一种保温屋面结构的制作方法

本实用新型涉及建筑制品技术领域，具体涉及一种保温屋面结构。

背景技术：

瓦及其构成的坡屋面是传统建筑最典型的特征。“秦砖汉瓦”是我国传统建筑制品的主要方式。依托造型各异的烧结砖瓦，中华民族创造了特有的建筑风格。坡屋面具有防雨防水效果，同时具有一定保温和隔热作用。依据雨水和雪量的大小，通过改变坡度达到防水和防积雪荷载的目的。随着我国经济社会发展，高楼大厦林立；但是以低层建筑为主的广大村镇，传统特色的坡屋面建筑日益受到青睐。传统特色坡屋面建筑既能表现新农村特色风貌，也能留住一份乡愁。

然而，传统的烧结瓦以黏土为资源，对土地保护不利；传统烧制工艺也不具有大面积推广的经济可行性。因此，采用现代材料和工艺制备传统特色屋面瓦势在必行。水泥基瓦制品具有优良的耐久性性能，通过模具成型可以表现传统烧结瓦的造型和精细的花纹。因此，基于水泥基材料制造传统特色屋面瓦既能满足围护结构功能性需要，也能表现传统建筑的风格，还具有推广的可行性。

传统建筑的屋面通过植物(如苇箔、稻草、麦秸等)和泥土等作为保温材料，因其导热系数大，且受到屋面厚度的限制(实质是承重限制)，传统屋面保温做法已经不能达到现代建筑的节能要求。对于坡屋面建筑，其体形系数大，对建筑保温的要求更高。因此，坡屋面需要选择更加高效的保温材料，以满足城乡建设节能标准的要求。

传统建筑的坡屋面系统构造极为繁复，施工难度大，对工匠的技能要求高，造价高，存在技术、经济、人力资源等诸多方面的推广障碍。基于工业化思想的装配式在我国越来越受到重视。工厂制备的功能集成的制品或部品，减少现场施工的人为偏差，降低劳动强度。受人工搬运重量的限制，传统建筑的砖瓦等制品规格尺寸较小，施工时耗费很大的人力，且施工节点多易造成施工质量问题。集成式制品可以在保持传统制品特点的前提下，实现大尺寸制品的制作。装配式制品工厂预制，可进行精细设计和实现精确制造，便于控制质量。

基于装配式建筑思想，采用现代建筑材料制造技术和房屋建造方法，表现传统建筑坡屋面的风貌，也存在诸多难点。第一、传统建筑通常是曲面的坡屋面，而不是平板式的斜屋面；既要体现建筑曲线轮廓，又要避免不适应规模化制造的过多异性构件；第二、屋面施工不便安装穿过屋面的作业支撑(如脚手架等)，因此，制品应能够在此条件下进行安全施工作业；第三、屋面为封顶结构，施工作业的支撑和运输条件受到限制，作业保护也受到限制。

坡屋面系统的主要构造包括主体结构、防水构造、保温构造和屋面瓦。其中，主体结构承担整个屋面系统的受力，主要为混凝土屋面板和钢(木)结构形式，传统建筑则为砖木结构或木结构。坡屋面的屋面瓦承担着导水和防水的作用，通常通过坡度、屋面瓦的防水性、瓦与瓦之间的搭接来实现该目的。传统坡屋面施工时是按照自下而上的构造层依次进行。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种保温屋面结构。

