工程案例
業務范圍
住宅金屬屋面防水系統
發布時間：2014-08-05
在當今競爭十分激烈的屋面市場中，一個承包商要取得成功必須在專業和質量方面走在前面，例如能正確選擇屋面系統和產品。住宅金屬屋面系統就是很好的—種方案，會有助于提高承包商在競爭中的地位。近年來，金屬屋面產品在住宅方面的應用有了增加。在某些地區，如沿海地區和山區，金屬屋面系統的使用比過去更加普遍。經驗表明，在氣候極端的地方，金屬屋面用得越來越多。
金屬屋面聯合會（MRA）預計，金屬屋面在整個住宅屋面市場中的份額每年將會以20％～25％的速度增長。要實現這一目標，金屬屋面工業必須繼續將重點放在提高用戶的認識方面，同時也必須加大力度對屋面承包商和經銷商進行關于市售產品及其使用方面的培訓。也許最根本的是弄清楚不同金屬屋面產品之間的差別以及這些差別在建立一個成功的滿足業主要求的金屬屋面系統中所起的作用。
1 應用
對住宅金屬屋面的一個誤區就是認為這種屋面大多數用于新建建筑。實際上，NRCA年度市場調查報告顯示，2004年住宅金屬屋面的11 ％為新建，56％為翻建，11 ％為維護和修補。可見，金屬屋面更多用于翻修方面，其中一個原因是許多金屬屋面產品能鋪設在現有的屋面上，如各種金屬瓦以及一些直立縫產品。
市售的產品品種很多，往往會把人搞得糊里糊涂。在北美，有100多種仿木瓦板、仿油氈瓦、石板瓦和粘土瓦、水泥瓦等其它瓦材。由于每一種產品都是獨家生產和銷售的，并不能相互通用。為確保正確的施工和應用有必要了解一些產品方面的知識。
2產品
在決定了金屬屋面系統的形式后，就要選擇符合屋面坡度和幾何外形的產品。例如，大多數的瓦形產品適用的屋面最小坡度為3／ 12。對低坡屋面，主要使用現場機械或手工接縫的直立縫板，如“雙扣”或“三扣”板。
模數類產品多為互鎖板，尺寸從203 mm×305mm到610mm×914 mm。這種屋面系統的熱脹冷縮問題有多種處理辦法。有的在施工時采用膨脹或滑動夾，熱膨脹時使板“浮”起來；有的產品在設計時利用板的“折疊效應”，板的S形相當于許多褶可以抵御熱脹冷縮。此類產品可以做成仿石板或仿玻纖瓦、仿木瓦和其它仿筒瓦或平瓦。
這些產品的剛度加上存在于金屬板和基層之間的空間使它們在翻修時可自接鋪在現有的屋面上。實際上這樣的系統甚至還可以通過采用木瓦條或專門的固定方法鋪在木瓦上。
除了特殊形式的模數板外，還有許多垂直縫產品可用于住宅。這些產品從屋沿鋪到屋脊，與椽子或平行或垂直。垂直縫屋面類產品包括各種穿透固定的波形板和直立縫產品。
穿透板屋面有各種不同的標準長度，鋪設時帶橫向接縫和端部搭接，也可以在現場斷尺寸以避免端部搭接。直立縫產品的長度一般要定制以符合實際屋面的尺寸。
在鋪設所有垂直縫產品時有一個關鍵因素必須弄清，即制造商是否要求板鋪在板條上或實心板上。雖然，這些產品最初都是鋪設在板條上，但在農業上應用時往往制造商要求用實心板和墊層。
定長的穿透固定或直立縫屋面產品的安全運輸十分重要，因為有時板長可達8 m甚至更長。為了避免此類運輸問題，有時把可移動的壓型機帶到現場制作。即便如此，板在現場運輸時仍需小心和需要專門的知識，因為許多板運輸時是直立的。
3 金屬種類
