幕墻防水技術(shù)與構(gòu)造研究

陳文進(jìn) 鄧?yán)^兵

幕墻是一種新型的建筑外裝飾方式，主要構(gòu)成部分為玻璃、金屬等，視覺效果美觀、透明、輕盈。隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，幕墻在建筑設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于幕墻面積大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易受到風(fēng)雨侵蝕和滲水問題的影響，因此防水技術(shù)和結(jié)構(gòu)研究變得很重要。有效的防水技術(shù)可以保護(hù)幕墻免受風(fēng)雨侵蝕，延長其使用壽命，同時可以避免因室內(nèi)滲水造成危害的各種安全隱患。

1 項目概況

某商業(yè)綜合體是一座高達(dá)50 層的建筑，占地面積較大，外立面采用了現(xiàn)代化的幕墻設(shè)計。這種設(shè)計不僅賦予了建筑物時尚和高級感，還提供了極佳的采光效果，使室內(nèi)空間更加明亮和通透。然而，由于受到外部環(huán)境的影響，該商業(yè)綜合體經(jīng)常會面臨強風(fēng)暴雨等極端天氣的考驗。在這種情況下，幕墻的防水技術(shù)和構(gòu)造就顯得尤為重要。只有保證幕墻的整體防水效果，才能夠確保建筑的整體防水性能。為了應(yīng)對這個挑戰(zhàn)，工程團(tuán)隊進(jìn)行了針對性的研究，并采取了有效的措施。

2 幕墻及幕墻防水設(shè)計概述

2.1 幕墻的概念

幕墻是一種常用的現(xiàn)代建筑立面設(shè)計方法，它由玻璃、金屬、人造板材和石材等材料構(gòu)成，并置于建筑物外部。與傳統(tǒng)建筑墻體相比，幕墻并不承受建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，而是作為連接結(jié)構(gòu)板或柱體的部分。幕墻通常由多層材料構(gòu)成，其中最外層通常采用玻璃或類似材料制成，可以提供良好的視野和自然采光效果。內(nèi)層則通常采用金屬板或其他其他材料，用于增加強度和剛性[1]。

在設(shè)計幕墻時，需要考慮多種因素，如安全性、保溫性、隔音性、防火性等等。此外，還需要考慮幕墻的透明度、色彩、形狀等方面，以確保其與整個建筑的外觀相協(xié)調(diào)。

2.2 幕墻防水設(shè)計的概念

幕墻是建筑外立面的一種常用形式，但其本身存在孔隙和接縫，容易導(dǎo)致雨水滲入建筑內(nèi)部，從而影響室內(nèi)環(huán)境。因此，在幕墻設(shè)計中，防水是一個非常重要的方面。幕墻防水設(shè)計涉及3 個主要要素—外界雨水、幕墻孔隙和內(nèi)外壓力差。為了計算雨水滲漏量，可以使用特定公式。通過特定的公式，可以制定適當(dāng)?shù)哪粔υO(shè)計方案，以實現(xiàn)有效的防水效果。

在幕墻的施工過程中，應(yīng)注意避免孔隙和接縫產(chǎn)生過大的間隙，以減小雨水滲漏的可能性。此外，還應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾图夹g(shù)手段，如選用高強度的密封膠對接縫進(jìn)行密封處理，采用風(fēng)壓測試等方法來確保幕墻的耐水性能[2]。

2.3 幕墻的優(yōu)點

幕墻是一種現(xiàn)代建筑外墻材料，具有很多優(yōu)點：第1，其采用隔熱、隔音材料和雙層玻璃，能有效降低空調(diào)能耗，且對環(huán)境污染更少。第2，幕墻外觀設(shè)計靈活，可以個性化定制，提高建筑物的藝術(shù)價值和時尚感。第3，采用大面積的玻璃幕墻，使得室內(nèi)自然光線充足，提高人們的視覺舒適度，減少室內(nèi)照明的使用。同時，經(jīng)過特殊處理的幕墻材料具有防火、防腐蝕、抗紫外線燈功能，能夠保證建筑的使用壽命。第4，幕墻模塊化設(shè)備安裝簡便，能夠縮短建筑物的施工周期，提高施工效率。

