幕墻防水技術與構造研究

陳文進 鄧繼兵

幕墻是一種新型的建筑外裝飾方式，主要構成部分為玻璃、金屬等，視覺效果美觀、透明、輕盈。隨著現代建筑技術的不斷發展，幕墻在建筑設計中得到了廣泛應用。然而，由于幕墻面積大且結構復雜，容易受到風雨侵蝕和滲水問題的影響，因此防水技術和結構研究變得很重要。有效的防水技術可以保護幕墻免受風雨侵蝕，延長其使用壽命，同時可以避免因室內滲水造成危害的各種安全隱患。

1 項目概況

某商業綜合體是一座高達50 層的建筑，占地面積較大，外立面采用了現代化的幕墻設計。這種設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，使室內空間更加明亮和通透。然而，由于受到外部環境的影響，該商業綜合體經常會面臨強風暴雨等極端天氣的考驗。在這種情況下，幕墻的防水技術和構造就顯得尤為重要。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。為了應對這個挑戰，工程團隊進行了針對性的研究，并采取了有效的措施。

2 幕墻及幕墻防水設計概述

2.1 幕墻的概念

幕墻是一種常用的現代建筑立面設計方法，它由玻璃、金屬、人造板材和石材等材料構成，并置于建筑物外部。與傳統建筑墻體相比，幕墻并不承受建筑結構的負荷，而是作為連接結構板或柱體的部分。幕墻通常由多層材料構成，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調。

2.2 幕墻防水設計的概念

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，容易導致雨水滲入建筑內部，從而影響室內環境。因此，在幕墻設計中，防水是一個非常重要的方面。幕墻防水設計涉及3 個主要要素—外界雨水、幕墻孔隙和內外壓力差。為了計算雨水滲漏量，可以使用特定公式。通過特定的公式，可以制定適當的幕墻設計方案，以實現有效的防水效果。

在幕墻的施工過程中，應注意避免孔隙和接縫產生過大的間隙，以減小雨水滲漏的可能性。此外，還應選擇適當的材料和技術手段，如選用高強度的密封膠對接縫進行密封處理，采用風壓測試等方法來確保幕墻的耐水性能[2]。

2.3 幕墻的優點

幕墻是一種現代建筑外墻材料，具有很多優點：第1，其采用隔熱、隔音材料和雙層玻璃，能有效降低空調能耗，且對環境污染更少。第2，幕墻外觀設計靈活，可以個性化定制，提高建筑物的藝術價值和時尚感。第3，采用大面積的玻璃幕墻，使得室內自然光線充足，提高人們的視覺舒適度，減少室內照明的使用。同時，經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措施，雨水很容易滲透到建筑物內部，對建筑結構和設施造成損害。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側與室外氣壓相等，維持等壓狀態，從而有效地防止雨水從外面滲透到建筑內部。具體來說，當雨水沖擊建筑表面時，由于建筑表面呈現出微弱的凸狀，使得雨水形成了一個薄膜狀的水幕，并且在水幕前方，形成了一個低氣壓區域。在這個低氣壓區域內，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量的防水材料進行密封處理，以確保內外壓力平衡。另外，建筑內部的通風系統也需要合理設計，以保持室內氣壓穩定[3]。不同情況下墻體對雨水的防護機制如表1 所示。

4 建筑幕墻的滲漏誘因分析

4.1 幕墻內外壓力差不均衡

在幕墻的施工過程中，由于人為因素或材料質量等因素的影響，難免會出現一定程度的縫隙。這些縫隙可能是由于安裝不當、材料收縮膨脹或結構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。當水分通過幕墻縫隙滲透進來后，在外部風壓和重力的作用下會形成動力作用，進一步促使水分滲漏加劇。水分滲漏還可能導致幕墻材料膨脹或變形，同時也會對墻體產生一定的壓力。由于內外壓力的變化，墻體和幕墻都會發生一定的變形。墻體變形可能導致墻體裂縫的產生，而幕墻的變形則可能加劇縫隙的擴大。這些裂縫和擴大的縫隙進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 開啟窗設計不合理

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

多工程在選擇材料時，并未按照現行幕墻設計標準和實際需求進行嚴格選擇，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而變形，導致懸窗與窗框連接不緊密，留下縫隙。當外界力量作用于這些缺陷時，必然導致幕墻滲漏，不僅影響內部裝飾，還干擾居民的正常生活[5]。

