幕墙防水理论与常见幕墙防水缺陷分析

发布日期：2021-01-13　浏览次数：

要求

作为现代建筑的外围护结构，建筑幕墙得到大量的运用，而建筑幕墙的设计首先是考虑建筑所在地的气候条件，包括台风飓风等自然灾害也应在设计考虑范围之内。比如在华东地区，夏季炎热，冬季湿冷，时常数月的梅雨季节，台风也时常光临。对于这样的气候特征，幕墙的设计必须充分考虑这些风险因素，应当研究全年365天各种气候条件下的幕墙性能表现能力。

挑战

幕墙工程师一直以来面对的挑战就是如何设计与制造一个建筑外围护幕墙结构能应付各种气候下可能出现的最不利情况，而侧向风荷载及自重使幕墙设计更加复杂、热量传递、节能材料的运用、水蒸气渗透等等对幕墙防水提出更高的要求，而幕墙的系统设计、按图施工及施工工艺质量往往决定了最终的建筑外幕墙性能。

现实

尽管材料与技术的发展突飞猛进，但是很多项目依旧被各种各样的幕墙问题困扰不已，而幕墙的雨水渗漏是建筑外墙工程中最严重的问题之一，由于幕墙渗漏造成的后果非常严重，对建筑的内墙腐蚀、金属构件腐蚀、保温材料失效、室内环境破坏、热量的流失等等带来难以评估的损失。

理论

一直以来，幕墙漏水均是以下三个要素共同作用的结果：（1）有水存在；（2）外墙表面有接缝存在；（3）有能使水通过接缝进入室内的压力存在。分析这三个要素可知，幕墙水密性的设计重点即是如何消除使水通过接缝进入室内的压力，而这一技术思想的实现我们称之为雨幕原理（rain screen principle），即在建筑幕墙中间空气间层室外侧开口处采取适当的遮蔽和断水构造形成雨幕，室内侧接缝处进行有效的密封，使中间空气间层气压与室外气压趋于平衡，从而减少或消除雨水通过室外侧开口的作用力，以阻止雨水渗漏的设计原理，图一为雨幕原理示意图。按照此雨幕原理，一般情况下外幕墙系统可由三部分组成：外壁雨幕层+等压腔体+内壁封闭层。通过设置在外壁雨幕层上接缝开口使用等压腔体与室外气压趋于平衡。

雨幕原理（rain screen principle

在建筑幕墙中间空气间层室外侧开口处采取适当的遮蔽和断水构造形成雨幕，室内侧接缝处进行有效的密封，使中间空气间层气压与室外气压趋于平衡，从而减少或消除雨水通过室外侧开口的作用力，以阻止雨水渗漏的设计原理。

一般情况下外幕墙系统可由三部分组成：外壁雨幕层+等压腔体+内壁封闭层。通过设置在外壁雨幕层上接缝开口使用等压腔体与室外气压趋于平衡。

图一：雨幕原理示意图

系统构造设计最大压差下的防排水承受能力

按照上述的雨幕原理，我们的幕墙系统应建立可靠的多道防水体系，按照雨幕原理等压腔结构进行系统设计，排水路径清晰明了直接可靠。并根据建筑在地风雨实际情况、建筑特征、幕墙系统构造特点在外幕墙面进行防水分区，可以设置一个楼层为一个防水单元分区，也可以根据实际情况设置多个楼层及其他情况为一个防水单元分区。

在幕墙系统的研究设计与选择上，应充分考虑系统防水构造设计有其最大压差下的防排水的承受能力。

一旦压差与水量超过其承受能力就容易发生幕墙漏水，故技术上需考虑幕墙系统的最大防水能力，防止系统防水过载。

常见的幕墙单道密封系统的不足

在很多的幕墙实际的设计生产中，使用单道密封胶系统目前依然占主流，包括玻璃幕墙、金属幕墙、板材幕墙等等，图二是使用单道密封胶系统的金属幕墙节点示意，大量的实际工程均使用类似的单道密封胶进行缝隙封堵，也由此带来了大量的幕墙渗漏问题。

图二：使用单道密封胶系统的金属幕墙节点

在理论上，如果所有的幕墙接缝密封完美，密封基层处理与密封胶的宽厚比均能满足技术要求，则这样的幕墙是完美可靠的。但是在实际生产施工中，这样的完美状态只是在理想假设中才能实现。由于单道密封胶无法有效解决内外的压力差，密封胶始终处于内外压力之下。对于造型复杂的大型建筑，风荷载、侧向风荷载、横竖向的线条、凹凸进出的造型、节能与隔音的要求，施工环境的控制、高空作业的工艺难度，这些都将使密封问题变得更加复杂。对于这些复杂表面的密封缝隙，要想完美的实现单道密封的理想效果会变得非常困难也不切实际，稍有不慎，就会造成密封的失效。

那么一旦密封系统失效，渗漏的雨水会流向哪里？

针对单密封系统的不足，在幕墙的系统设计与生产施工中，我们按照雨幕原理等压腔结构原理进行防水系统的研究与设计，图三为按照雨幕原理等压腔结构设计的开缝金属幕墙。在金属幕墙结构内布置等压腔体，通过设置开缝或者通气孔将压腔体与室外空气实现基本等压，通过室外的连续接缝处理形成雨幕，在等压腔体内部形成排水措施，少量的渗漏水与冷凝水通过设置的排水通道排出室外，从而形成可靠的二次排水系统。

图三：按照雨幕原理等压腔结构设计的开缝金属幕墙

常见建筑幕墙系统防水缺陷】

在幕墙行业圈子里，似乎只有设计单元体幕墙时才会谈及雨幕原理等压腔结构设计理论，而实际大量运用的构件式幕墙系统几乎都是依靠密封胶进行完全封堵的设计与施工，下面我们使用雨幕原理等压腔结构的设计原理来分析常见的构件式幕墙系统防水做法。

图四与图五是目前幕墙行业中流行的构件式幕墙系统，按照上述的雨幕原理理论进行幕墙系统的研究，室外面的玻璃与压板与装饰盖板共同构成雨幕层；而室内部分的胶条形成气密层；而雨幕层与气密层中间的空气层我们称之为等压腔，通过预设的等压孔近似的实现与室外空气的压力相等。