3 雨幕原理

在降雨期間，建筑物外表面會受到雨水沖擊，如果沒有采取有效的防護(hù)措施，雨水很容易滲透到建筑物內(nèi)部，對建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)施造成損害。雨幕原理的核心思想，是通過保持接縫處覆蓋層的外表面內(nèi)側(cè)與室外氣壓相等，維持等壓狀態(tài)，從而有效地防止雨水從外面滲透到建筑內(nèi)部。具體來說，當(dāng)雨水沖擊建筑表面時，由于建筑表面呈現(xiàn)出微弱的凸?fàn)睿沟糜晁纬闪艘粋€薄膜狀的水幕，并且在水幕前方，形成了一個低氣壓區(qū)域。在這個低氣壓區(qū)域內(nèi)，建筑表面的水膜受到空氣的支撐，不會被雨水擊破，從而實現(xiàn)了防水的效果。

為了確保雨幕原理的有效性，需要注意以下2 點：第1，建筑外墻保溫材料應(yīng)該密實、堅固，以防止雨水穿透墻體；第2，建筑的接縫處需要使用高質(zhì)量的防水材料進(jìn)行密封處理，以確保內(nèi)外壓力平衡。另外，建筑內(nèi)部的通風(fēng)系統(tǒng)也需要合理設(shè)計，以保持室內(nèi)氣壓穩(wěn)定[3]。不同情況下墻體對雨水的防護(hù)機制如表1 所示。

4 建筑幕墻的滲漏誘因分析

4.1 幕墻內(nèi)外壓力差不均衡

在幕墻的施工過程中，由于人為因素或材料質(zhì)量等因素的影響，難免會出現(xiàn)一定程度的縫隙。這些縫隙可能是由于安裝不當(dāng)、材料收縮膨脹或結(jié)構(gòu)受力不均等原因引起的。一旦縫隙形成，就會給水分提供滲透的通道。當(dāng)水分通過幕墻縫隙滲透進(jìn)來后，在外部風(fēng)壓和重力的作用下會形成動力作用，進(jìn)一步促使水分滲漏加劇。水分滲漏還可能導(dǎo)致幕墻材料膨脹或變形，同時也會對墻體產(chǎn)生一定的壓力。由于內(nèi)外壓力的變化，墻體和幕墻都會發(fā)生一定的變形。墻體變形可能導(dǎo)致墻體裂縫的產(chǎn)生，而幕墻的變形則可能加劇縫隙的擴(kuò)大。這些裂縫和擴(kuò)大的縫隙進(jìn)一步增加了水分滲漏的程度，使得滲漏問題更加難以控制[4]。

4.2 開啟窗設(shè)計不合理

目前，許多幕墻工程在設(shè)計和安裝時存在不合理之處，導(dǎo)致開啟窗滲漏問題的出現(xiàn)。這是最常見且最嚴(yán)重的問題之一。

多工程在選擇材料時，并未按照現(xiàn)行幕墻設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和實際需求進(jìn)行嚴(yán)格選擇，例如連桿鉸鏈、鎖鏈等，通常只選擇了不銹鋼或普通鎖，而這些鎖鏈容易因其材料性質(zhì)而變形，導(dǎo)致懸窗與窗框連接不緊密，留下縫隙。當(dāng)外界力量作用于這些缺陷時，必然導(dǎo)致幕墻滲漏，不僅影響內(nèi)部裝飾，還干擾居民的正常生活[5]。

4.3 沒有進(jìn)行合理的施工安排

幕墻施工是整體工程的末期階段，通常需要在整個項目完工前進(jìn)行。然而，為了提高施工效率，可能會出現(xiàn)提前進(jìn)行幕墻施工的情況，雖然可以加快整體工程進(jìn)度，但由于準(zhǔn)備不充分，往往會對其他項目的施工過程造成一定的破壞。