本实用新型提供一种保温屋面结构，自上而下依次包括：屋面瓦、聚氨酯层、双面钢丝网架板和水泥聚苯颗粒层；

所述双面钢丝网架板包括钢丝网架和设置在所述钢丝网架中部的保温板，所述保温板一侧的钢丝网架嵌入所述聚氨酯层中，所述保温板另一侧的钢丝网架嵌入所述水泥聚苯颗粒层中；

所述保温屋面结构的下侧与左侧的屋面瓦上设有第一连接部，所述保温屋面结构的上侧与右侧的屋面瓦上设有与所述第一连接部相搭接的第二连接部。

作为本实用新型的进一步改进，所述屋面瓦的背水面上设有预埋钢丝。

作为本实用新型的进一步改进，所述屋面瓦为水泥瓦或玻璃纤维增强水泥瓦。

作为本实用新型的进一步改进，所述屋面瓦与双面钢丝网架板、保温板通过所述聚氨酯层形成粘接；拉伸粘接强度不低于0.10mpa且破坏在所述聚氨酯层中。

作为本实用新型的进一步改进，所述聚氨酯层为满足gb/t20219要求的发泡聚氨酯层。

作为本实用新型的进一步改进，所述双面钢丝网架板满足gb26540要求，所述保温板为聚苯乙烯板、挤塑板、聚氨酯板、酚醛树脂板、岩棉板或泡沫玻璃板。

作为本实用新型的进一步改进，所述水泥聚苯颗粒层由水泥和聚苯颗粒混合而成，其燃烧性能等级为a级；所述水泥聚苯颗粒层为表面改性水泥聚苯颗粒层或胶粉水泥聚苯颗粒层。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一连接部为凹陷部，所述第二连接部为凸出部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型基于装配式思想，以工厂制造保证质量，以现场安装节省人力和造价，缩短工期，以高效保温实现建筑节能，以屋面瓦的造型现行特色风格，推进传统建筑可行性实施。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的保温屋面结构的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例公开的保温屋面结构的上下搭接的结构示意图；

图3为图2的截面图；

图4为本实用新型一种实施例公开的保温屋面结构的左右搭接的结构示意图；

图5为图4的截面图。

图中：

1、水泥聚苯颗粒层；2、双面钢丝网架板；3、屋面瓦；4、聚氨酯层；5、预埋钢丝；6、保温板；7、凹陷部；8、凸出部；9、膨胀止水带；a、第一保温屋面结构；b、第二保温屋面结构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是化学连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1至图3所示，本实用新型提供一种保温屋面结构，自上而下依次包括：屋面瓦3、聚氨酯层4、双面钢丝网架板2和水泥聚苯颗粒层1；其中：

本实用新型的双面钢丝网架板2包括钢丝网架和设置在钢丝网架中部的保温板6，保温板6一侧的钢丝网架嵌入聚氨酯层4中，保温板6另一侧的钢丝网架嵌入水泥聚苯颗粒层1中。

本实用新型保温屋面结构的下侧与左侧的屋面瓦3上设有第一连接部，保温屋面结构的上侧与右侧的屋面瓦3上设有与第一连接部相搭接的第二连接部。进一步，本实用新型的第一连接部可选用凹陷部7，第二连接部可选用凸出部8。如图2、图3所示，在进行上下搭接时，第一保温屋面结构a的下侧屋面瓦3上设有呈阶梯状的凹陷部7，即最外侧的阶梯部高于内侧的阶梯部；第二保温屋面结构b的上侧屋面瓦3上设有呈阶梯状的凸出部8，即最外侧的阶梯部高于内侧的阶梯部；通过两个呈阶梯状的凹陷部7与凸出部8的配合，可实现上下保温屋面结构的搭接；且阶梯状的凹陷部7与凸出部8也具有限位作用。如图4、图5所示，在进行左右搭接时，第一保温屋面结构b左侧屋面瓦3的下凹扣(凹陷部7)在第二保温屋面结构b右侧屋面瓦3的上凸部位(凸出部8)即可，上述左右搭接方式与传统屋面瓦的施工方式完全一致。

本实用新型保温屋面结构的设计原理为：

1、承受荷载的能力，包括自重荷载、风荷载与雪荷载、偶发地震荷载等。就屋面系统而言，其承载依靠主体结构承担，通过结构设计完成。主体结构设计人员依据相关设计规范应能完成该设计。

