應選擇高溫不流淌、低溫不碎裂、不宜老化、防水效果好的防水材料。剛性多層抹面水泥砂漿防水層宜采用標號不低于原325#的普通硅酸鹽水泥和膨脹水泥，亦可采用礦渣硅酸鹽水泥；砂采用粒徑1～3㎜粗砂，要求砂料堅硬、粗糙、潔凈；水泥漿和水泥砂漿的配合比應根據防水要求、原材料性能和施工方法確定，施工時必須嚴格掌握。一些建筑物也有柔性防水層的，屋頂花園中常有“三氈四油”或“二氈三油”，再結合聚氯乙烯膠泥或聚氯乙烯涂料處理。一些新型防水材料也開始投入使用，屋頂防水已投入屋頂施工的有三元乙丙卷材，使用效果不錯。國外還有嘗試用中空類的泡沫塑料制品作為綠化土層與屋頂之間的良好排水層和填充物，以減輕自重。有用再生橡膠打底，加上瀝青防水涂料，粘貼厚3㎜玻璃纖維布作為防水層，這樣更有利于快速施工。也有在防水層與石板之間設置絕緣體層（成為緩沖帶），可防止向上傳播的振動，并能防水、隔熱，還可在綠化位置的屋頂樓板上做PUK聚氨酯涂膜防水層，預防漏水。
屋頂防水層無論采用哪種形式和材料，均構成整個屋頂的防水排水系統，一切所需要的管道、煙道、排水孔、預埋鐵件及支柱等出屋頂的設施，均應在做屋頂防水層時妥善處理好其節點構造，特別要注意與土壤的連接部分和排水溝水流終止的部分。整體剛性防水層往往因這些細小的構造節點處理不當，而造成整個屋頂防水的失敗。另外，按常規設置縱橫分格縫，構造復雜容易滲漏。安裝防水板時，當一塊防水板寬度不夠，需幾塊并排安放時，應注意板與板之間的空隙也會為根生長提供潛在的空間。
施工方法以熱涂效果為佳，熱涂材料加溫后可滲透至縫隙。屋面的薄弱部分，屋頂漏水如出氣孔道周圍、女兒墻周邊，應加強處理。尤其是女兒墻周邊，防水層應延伸上翻至墻上幾十厘米，超過將來花壇上層的位置，否則，極宜因此滲漏。防水層的厚度、層數都應嚴格按照國家有關規定、規范施工、至少應是“一布兩油”，即2層熱涂油質材料，中間1層作“筋”的防水布料。防水處理竣工后應以高標號水泥砂漿抹面，保護防水層。應避免在潮濕條件下施工，屋面未干透也不宜施工。防水層做好后應及時養護，蓄水后不得斷水。屋頂花園的各項園林工程和建筑小品只有在確認屋頂防水工程完整無損的條件下才實施。
注意事項
建造屋頂花園首先考慮的是安全，頂樓防水不能對樓體產生破壞，宜種植淺根類植物。首先，居民需要了解自家樓頂的結構、承重力，然后根據專業指導進行防水等前期處理。比如說，居民要向物業了解屋頂的承重、負荷，來栽種不同植物。對于設計荷載大于350kg/m2的屋頂，除種植地被、花灌木外，可適當選擇種植小喬木。荷載在200—350kg/m2以內的屋頂，可種植灌木、蔬菜等。但低于200kg/m2的屋頂不宜進行綠化。同時，不建議栽種太大的植物。對于12層以上居民樓，不建議自行進行屋頂綠化，需由專業人員進行鋪草地表綠化。
空中花園的花池土壤，需要選用壤土、泥炭土（草炭土）、蛭石（珍珠巖、鋸末）等混合而成。對于屋頂綠化，還有一種最簡單的方法是無土栽培，種植佛甲草。
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