首先，提前進(jìn)行幕墻施工，可能導(dǎo)致其他工程項目無法按計劃進(jìn)行。幕墻施工需要占用一定的空間和資源，例如腳手架、搭建平臺等。如果沒有合理安排時間和空間，施工過程中難免會與其他項目發(fā)生沖突，從而延誤整體工程進(jìn)度。

其次，提前施工的幕墻，往往會面臨材料準(zhǔn)備不充分的問題。幕墻作為一個重要的護(hù)墻系統(tǒng)，需要使用各種材料和配件進(jìn)行組裝。如果提前施工，有可能由于供應(yīng)鏈問題或者人為失誤，導(dǎo)致施工材料的準(zhǔn)備不完善。這樣一來，部分提前施工的幕墻就很難保證施工質(zhì)量，給后續(xù)施工埋下了嚴(yán)重的隱患。例如，幕墻的密封、防水等關(guān)鍵部位，可能無法得到有效處理，從而導(dǎo)致日后出現(xiàn)滲漏或者結(jié)構(gòu)問題。

4.4 施工人員技術(shù)水平不足

首先，由于缺乏對流程的充分掌握，施工技術(shù)人員可能在安裝過程中出現(xiàn)不合理的操作，從而導(dǎo)致幕墻安裝質(zhì)量下降。例如，未能正確選擇和安裝金屬掛件等材料，非常容易引發(fā)滲漏問題。

其次，施工技術(shù)人員對于時間計算的誤差，也會對幕墻施工產(chǎn)生影響。如果膠體的使用時間過早，未能在7 d內(nèi)完成相關(guān)的制作工作，膠體就可能凝固，形成封閉體。這將導(dǎo)致后期建筑施工過程中的嚴(yán)重滲漏問題。

最后，施工技術(shù)人員如果沒有足夠的經(jīng)驗和技術(shù)知識，就無法正確處理和應(yīng)對各種施工情況。這樣就會增加施工風(fēng)險，進(jìn)一步降低工程施工效率。當(dāng)施工技術(shù)人員在施工過程中出現(xiàn)問題時，可能需要停工進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)，這將導(dǎo)致工期延長和額外的成本支出。

4.5 在較差的天氣條件下施工

幕墻施工是一項非常復(fù)雜而精細(xì)的工程，需要在適宜的天氣條件下進(jìn)行，以確保施工質(zhì)量。晴朗的天氣是進(jìn)行幕墻施工的理想條件，因為可提供良好的能見度和穩(wěn)定的工作環(huán)境。

然而，有時為了加快工期，施工人員可能不得不在雨天或陰天進(jìn)行電焊施工，這往往會帶來一些潛在問題：第1，雨天或陰天的濕氣會阻礙電焊施工的進(jìn)行。電焊需要高溫來融化金屬并進(jìn)行連接，濕氣會導(dǎo)致焊接位置無法達(dá)到所需的溫度。這將降低焊接質(zhì)量，甚至可能導(dǎo)致焊接點的脆裂或不牢固，從而增加了幕墻發(fā)生滲漏的風(fēng)險。第2，在雨天進(jìn)行密封膠嵌縫也是一個存在風(fēng)險的做法。密封膠需要在干燥的環(huán)境中使用，并且需要足夠的時間來固化和形成有效的密封層。在雨天進(jìn)行施工，雨水可能會侵入尚未干燥的密封層，影響其粘附性和密封性能，進(jìn)而會出現(xiàn)滲漏問題。

5 幕墻防水設(shè)計措施

5.1 材料的界面防水

密封膠是幕墻防水設(shè)計中常用的一種材料，具有強粘性特點，能夠有效地保證防水效果。因此在進(jìn)行幕墻防水規(guī)劃時，設(shè)計人員必須考慮以上因素，并采取相應(yīng)措施來消除潛在的負(fù)面因素。

除此之外，選擇優(yōu)質(zhì)的密封膠材料，也是確保防水效果的關(guān)鍵。應(yīng)選擇符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，并通過相關(guān)認(rèn)證，如ISO 9001 等。在實際使用中，應(yīng)該根據(jù)施工環(huán)境、氣候條件和使用壽命等因素，選擇合適的密封膠材料，并且按照使用說明操作[6]。

