幕墙防水技术与构造研究

陈文进 邓继兵

幕墙是一种新型的建筑外装饰方式，主要构成部分为玻璃、金属等，视觉效果美观、透明、轻盈。随着现代建筑技术的不断发展，幕墙在建筑设计中得到了广泛应用。然而，由于幕墙面积大且结构复杂，容易受到风雨侵蚀和渗水问题的影响，因此防水技术和结构研究变得很重要。有效的防水技术可以保护幕墙免受风雨侵蚀，延长其使用寿命，同时可以避免因室内渗水造成危害的各种安全隐患。

1 项目概况

某商业综合体是一座高达50 层的建筑，占地面积较大，外立面采用了现代化的幕墙设计。这种设计不仅赋予了建筑物时尚和高级感，还提供了极佳的采光效果，使室内空间更加明亮和通透。然而，由于受到外部环境的影响，该商业综合体经常会面临强风暴雨等极端天气的考验。在这种情况下，幕墙的防水技术和构造就显得尤为重要。只有保证幕墙的整体防水效果，才能够确保建筑的整体防水性能。为了应对这个挑战，工程团队进行了针对性的研究，并采取了有效的措施。

2 幕墙及幕墙防水设计概述

2.1 幕墙的概念

幕墙是一种常用的现代建筑立面设计方法，它由玻璃、金属、人造板材和石材等材料构成，并置于建筑物外部。与传统建筑墙体相比，幕墙并不承受建筑结构的负荷，而是作为连接结构板或柱体的部分。幕墙通常由多层材料构成，其中最外层通常采用玻璃或类似材料制成，可以提供良好的视野和自然采光效果。内层则通常采用金属板或其他其他材料，用于增加强度和刚性[1]。

在设计幕墙时，需要考虑多种因素，如安全性、保温性、隔音性、防火性等等。此外，还需要考虑幕墙的透明度、色彩、形状等方面，以确保其与整个建筑的外观相协调。

2.2 幕墙防水设计的概念

幕墙是建筑外立面的一种常用形式，但其本身存在孔隙和接缝，容易导致雨水渗入建筑内部，从而影响室内环境。因此，在幕墙设计中，防水是一个非常重要的方面。幕墙防水设计涉及3 个主要要素—外界雨水、幕墙孔隙和内外压力差。为了计算雨水渗漏量，可以使用特定公式。通过特定的公式，可以制定适当的幕墙设计方案，以实现有效的防水效果。

在幕墙的施工过程中，应注意避免孔隙和接缝产生过大的间隙，以减小雨水渗漏的可能性。此外，还应选择适当的材料和技术手段，如选用高强度的密封胶对接缝进行密封处理，采用风压测试等方法来确保幕墙的耐水性能[2]。

2.3 幕墙的优点

幕墙是一种现代建筑外墙材料，具有很多优点：第1，其采用隔热、隔音材料和双层玻璃，能有效降低空调能耗，且对环境污染更少。第2，幕墙外观设计灵活，可以个性化定制，提高建筑物的艺术价值和时尚感。第3，采用大面积的玻璃幕墙，使得室内自然光线充足，提高人们的视觉舒适度，减少室内照明的使用。同时，经过特殊处理的幕墙材料具有防火、防腐蚀、抗紫外线灯功能，能够保证建筑的使用寿命。第4，幕墙模块化设备安装简便，能够缩短建筑物的施工周期，提高施工效率。

3 雨幕原理

在降雨期间，建筑物外表面会受到雨水冲击，如果没有采取有效的防护措施，雨水很容易渗透到建筑物内部，对建筑结构和设施造成损害。雨幕原理的核心思想，是通过保持接缝处覆盖层的外表面内侧与室外气压相等，维持等压状态，从而有效地防止雨水从外面渗透到建筑内部。具体来说，当雨水冲击建筑表面时，由于建筑表面呈现出微弱的凸状，使得雨水形成了一个薄膜状的水幕，并且在水幕前方，形成了一个低气压区域。在这个低气压区域内，建筑表面的水膜受到空气的支撑，不会被雨水击破，从而实现了防水的效果。