以上討論的各種金屬屋面產品可以用不同的金屬制成以取得特定的效果和特性。MRA的調查顯示，金屬屋面產品用的主要材料是鋼，有兩種形式，鍍鋅的和Galvalume。
鍍鋅鋼表面鍍鋅，以提高防腐性能，Galvalume鋼表面鍍鋁合金，同樣也是出于防腐的目的。這兩種鋼有各種等級。等級是根據鍍在鋼的兩面的鋅或鋁鍍層的厚度確定的。按照金屬施工協會的質量標準，如果金屬表面有涂層的話，G90是推薦的鍍鋅鋼最低等級，AZ50是推薦的Galvalume的最低等級。如果表面精軋或施加透明涂層時推薦的Galvalume的等級為AZ 55。
還有另外一些金屬可以采用，如鋁、銅、鋅、不銹鋼和錫鉛合金。鋁主要是用于防腐的目的和利用其可鍛性，可以加工成有精細木紋瓦效果的產品。鋁屋面總是做成有涂層的或用陽極處理以獲得特殊的色彩和更好的耐久性。銅、鋅和不銹鋼更多地用于沒有涂層場合。銅主要是利用其好的耐久性和富有特點的銅綠色。鋅也是用于防腐的目的以及其可鍛性、低光澤的灰色外觀。不銹鋼用來獲得持久的、光亮的銀色外觀或滿足特殊腐蝕環境的需要。
4 產品相容性
金屬屋面施工時，按電化學的觀點，系統中所用的全部材料必須相容，不然的話，不同的金屬之間甚至與其它材料間會發生電解和腐蝕。這包括固定件、泛水、水槽和相鄰的護墻材料，它們必須相容或者避免接觸。
如前所述，出于美觀，許多金屬的面層都有涂層或罩面。涂層有好幾種，包括丙烯酸、聚酯、硅聚酯以及聚偏氟乙烯（PVDF）。PVDF涂料的注冊商標名稱為Kynar和Hvlar，它們總是在屋面板成型前涂在金屬上。更耐久的涂料還要包括色牢度和抗粉化的性能，這—點，與客戶商議是很重要的。
熟悉涂料工業的人都知道，最不易褪色的顏料是無機陶瓷顏料，它比有機顏料貴，使用這種顏料的涂料比用無機顏料的好。PVDF涂料所用的提高涂料粘性的樹脂是一種氟化物，可以產生很強的分子鍵將顏料牢牢地抓住，阻止粉化。有些模數金屬瓦是在成型以后再施加涂層的，稱之“后涂”，有利于確保在成型過程中受到拉伸的金屬表面能得到充分的覆蓋。最常見的后涂型式是石料覆面，將有陶瓷面的石料粘結到鋼面上。另一種是在成型板上施加粉末涂料，常見的有PVDF粉末涂料。這些涂料使產品具有紋理和多種色調。
專門用于金屬上的涂料提高了金屬屋面的耐久性，尤其是鋼屋面產品，涂上高質量的涂料可以保護基層免受氣候的影響，是使產品具有耐久性的一種方法。此外，金屬屋面系統還有許多其它的優點。
5 優點
金屬岸面的優點之一是重量輕，—般鋁瓦屋面的重量只有4．84 kg／ m2，石料覆面瓦屋面為16.15kg／m2，明顯低于其它屋面材料，如玻纖油氈瓦為25．8～40 4kg／m2。由于重量輕，這種產品可用在原有的屋面上，減輕了施加到屋面結構上的重量。
此外，金屬屋面系統的互鎖特性或者非互鎖金屬板之間的固定以及與屋面板的固定的特性使大多數金屬屋面系統具有很好的抗風揭性。在許多情況下，產品可以達到UL 580“屋面風揭性試驗標準”規定的UL 90級或UL1897“屋面覆蓋系統風揭性標準”的規定。
高風揭性是金屬屋面在許多地方得到優先采用的一個原因，但有些地方采用該系統則是利用其耐火性。事實上，上個世紀六七十年代在美國一些喜愛用木瓦的地方就使用仿木瓦的鋁和鋼產品作為防火屋面。過去幾十年各種型式金屬屋面的采用很多也是出于這一考慮。
