扬州新盛建筑装饰有限公司   金超国
    摘要：幕墙是一种外围护结构，它主要依据现代化的机械加工技术，并具有精度高、集成化程度高、可以做异形建筑的外围护结构的特点，得到建筑设计师的高度认可和应用。但在实际的防水设计中，幕墙工艺还有很多方面的问题，主要是接缝处产生渗水通道。本文主要对防水设计的原理、渗水原因分析、设计方法及幕墙密封系统展开研究和讨论。
关键词：幕墙水密性；渗水原因；雨幕原理；等压原理；结构化防水设计
    1.前言
    幕墙在现代高端建筑中占据了越来越重要的地位。建筑外墙雨水渗透问题仍是困扰工程师的一大难题。现阶段幕墙的的核心技术性能包括气密性、水密性、抗风压变形性。幕墙的水密性，即雨水渗漏性能是幕墙的重要性能之一，幕墙的雨水渗漏性能是指在风雨同时作用下，幕墙阻挡雨水透过的能力。幕墙水密性理论中比较著名的是“雨幕原理”和“等压原理”。
    2.雨幕原理和等压原理
   （1）雨幕原理
    假定墙体外表面为一层“幕”，研究如何阻止雨水或雪融水透过这层幕的机理。在这原理中其主要因素为在接缝部位内部有空腔，其外表面的内侧压力在所有部位上一直保持和室外气压相等，以使外表面两侧处于等压状态。雨幕仅指墙体或墙体元件的外皮或表面的暴露于外界气候因素的部分。它的研究范围包括：缝隙或孔洞影响、重力作用、毛细作用、表面张力的影响、风运动能的影响、压力差的作用等。据此开发出合理的解决方案，达到成功阻止水渗漏的目的。
   （2）等压原理
    等压原理的核心思想是“雨幕”两侧的压力达到平衡，消除渗漏三要素中的“作用”，尤其是风压的作用。实际应用中，真正达到等压并非易事，如自然界中风速是随机的，造成的波动风压很难使“雨幕”两侧时时等压。
    3.幕墙渗漏的主要因素及原因分析
    ①幕墙面上有缝隙；
    ②缝隙周围有水；
    ③有使水通过缝隙进入幕墙内部的作用力。
    以上三个因素是相辅相成的，如果其中一个因素不存在，渗漏就不会发生。由此看来只只有将三个要素的效应应减少到最低程度，则渗漏就能降低到最小程度。
    能导致渗水的作用力有六种，分别是重力、动能、毛细作用、表面张力、空气流动、压力差。①重力的控制方法最为简单，在设计过程中做好接缝的处理；②动能，在风的作用下，雨水以相当大的速度接近墙面，其冲击力足以穿过墙体上的开口，这种情况下可以通过挡水槽或挡水板实现阻水的目的；③毛细作用，常发生在足够小的两个潮湿表面之间。控制毛细作用的方法是在接缝中设间隔或打的空气间隙，该缝隙宽度要大于毛细缝；④表面作用张力，这种张力是由于设计不合理造成的，雨水附在墙体上，并沿墙体底部区域流动。防止这种情况的方法是在檐体的外缘设置滴水板。
    综上所述，前面四种作用已成为人们所认知，在建筑及幕墙设计上用传统的方法可以很容易的控制，避免由于以上原因产生的渗漏。空气流动和压力差是由风引起的，也是最难控制的力。主要由下列的原因①气流由幕墙表面的风压差形成；②由墙体上的空洞对流产生；③水存在的开口的一侧且此侧的压力大于另一侧的压力。控制它主要有两种方法一是采取严密的密封方式，二是采用可行的办法消除缝隙两侧的压力差。
    4.幕墙防水设计的基本方法
    基于以上对幕墙渗水原因的分析，幕墙要阻断水的渗透路线可以采取堵截水的路线、收集引导与排除等方式来实现。堵截水的路线的方法又称完全密封防水，收集引导与排除又称开放式接缝构造防水和结构化防水。
   （1）完全密封排水
    主要用于框架幕墙，框架幕墙由于性价比高，在我国广泛使用。其防水思想也相对简单，几乎只针对渗漏三要素的第一要素----幕墙面上有缝隙。它是利用密封胶所具有的极强的耐腐蚀耐老化性能、抗拉性能、抗疲劳性能、弹性连接性能来堵塞接缝的办法，即利用密封胶严格的对缝隙进行完全的控制，以使建筑在使用寿命周期间保证接缝处不出现裂缝。通过调整胶缝宽度、深度、发泡棒的位置、施胶界面的清洁等手段，来确保密封胶能够有效的消除所有外露缝隙。
   （2）开放式接缝构造防水
    在缝隙处不采用密封胶封堵，允许水进入开放的缝隙内，但应保证水始终无法渗透幕墙，最终水通过专门设置的途径排走或自然蒸发。在设计中，一定要对插接部位的设计进行充分的考虑，以此同时还要考虑对单元在加工组装时候的接缝做防水密封。主要可以根据渗水的具体路径，在其相应的横、竖框拼接位置进行抹胶密封，这样可以保证接缝地方的整体性，但是由于受到加工精度的影响，使得这些接缝在接触的时候存在缝隙。此外在水进入缝隙的时候，还会形成腐蚀和冲刷的现象，因此在框端部涂抹胶，这样可以有效的实现防水的整体性，但是涂抹胶不可以阻碍排水口的位置。端部抹胶防水相较于表面的简单抹胶，可以承受暴雨和自然降水的冲刷，即使表面抹胶层受到紫外线、水和风的显著破坏，或整个端部高度内的有效胶体仍可以有效阻水，并可保证一定寿命的使用期限。