为了确保雨幕原理的有效性，需要注意以下2 点：第1，建筑外墙保温材料应该密实、坚固，以防止雨水穿透墙体；第2，建筑的接缝处需要使用高质量的防水材料进行密封处理，以确保内外压力平衡。另外，建筑内部的通风系统也需要合理设计，以保持室内气压稳定[3]。不同情况下墙体对雨水的防护机制如表1 所示。

4 建筑幕墙的渗漏诱因分析

4.1 幕墙内外压力差不均衡

在幕墙的施工过程中，由于人为因素或材料质量等因素的影响，难免会出现一定程度的缝隙。这些缝隙可能是由于安装不当、材料收缩膨胀或结构受力不均等原因引起的。一旦缝隙形成，就会给水分提供渗透的通道。当水分通过幕墙缝隙渗透进来后，在外部风压和重力的作用下会形成动力作用，进一步促使水分渗漏加剧。水分渗漏还可能导致幕墙材料膨胀或变形，同时也会对墙体产生一定的压力。由于内外压力的变化，墙体和幕墙都会发生一定的变形。墙体变形可能导致墙体裂缝的产生，而幕墙的变形则可能加剧缝隙的扩大。这些裂缝和扩大的缝隙进一步增加了水分渗漏的程度，使得渗漏问题更加难以控制[4]。

4.2 开启窗设计不合理

目前，许多幕墙工程在设计和安装时存在不合理之处，导致开启窗渗漏问题的出现。这是最常见且最严重的问题之一。

多工程在选择材料时，并未按照现行幕墙设计标准和实际需求进行严格选择，例如连杆铰链、锁链等，通常只选择了不锈钢或普通锁，而这些锁链容易因其材料性质而变形，导致悬窗与窗框连接不紧密，留下缝隙。当外界力量作用于这些缺陷时，必然导致幕墙渗漏，不仅影响内部装饰，还干扰居民的正常生活[5]。

4.3 没有进行合理的施工安排

幕墙施工是整体工程的末期阶段，通常需要在整个项目完工前进行。然而，为了提高施工效率，可能会出现提前进行幕墙施工的情况，虽然可以加快整体工程进度，但由于准备不充分，往往会对其他项目的施工过程造成一定的破坏。

首先，提前进行幕墙施工，可能导致其他工程项目无法按计划进行。幕墙施工需要占用一定的空间和资源，例如脚手架、搭建平台等。如果没有合理安排时间和空间，施工过程中难免会与其他项目发生冲突，从而延误整体工程进度。

其次，提前施工的幕墙，往往会面临材料准备不充分的问题。幕墙作为一个重要的护墙系统，需要使用各种材料和配件进行组装。如果提前施工，有可能由于供应链问题或者人为失误，导致施工材料的准备不完善。这样一来，部分提前施工的幕墙就很难保证施工质量，给后续施工埋下了严重的隐患。例如，幕墙的密封、防水等关键部位，可能无法得到有效处理，从而导致日后出现渗漏或者结构问题。

4.4 施工人员技术水平不足

首先，由于缺乏对流程的充分掌握，施工技术人员可能在安装过程中出现不合理的操作，从而导致幕墙安装质量下降。例如，未能正确选择和安装金属挂件等材料，非常容易引发渗漏问题。

其次，施工技术人员对于时间计算的误差，也会对幕墙施工产生影响。如果胶体的使用时间过早，未能在7 d内完成相关的制作工作，胶体就可能凝固，形成封闭体。这将导致后期建筑施工过程中的严重渗漏问题。

最后，施工技术人员如果没有足够的经验和技术知识，就无法正确处理和应对各种施工情况。这样就会增加施工风险，进一步降低工程施工效率。当施工技术人员在施工过程中出现问题时，可能需要停工进行调整和修复，这将导致工期延长和额外的成本支出。

4.5 在较差的天气条件下施工

幕墙施工是一项非常复杂而精细的工程，需要在适宜的天气条件下进行，以确保施工质量。晴朗的天气是进行幕墙施工的理想条件，因为可提供良好的能见度和稳定的工作环境。

然而，有时为了加快工期，施工人员可能不得不在雨天或阴天进行电焊施工，这往往会带来一些潜在问题：第1，雨天或阴天的湿气会阻碍电焊施工的进行。电焊需要高温来融化金属并进行连接，湿气会导致焊接位置无法达到所需的温度。这将降低焊接质量，甚至可能导致焊接点的脆裂或不牢固，从而增加了幕墙发生渗漏的风险。第2，在雨天进行密封胶嵌缝也是一个存在风险的做法。密封胶需要在干燥的环境中使用，并且需要足够的时间来固化和形成有效的密封层。在雨天进行施工，雨水可能会侵入尚未干燥的密封层，影响其粘附性和密封性能，进而会出现渗漏问题。