2003年國際建筑規范要求屋面系統應當進行防火性能測試，但不包括鋼和銅瓦（板）屋面，是考慮到它們固有的好的防火性能。當然在進行金屬屋面施工前最好還是核對一下當地的建筑規范。
金屬系統的另一個優點是上面的涂層可使其成為“冷”屋面系統。金屬屋面上的涂層因其光滑的表面不會集灰，常常比在多孔的或粗糙的屋面材料表面上的涂層能更長時間保持清潔和淺的顏色。業主可以隔一段時間用水管沖洗保持清潔。此外，用于大多數金屬屋面上的涂層具有高的輻射性，根據涂層的不同，最小的輻射率達0．75，最大的可高達0．95，使屋面吸收的熱量很快地釋放回大氣中。
隨著科技的進步，許多金屬屋面產品用的涂料中加入了紅外反射顏料，這些經特殊處理的顏料，即使是深顏色還可以有相當高的太陽反射性能。例如，在金屬面上非反射的暗褐色涂料總的太陽反射率只有6％～8％，加入反射顏料后，總的太陽反射率可提高到25％～30％，甚至更高。這就滿足了政府機構和公共事業部門對“冷”屋面反射率初始值的要求。
另外，金屬屋面系統設計時在金屬和墊層之間或金屬和屋面板之間設置靜止空氣的空間，通過中止熱傳導進一步提高節能的效率。按照佛羅里達太陽能中心的試驗，與使用傳統的屋面材料相比，許多仿傳統的金屬瓦屋面中這個靜止空氣的空間是使閣樓的熱量減少30％甚至更多的一個因素。對于鋪設在掛瓦條上的模數化產品以及直立縫金屬屋面產品的情況，還有可能通過設置通風的空間使節能效率進一步提高。
還有一個優點是金屬產品中的再生材料含量。用于大多數鋼屋面中的金屬含有25％～35 ％的再生材料。在有色金屬如鋁、銅中，再生材料的含量可高達95％。
金屬屋面的可持續性是主要的環保因素，其很好的耐久性減少了日后原材料的消耗。金屬屋面系統的壽命與所用的產品有關。無涂層的鋼屋面可以持續20～30年，加了涂層壽命更長。對于原來就有涂層或石料覆面的屋面系統常常保證期可達30～50年，而且重新施加涂層壽命還可延長。金屬屋面即使到達壽命后，還可以100％的再利用。
大多數的金屬屋面易彎曲，可適應非常規形式的屋面設計，包括圓形的、橢圓形的以及帶凹凸曲線的屋面。對于直立縫金屬屋面系統，許多制造商提供配套的楔形板，底寬頂窄以適應圓形屋面的需要，還有曲面板適用于凹或凸的椽子。
另一方面，模數板的金屬屋面有不同的方法適應特殊的屋面。許多瓦的斷面是彎曲的，適用于圓屋面。此外，外露381 mm或更小一些的模數板很容易適合大多數的屋面曲線。當然，最根本的是要獲得制造商的信息和幫助以決定如何將活干得最出色。
6 附件
雖然有些外形特殊的屋面需要定做金屬板和泛水，但住宅金屬屋面制造商提供了各種各樣的標準化附件，可用于屋檐、山墻、屋頂排水溝、屋脊以及坡度變化和屋面墻交接處。在有些情況下，制造商還可能提供現場制作附件的圖紙。許多住宅屋檐的細部包括將雨水從屋面導向水槽的滴水沿。
對直立縫屋面系統，每一塊板的底邊繞起始件或滴水沿卷起。直立縫板用夾子與屋面板夾住，然后在板的上部固定住。對于穿透固定的垂直板以及某些無法鎖定到起始件的瓦形板，制造商通常會提供封口條以及最后與屋面固定的詳細步驟。