4.3 沒有進行合理的施工安排

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行。然而，為了提高施工效率，可能會出現提前進行幕墻施工的情況，雖然可以加快整體工程進度，但由于準備不充分，往往會對其他項目的施工過程造成一定的破壞。

首先，提前進行幕墻施工，可能導致其他工程項目無法按計劃進行。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生沖突，從而延誤整體工程進度。

其次，提前施工的幕墻，往往會面臨材料準備不充分的問題。幕墻作為一個重要的護墻系統，需要使用各種材料和配件進行組裝。如果提前施工，有可能由于供應鏈問題或者人為失誤，導致施工材料的準備不完善。這樣一來，部分提前施工的幕墻就很難保證施工質量，給后續施工埋下了嚴重的隱患。例如，幕墻的密封、防水等關鍵部位，可能無法得到有效處理，從而導致日后出現滲漏或者結構問題。

4.4 施工人員技術水平不足

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

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

最后，施工技術人員如果沒有足夠的經驗和技術知識，就無法正確處理和應對各種施工情況。這樣就會增加施工風險，進一步降低工程施工效率。當施工技術人員在施工過程中出現問題時，可能需要停工進行調整和修復，這將導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雜而精細的工程，需要在適宜的天氣條件下進行，以確保施工質量。晴朗的天氣是進行幕墻施工的理想條件，因為可提供良好的能見度和穩定的工作環境。

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行。電焊需要高溫來融化金屬并進行連接，濕氣會導致焊接位置無法達到所需的溫度。這將降低焊接質量，甚至可能導致焊接點的脆裂或不牢固，從而增加了幕墻發生滲漏的風險。第2，在雨天進行密封膠嵌縫也是一個存在風險的做法。密封膠需要在干燥的環境中使用，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，進而會出現滲漏問題。

5 幕墻防水設計措施

5.1 材料的界面防水

密封膠是幕墻防水設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。因此在進行幕墻防水規劃時，設計人員必須考慮以上因素，并采取相應措施來消除潛在的負面因素。

除此之外，選擇優質的密封膠材料，也是確保防水效果的關鍵。應選擇符合國家質量標準的產品，并通過相關認證，如ISO 9001 等。在實際使用中，應該根據施工環境、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致接縫大小存在細微誤差。因此，在組裝作業時，應優先考慮這些接縫部位，確保后續工作能夠順利進行。

在接縫防水前，還應對材料進行檢查和測試，以確保其符合規范和質量要求。在接縫防水施工完成后，還需定期檢查和維護，及時發現并修復潛在問題。

5.3 結構化防水

單元幕墻系統是一種常用的幕墻系統，其在操作運用中具有許多優點。與其他幕墻系統相比，單元幕墻系統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，單元幕墻系統在防水滲漏性和空氣滲透性方面具有絕對優勢，這是由于其采用了結構化防水技術。結構化防水采用等壓和雨幕技術，是一種更科學、合理的防水方式。與傳統完全性防水相比，結構化防水在方法實施和結構布局上，更具有優勢[7]。

5.4 幕墻密封系統設計

5.4.1 濕式密封

幕墻系統密封設計非常重要，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的材料進行設計，可有效應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，具有多種優點：第1，它能夠抵抗紫外線，耐水性強，可以防止污染物進入幕墻系統中。第2，密封膠材料易于加工和使用，能夠適應復雜的安裝場景。因此，在設計過程中，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，而且在幕墻系統的密封設計中，起著至關重要的作用。通過濕式密封，可以確保幕墻系統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的耐久性和整體美觀性，滿足用戶對建筑環境的需求和期望。

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。但在實際應用中，需要根據當地氣候和天氣情況對材料的含量和配方進行具體調整。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，以確保幕墻長期穩定使用[8]。

6 結語

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，在幕墻的設計和施工過程中，防水技術和構造研究顯得尤為重要。通過對幕墻材料、構造、設計的深入研究，人們可以更好地了解幕墻的特點、功能和優缺點，并掌握有效的防水技術。未來，相關人員應該繼續關注幕墻防水技術和構造研究，加強理論和實踐結合，推動幕墻建筑向著更加高效、環保、安全的方向發展，為城市的可持續發展做出貢獻。