保温屋面结构，其性能主要为：(1)抗压强度(承受自身荷载、雪荷载、上人等)，本实用新型的保温屋面结构中抗压能力最弱层次为置于双面钢丝网架板中的保温板。现浇硬泡聚氨酯层和水泥聚苯颗粒层均具有较高的抗压强度，也是《屋面工程技术规范》gb50345等设计规范中推荐和工程普遍使用的屋面保温材料。置于双面钢丝网架板中保温板，由于由钢丝网架的支撑作用，大大增加了构件的抗压强度和保温板的可选范围。(2)抗弯强度，刚性的屋面瓦和钢丝网架大大提高了保温屋面结构的抗弯性能。(3)垂直于表面的抗拉强度，该强度主要抗击保温屋面结构的风荷载作用；本实用新型保温屋面结构的垂直与表面的抗拉强度不低于0.10mpa，即可适应不同地面粗糙度情况下100米以上建筑的抗风压需要。

2、保温性能。以属于寒冷地区的北京市现行75％节能标准为例，对于三层及以下的建筑，要求屋顶传热系数不大于0.30w/(m²·k)。即对坡屋面建筑的保温比中高层建筑要求更高。因此，屋面系统的保温设计难度更大，通常小于200mm的保温层是可以接受的厚度。这样就需要高效保温材料，本实用新型中的现浇发泡聚氨酯的导热系数可以达到0.024w/(m²·k)。置于双面钢丝网架板中的保温板可选择不同类型的低导热系数建筑用保温材料，以适应不同传热系数的要求。

由于不同地区对建筑节能标准不一致，本实用新型的保温屋面结构的传热系数可以通过两种方式进行调节，即通过保温材料种类和保温材料的厚度进行调节。保温屋面结构的保温由现浇发泡聚氨酯层、置于钢丝网架中的保温板和水泥聚苯颗粒层等层次构成。在测试各材料层次导热系数后，工程技术人员可根据《民用建筑热工设计规范》gb50176计算各构造层的厚度。至于设计所需的传热系数修正系数，可以根据一面实体构件传热系数测试值与计算值的差别获得，这是本领域工程技术人员知晓的方法。

3、防水性能。屋面防水是屋面系统的难点，即便对于坡屋面也存在该问题。本实用新型通过如下技术措施解决防水问题。

(1)屋面瓦本身具有一定的防水性能，其性能应满足《混凝土瓦》jc/t746要求。(2)现浇发泡聚氨酯与屋面瓦形成紧密的化学连接，即使偶发渗水，聚氨酯层也具有防水功能。(3)保温屋面结构与保温屋面结构之间通过搭接，保证雨水流畅和防止存积。(4)保温屋面结构与保温屋面结构的连接部分采用膨胀止水带(由膨胀止水材料构成)，防止偶发的渗水的渗入。

4、防火性能。本实用新型提供了防火需要的多种构成材料选择。(1)构件的室内侧为水泥聚苯颗粒层，它具有a级燃烧性能，同时赋予构件轻质保温性质。(2)钢丝网架板中的保温板可采用a级燃烧保温材料，如岩棉板、泡沫玻璃板等。现浇发泡聚氨酯为b1级难燃材料。

5、构造层次的连接。事实上，多层次构件的连接是构件设计和实施的难点。本实用新型中，双面钢丝网架板与屋面瓦之间通过现浇发泡聚氨酯连接，现浇发泡聚氨酯在化学反应中本身具有的反应活性可以与屋面瓦形成连接，屋面瓦的背水面可通过预埋钢丝5进一步实现增强连接的作用。同理，现浇发泡聚氨酯层与钢丝网架板及其中的保温板实现化学连接，同时双面钢丝网架板起到进一步增强作用。

水泥聚苯颗粒层在构件制造时浇筑而成，水泥水化反应与钢丝网架板及其中的保温板实现化学连接，同时双面钢丝网架板进一步取到增强作用。当水泥聚苯颗粒层与保温板界面不亲和时，可以用界面剂进行处理。业内工程技术人员均知晓如何选择界面剂及其实施方法。