山墻的處置有多種方法，通常取決于屋面板的外形。屋頂排水溝有3種基本形式，與各種金屬屋面配合使用：平底盤狀排水溝、l或2節排水溝泛水以及所謂明屋脊排水溝（open valley）。
屋脊的處置也有好幾種方法。大多數垂直板采用長條屋脊和屋脊蓋，—般長3 m或4 m。
坡度變化和屋面墻交接的處理常常需要現場制作的泛水以符合屋面的外形。制造商會推薦一些泛水的形式，可以在小型壓彎成型機或在當地金屬加工車間制作。天窗和煙囪常常也需要特殊的泛水，也有些知名品牌的制造商會提供配套的泛水。
對于天窗和煙囪重要的是記住不應當過度依賴密封膏。雖然出于外觀的需要使用密封膏，可以作為輔助防水手段，但任何金屬屋面系統泛水的第1道防線應當是泛水本身。密封膏和墊層只是一種附加的防水措施。
天窗應做在天窗圈上，使天窗明顯高于金屬板的高處。只要有可能，煙囪處的泛水都應當嵌入磚石結構內。屋面墻交接處的泛水應當插入或向上伸到墻后。
閣樓通風和管道應按制造商的要求施工。專門為金屬屋面系統設計的泛水有許多種，有時甚至連顏色都可以配得很好。
當然，有經驗的屋面承包商都知道，當你以為你已經遇到了所有的屋面情況時，新的問題又來了。應當記住，泛水設計的基本原則是要讓水總是在金屬板的頂面流動。好的泛水設計常在屋面板下有輔助的防水通道，以增加防水的可靠性。還有一點是不要使屋面上的垃圾、樹葉、冰雪擋住水的通路。此外，關于特殊泛水的設計應當向屋面制造商咨詢或參考NRCA的建筑金屬屋面手冊（The NRCA Architectural SheetMetal and MetalRoofine Manu al）。
7 通風
制造商會推薦屋脊通風的做法，可能包括專利的產品和市場有售的屋脊通風產品。許多垂直縫產品的通風是通過采用專門制作的封閉帶使空氣可以在屋面板的上肋之間流動，檐口托扳風口作為進風口。
許多人有一個錯誤的認識，以為金屬屋面系統需要增加閣樓通風。實際上，閣樓通風無論何種屋面材料都是非常關鍵的，金屬系統的使用對此并沒有絲毫的改變。在選擇屋面的時候要同時考慮通風。必須記住，冷凝的產生量由于暖濕空氣與冷表面接觸的結果。閣樓通風的目的是消除冷凝發生的機會。
8施工
住宅金屬屋面系統要設墊層，理由是：在屋面系統施工期間保持結構干燥；是一種附加的防水手段；使冷凝發生在板的背面，避免屋面基層受潮。
雖然，多年來30號油氈是屋面墊層的標準選擇，但如今承包商已經轉向新的比較輕的合成材料，這樣每卷覆蓋的面積更多。當然，規范有要求時，也可使用自粘的墊層。這些產品的表面都是光滑的，沒有粒料因而不會損害金屬板的背面。
還有，在大多數金屬屋面上行走要小心。承包商要向業主說明屋面上怎樣行走比較安全，能留下書面的指南更好。在陡坡屋面上行走，無論用什么材料，都是一種挑戰，金屬屋面也不例外。許多情況下，將梯子固定在屋脊上，再用梯支撐和走道板構成通路。
大多數的產品制造商提供多種形式的施工培訓。
過去，對住宅金屬屋面而言，業主缺乏認識以及承包商缺少培訓是這種屋面推廣的主要障礙，如今情況有了極大的改觀。
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