5 幕墙防水设计措施

5.1 材料的界面防水

密封胶是幕墙防水设计中常用的一种材料，具有强粘性特点，能够有效地保证防水效果。因此在进行幕墙防水规划时，设计人员必须考虑以上因素，并采取相应措施来消除潜在的负面因素。

除此之外，选择优质的密封胶材料，也是确保防水效果的关键。应选择符合国家质量标准的产品，并通过相关认证，如ISO 9001 等。在实际使用中，应该根据施工环境、气候条件和使用寿命等因素，选择合适的密封胶材料，并且按照使用说明操作[6]。

5.2 接缝防水

在进行接缝防水时，需要特别重视插接部位的密封工作。在加工组装过程中，必须仔细处理接缝部位，以确保防水效果。具体措施是通过确定渗水路径，对渗水部位的横、竖框向连接处进行抹胶密封，保证接缝部位的完整性。抹胶精度等因素可能导致接缝大小存在细微误差。因此，在组装作业时，应优先考虑这些接缝部位，确保后续工作能够顺利进行。

在接缝防水前，还应对材料进行检查和测试，以确保其符合规范和质量要求。在接缝防水施工完成后，还需定期检查和维护，及时发现并修复潜在问题。

5.3 结构化防水

单元幕墙系统是一种常用的幕墙系统，其在操作运用中具有许多优点。与其他幕墙系统相比，单元幕墙系统具有更高的组装精确度和更快的安装速度，施工周期相对较短。此外，单元幕墙系统在防水渗漏性和空气渗透性方面具有绝对优势，这是由于其采用了结构化防水技术。结构化防水采用等压和雨幕技术，是一种更科学、合理的防水方式。与传统完全性防水相比，结构化防水在方法实施和结构布局上，更具有优势[7]。

5.4 幕墙密封系统设计

5.4.1 湿式密封

幕墙系统密封设计非常重要，其中湿式密封是常见的方式。这种方式采用密封胶和带黏合钉的材料进行设计，可有效应用于框架幕墙的工厂加工和组装施工阶段。

密封胶作为湿式密封的主要材料之一，具有多种优点：第1，它能够抵抗紫外线，耐水性强，可以防止污染物进入幕墙系统中。第2，密封胶材料易于加工和使用，能够适应复杂的安装场景。因此，在设计过程中，可以采用密封嵌缝的方式来保证材料的气密性，并达到更好的效果。湿式密封方式主要适用于框架幕墙，而且在幕墙系统的密封设计中，起着至关重要的作用。通过湿式密封，可以确保幕墙系统在不同的气候条件下，具有良好的密封性和隔热性，从而提高建筑物的能源效率和舒适度。第3，湿式密封还能够提高幕墙系统的耐久性和整体美观性，满足用户对建筑环境的需求和期望。

5.4.2 干式密封

干式密封是一种适用于单元式幕墙的密封方式，它主要使用胶条进行密封。三元乙丙橡胶是该密封材料的主要成分，通常占总比例的1/3。但在实际应用中，需要根据当地气候和天气情况对材料的含量和配方进行具体调整。此外，使用干式密封材料，还需要注意其耐老化性、耐紫外线性等重要性能指标，以确保幕墙长期稳定使用[8]。

6 结语

幕墙的防水问题，一直是制约其使用寿命和安全性的主要因素之一。因此，在幕墙的设计和施工过程中，防水技术和构造研究显得尤为重要。通过对幕墙材料、构造、设计的深入研究，人们可以更好地了解幕墙的特点、功能和优缺点，并掌握有效的防水技术。未来，相关人员应该继续关注幕墙防水技术和构造研究，加强理论和实践结合，推动幕墙建筑向着更加高效、环保、安全的方向发展，为城市的可持续发展做出贡献。