    （3）结构化防水
    主要用于单元幕墙，结构化防水遵循的原理是逐级减压原理，具有防水渗漏性能良好和空气渗透性能好的特点。在板的接缝位置都是采用EPDM的胶条进行搭接密封，同时单元幕墙的设计主要是通过对插接构造和挡水胶条进行合理的设置，构建成尘密线、水密线，就可以使板块的插接部位形成了多个与室外大气环境连接相通的等压腔，从而就很大程度的保证了幕墙的内侧没有水，也从根本上实现了幕墙良好的水密性能。挡水胶条是进行结构化防水措施的重要部位，也是其主要的组成部分，在正常情况下，它具有一定程度上的压缩量，这样可以有效的保证单位板块在温度效应下发生位置移动和变形的时候，依然可以保证挡水条具有密封的能力。同时要对幕墙进行合理的密封胶条设计，这样就可以保证整个幕墙防水系统中无密封件断点的存在。特别是在相邻位置的上下左右四个单元板块形成加法符号的交点处。在上横框顶要设置批水胶条，这是一种比较常见的处理方式，主要是将上下层单元分隔成两个不同的防水区域，这样既可以有效的避免排水压力的累积，可以起到简化分流的效果。
     5. 幕墙密封系统设计
    (1)湿式密封
    在进行幕墙系统密封设计的时候，其方式主要包含两种，其中一种是湿式密封方式，它对于设计有着至关重要的作用。此种方式主要是利用密封胶和带有胶打钉的材料进行设计的，它可以很好的应用于框架幕墙的工厂加工和组装。此种密封方式采用的密封胶具有抗紫外线、耐水性以及防污染的功效，还可以有效的保证气密性，主要适用于框架幕墙。
    (2)干式密封
    干式密封主要采用胶条密封，主要运用在单元幕墙，胶条的设计也是重要的环节。它决定了幕墙的水密性、气密性以及幕墙防水性能的耐久性。 目前 工程上所用的胶条大多存在一些问题究其原因是对胶条的产品性能缺乏了解，胶条的断面设计存在不合理现象。事实上胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式都很关键。单元式幕墙密封性胶条主要是三元乙丙（EPDM）胶条，这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性，还具有较好的耐化学药品性，可以长期在阳光、潮湿、寒冷的 自然 环境中使用。EPDM橡胶有很多种牌号，不同的牌号各有不同的特点，因此可以说三元乙丙橡胶的化学成分及配方决定了胶条的使用环境和工作性能。
    幕墙用三元乙丙胶条的基本成分为三元乙丙胶，碳黑，活性剂，增塑剂，硫化促进剂等。其中胶条的含胶率控制在35％左右，含胶率过低，材料的力学性能特别是拉伸强度、回弹性、耐老化性等变差，使用寿命大为缩短。但含胶率过高，成本会提高，同时材料的性能也同样变差。其中补强剂，硫化剂，增塑剂并不仅仅起到降低成本的作用，只要加入适量，比例得当，能够改善材料的性能。
    6. 结束语
    防水结构一直在幕墙设计中占据着重要的位置，是幕墙结构设计中的重点，其直接关系到幕墙的工艺性、功能性、安全性、施工及可维护性。现阶段，幕墙防水技术正在向成熟趋势发展，其主要的标志就是结构化防水措施，主要是运用雨幕原理和等压原理。结构化防水比完全密封防水更加先进和主动的措施。就像大禹治水一样，“堵”不如“疏”。允许少量水渗入，使得幕墙可以使用更加灵活的型材和胶条断面来实现更多更好的建筑功能。通过尘密线、气密线、水密线三道防线两道等压腔，逐层削弱使水通过缝隙进入幕墙内部的作用，达到解决第三要素的效果。
　　然而结构化防水方式仍然不能称为完全成熟。这种防水方式需要对型材和胶条断面进行复杂的分析，特别是横竖框的交接非常复杂，“+”字交叉处常成为防水薄弱点。很多防水节点仍然需要安装的人员的责任心作为保证。防水实验初试成功率低，需要反复修整才能通过实验，大大延长了设计周期。 
    尽管幕墙防水设计仍有很长的路要走，但我们看到，幕墙发展的前景是光明的，在一代又一代幕墙从业者的努力下，必然愈加成熟。

参考文献：
[1]姜仁，建筑幕墙防水概念透析[M]，中国建筑工业出版社，2009(09)
[2]张芹，建筑幕墙胶缝构造图集[M]，上海科学技术文献出版社，2001(127)
[3]施梅英，单元式幕墙防水排水设计[J]，石油化工建设，2012(05)