进一步，本实用新型屋面瓦3的背水面上设有预埋钢丝5。

传统的屋面瓦尺寸小，一片片搭接和扣接，形成整体屋面，实现遮风避雨、隔热保温、装饰等作用。传统的屋面瓦有很强的装饰性，形成我国不同地域不同的建筑风格。装配式建筑的基本点是功能集成化和结构制品化。本实用新型的保温屋面结构的横向尺寸至少在一米以上，包含了很多片传统瓦，同时还要赋予其屋面的装饰效果。一种可行性强的方法是制作模具，将多片瓦形成瓦屋面的造型雕刻在模具上，然后在其上制作具有传统屋面瓦造型的多片瓦的组合制品。现有的模具技术和雕刻技术均很成熟，计算机控制的3d雕刻机也不难找到。

屋面瓦的材料种类很多，推荐采用水泥基材料，因其最易获得，成本低，a级不燃。水泥基瓦还可以是混凝土瓦、玻璃纤维增强水泥等，其瓦的指标要求可参照《混凝土瓦》jc/t746，也可参考日本标准“住宅屋面用饰面水泥瓦”jisa5423。合成树脂瓦也很流行，b1级燃烧等级，标准为《合成树脂装饰瓦》jg/t346。瓦材料的选择应与现浇发泡聚氨酯有很好的粘接性能，拉伸粘结强度试验时，破坏应发生在聚氨酯材料中。

为了增加现浇发泡聚氨酯与屋面瓦的粘接力，屋面瓦的背水面带有预埋钢丝，形成机械“桥联”作用。另外，增加瓦的背水面粗糙度、设置凸凹不平的网格等也会起到增强效果。

进一步，本实用新型的屋面瓦与双面钢丝网架板、保温板通过聚氨酯层形成粘接；拉伸粘接强度不低于0.10mpa且破坏在聚氨酯层中；聚氨酯层为满足gb/t20219要求的发泡聚氨酯层。

聚氨酯是一种热固性材料，一般是双组分混合时发生化学反应而形成。这种在化学反应中形成的化学活性能够与其它材料形成良好的粘接。本实用新型利用这一原理，将屋面瓦和双面钢丝网架板(包括其中的保温板)相连接。同时，通过发泡形成的硬泡聚氨酯具有一定抗压强度和良好的保温性能。在整个保温屋面结构中，聚氨酯作为轻质连接层，是强度的薄弱环节，对拉伸粘结强度进行规定，目的是保证有足够的粘结强度。拉伸粘结强度的试验方法是将粘结物与本粘结物粘接在一起，然后拉伸。当破坏发生在聚氨酯中，说明被粘结物和粘结界面的强度均高于聚氨酯。也就是说，当“拉伸粘结强度不低于0.10mpa，且破坏在聚氨酯中”时，整个保温屋面结构的抗拉强度不低于0.10mpa。

可发硬泡聚氨酯的原料是成熟的商品，业内人员在材料供应商的指导下，应能获得拉伸粘结强度不低于0.10mpa的配比。聚氨酯的其他要求可参考《喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料》gb/t20219的要求。

拉伸粘结强度试验方法可采用《建筑用绝热制品绝热材料与粘结剂和基底涂层的拉伸粘结强度的测定》gb/t30803进行测试。

进一步，本实用新型的双面钢丝网架板2满足gb26540要求，保温板6可选用聚苯乙烯板、挤塑板、聚氨酯板、酚醛树脂板、岩棉板、泡沫玻璃板或符合薄抹灰建筑外墙外保温系统用的其他保温板。

双面钢丝网架板2是由穿过保温板6的腹丝，与保温板6两侧的钢丝网片相焊接，形成以保温板6为芯材的网架结构。国家标准《外墙外保温系统用钢丝网架模塑聚苯乙烯板》gb26540对以模塑聚苯乙烯板为芯材的钢丝网架板做了技术规定。但是，标准仅限于模塑聚苯乙烯板，本实用新型的芯材还可以符合薄抹灰建筑外墙外保温系统用的其他保温板，如挤塑板、聚氨酯板、酚醛树脂板、岩棉板、泡沫玻璃板等。业内技术人员均知晓对这些保温板的要求，在相关标准中也给出了这些要求，如《外墙外保温工程技术规程》jgj144、《挤塑聚苯板(xps)薄抹灰外墙外保温系统材料》gb/t30595、《岩棉薄抹灰外墙外保温系统材料》jg/t483等。

