，整個生產過程節能環保，沒有污染物排放，減少了對環境的損害。

生產工藝流程：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)采用調溫式16口噴火煅燒爐在730 ℃～950 ℃的高溫環境下將15 mm厚度的混合粉末體加熱、軟化、燒成、發泡，最終加工成為厚度約65 mm的耐壓、多孔、輕質的新型環保發泡材料——環保輕石。成型后的環保輕石按顏色、粒級大小分類裝好，可以分別用于不同的工程領域。生產工藝流程見圖2。

4 技術參數

環保輕石是一種無機材料，在中國是一種新興的材質，化學性質穩定，性能優越。施工單位對輕石穩定的物理性、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據。各型號環保輕石主要技術參數表詳見表1。

表1 各型號環保輕石主要技術參數表

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，一般根據地域、氣候、屋面形式、建筑環境選用耐候、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。種植屋面從技術上來說是一個完整的體系，將防水、綠化、節能隔熱三者有效的結合起來。

5.1 工程概況

德國企業中心建筑群位于山東省青島市經濟技術開發區中德生態園內，結構形式為框架-剪力墻結構，是集酒店、商務辦公功能于一體的綜合性建筑。總建筑面積7.53萬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，在建設過程中采用了大量的新技術、新工藝、新設備和新材料，環保輕石的應用在種植屋面上是一項新的突破。

5.2 施工工藝

德國企業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范要求。5)鋪設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)采用通用型環保輕石J1按15%的比率和土壤混合在一起覆土(混合基質見圖3)，種植花草、樹木。12)走道板采用混凝土余料提前預制，根據施工圖紙，計算出合理用量。13)排水溝內擱置鵝卵石過濾水，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。屋面構造示意圖見圖4。

種植屋面的優點：1)保溫隔熱，美化環境，抵御城市“熱島效應”。2)保護建筑構造層，延長建筑物的使用壽命。3)通過儲水作用，減少積聚如澤的現象，降低城市排水系統的壓力。4)節約能源，屋頂花園被稱為純天然的“綠色空調”，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)分區布置，美化城市視覺環境，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 結語

環保輕石其輕質耐壓的特點，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量和強耐久性。

環保輕石是具有節能環保功能的新型材料，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，又能夠確保植被充足的水分，減少澆水作業次數，降低了工程后期的維修養護工作。