5.2 接縫防水

在進(jìn)行接縫防水時，需要特別重視插接部位的密封工作。在加工組裝過程中，必須仔細(xì)處理接縫部位，以確保防水效果。具體措施是通過確定滲水路徑，對滲水部位的橫、豎框向連接處進(jìn)行抹膠密封，保證接縫部位的完整性。抹膠精度等因素可能導(dǎo)致接縫大小存在細(xì)微誤差。因此，在組裝作業(yè)時，應(yīng)優(yōu)先考慮這些接縫部位，確保后續(xù)工作能夠順利進(jìn)行。

在接縫防水前，還應(yīng)對材料進(jìn)行檢查和測試，以確保其符合規(guī)范和質(zhì)量要求。在接縫防水施工完成后，還需定期檢查和維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在問題。

5.3 結(jié)構(gòu)化防水

單元幕墻系統(tǒng)是一種常用的幕墻系統(tǒng)，其在操作運用中具有許多優(yōu)點。與其他幕墻系統(tǒng)相比，單元幕墻系統(tǒng)具有更高的組裝精確度和更快的安裝速度，施工周期相對較短。此外，單元幕墻系統(tǒng)在防水滲漏性和空氣滲透性方面具有絕對優(yōu)勢，這是由于其采用了結(jié)構(gòu)化防水技術(shù)。結(jié)構(gòu)化防水采用等壓和雨幕技術(shù)，是一種更科學(xué)、合理的防水方式。與傳統(tǒng)完全性防水相比，結(jié)構(gòu)化防水在方法實施和結(jié)構(gòu)布局上，更具有優(yōu)勢[7]。

5.4 幕墻密封系統(tǒng)設(shè)計

5.4.1 濕式密封

幕墻系統(tǒng)密封設(shè)計非常重要，其中濕式密封是常見的方式。這種方式采用密封膠和帶黏合釘?shù)牟牧线M(jìn)行設(shè)計，可有效應(yīng)用于框架幕墻的工廠加工和組裝施工階段。

密封膠作為濕式密封的主要材料之一，具有多種優(yōu)點：第1，它能夠抵抗紫外線，耐水性強，可以防止污染物進(jìn)入幕墻系統(tǒng)中。第2，密封膠材料易于加工和使用，能夠適應(yīng)復(fù)雜的安裝場景。因此，在設(shè)計過程中，可以采用密封嵌縫的方式來保證材料的氣密性，并達(dá)到更好的效果。濕式密封方式主要適用于框架幕墻，而且在幕墻系統(tǒng)的密封設(shè)計中，起著至關(guān)重要的作用。通過濕式密封，可以確保幕墻系統(tǒng)在不同的氣候條件下，具有良好的密封性和隔熱性，從而提高建筑物的能源效率和舒適度。第3，濕式密封還能夠提高幕墻系統(tǒng)的耐久性和整體美觀性，滿足用戶對建筑環(huán)境的需求和期望。

5.4.2 干式密封

干式密封是一種適用于單元式幕墻的密封方式，它主要使用膠條進(jìn)行密封。三元乙丙橡膠是該密封材料的主要成分，通常占總比例的1/3。但在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝吞鞖馇闆r對材料的含量和配方進(jìn)行具體調(diào)整。此外，使用干式密封材料，還需要注意其耐老化性、耐紫外線性等重要性能指標(biāo)，以確保幕墻長期穩(wěn)定使用[8]。

6 結(jié)語

幕墻的防水問題，一直是制約其使用壽命和安全性的主要因素之一。因此，在幕墻的設(shè)計和施工過程中，防水技術(shù)和構(gòu)造研究顯得尤為重要。通過對幕墻材料、構(gòu)造、設(shè)計的深入研究，人們可以更好地了解幕墻的特點、功能和優(yōu)缺點，并掌握有效的防水技術(shù)。未來，相關(guān)人員應(yīng)該繼續(xù)關(guān)注幕墻防水技術(shù)和構(gòu)造研究，加強理論和實踐結(jié)合，推動幕墻建筑向著更加高效、環(huán)保、安全的方向發(fā)展，為城市的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。