进一步，本实用新型的水泥聚苯颗粒层1由水泥和聚苯颗粒混合而成，其燃烧性能等级为a级；水泥聚苯颗粒层1为表面改性水泥聚苯颗粒层或胶粉水泥聚苯颗粒层。

水泥聚苯颗粒层1是以水泥为主要胶结材料，将膨胀聚苯颗粒粘结形成的材料，具有轻质保温性质。a级燃烧性能是保证其防火能力。该层次的材料要求可参考《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》jg/t158；我国燃烧等级测试执行《建筑材料及制品燃烧性能分级》gb8624标准。

本实用新型还提供一种保温屋面结构的制造方法，包括：

平行且竖立放置屋面瓦和双面钢丝网架板，屋面瓦与双面钢丝网架板之间留有空隙；在屋面瓦与双面钢丝网架板之间的空隙内浇筑聚氨酯，形成粘接屋面瓦与双面钢丝网架板的聚氨酯层；将屋面瓦向下平放，在双面钢丝网架板上浇筑水泥聚苯颗粒，形成水泥聚苯颗粒层，完成保温屋面结构的制造。

其中，平行且竖立放置的屋面瓦与双面钢丝网架板空隙，除上面的其他三面设置模板，在模板控制的间隙间浇筑发泡聚氨酯；上述制作工艺实质是指立模成型方法。实施时，浇筑发泡聚氨酯应填充均匀、饱满。业内技术人员还应当知晓，聚氨酯需要进行一定时间的养生，安定后才能进行下步工艺，即将成型后的制品瓦面向下平放，在双面钢丝网架板上面实施水泥聚苯颗粒层。水泥聚苯颗粒层应充满钢丝网架内部，为了保证制品尺寸稳定，可以采用模具限制水泥聚苯颗粒的实施。

本实用新型还提供一种保温屋面结构的安装方法，包括：

将保温屋面结构沿顺水方向自下而上安装，即相邻保温屋面结构之间上下搭接、左右搭接；并在相邻两保温屋面结构之间设置膨胀止水带9。

其中，本实用新型的保温屋面结构设置有搭接配合，这样安装时与传统屋面瓦的安装并无二致，只是尺寸更大。膨胀止水材料是一种遇水膨胀，从而阻止水进一步渗透的材料。需要注意的是，膨胀止水材料的设置一定要周严交圈，不可有间断。膨胀止水材料要求可参考《遇水膨胀止水胶》jg/t312，《膨润土橡胶遇水膨胀止水条》jg/t141。

实施例：

在安装时，本实用新型的保温屋面结构还需与其它特殊构件配合使用，如屋脊、边墙及檐口等。本领域技术人员能够按照本实用新型能够进行多方面材料基层组合，获得不同要求的集成化保温屋面结构，典型实施例如表1。

表1

在表1中，表面改性水泥聚苯颗粒是通过对聚苯颗粒进行改性以获得与水泥良好粘接强度的材料，如市场上可购卖的商标为“砼粒”产品。胶粉水泥聚苯颗粒是一定型类产品，即《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》jg/t158中的胶粉聚苯颗粒浆料。ⅱ-b型聚氨酯指满足标准《喷涂聚氨酯硬泡体保温材料》jc/t998中的ⅱ-b型聚氨酯。

在表1中，屋面瓦的厚度指瓦心部分(非搭接部分)的厚度；现浇发泡聚氨酯厚度指双面钢丝网架板中保温板至屋面瓦的最近距离；双面钢丝网架板中保温板厚度指双面钢丝网架板中芯材的厚度；水泥聚苯颗粒层厚度指钢丝网架板中保温板至水泥聚苯颗粒层表面厚度。有效瓦面尺寸指保温屋面结构安装后暴露面的尺寸，即扣除搭接后形成的尺寸。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。