水對建筑物的有害作用一般歸納為重力作用、毛細作用、滲透作用(含侵蝕與沖刷作用)、動能和氣壓差。它們以共同作用或單獨作用,使水產生流動或移動,并對建筑物造成損害。控制這些作用力,遠比試圖阻止它們來得更為有效。水的侵入是一個動態(tài)的、不斷變化的復雜過程。足夠的水分、水中侵入性物質和環(huán)境溫度,是防水工程設計中必須考慮的三大因素。而阻止水的侵入,防止水的滲漏,是建筑防水工程在合理使用年限內應具備的基本功能。
自然界的物質在一定壓力下都是透水的,常見的多孔性混凝土材料更是如此。特別是地下工程埋得越深,地下水位越高,滲透壓力就越大。地下工程的滲漏水在大多數情況下,是由滲透作用引起的。另外,水能溶解大部分物質,而地下水又是一種相當復雜的溶液。當酸、鹽及有害氣體含量超過一定含量時,地下水就會侵蝕以至損壞地下結構。
滴水穿石堪比子彈。“只要我們對整個建筑物,從基礎、地下室、墻身直至屋頂構造進行仔細分析,就不難發(fā)現,在任何情況下,各種狀態(tài)的水都是造成建筑物各部位滲漏或損壞的重要因素。”(葉琳昌.《防水工手冊·第三版》.中國建筑工業(yè)出版社,2005:01)如果我們進一步追蹤又會發(fā)現,水在自然界乃至房屋建造與使用過程中造成的破壞變幻莫測,觸目驚心。
在一般建筑的屋頂,常見的伸縮縫、天溝及雨水口、高低跨連接處的滲漏也是水的“杰作”:因為在“熱脹冷縮”和“濕漲干縮”的反復作用下,由“溫度—收縮”應力引發(fā)的間隙或開裂(初始時肉眼不易發(fā)現),使水乘虛而入造成的。在研究這類質量問題時,既要看到隨著時間的變化,各種材料由量變到質變發(fā)生的“老化”現象(外因),但更多的卻是這些容易滲漏的部位,長期存在的設防標準偏低,構造設計不當(如排水坡度太小、密封不嚴、沒有考慮暴雨時瞬間如何排水等)和施工粗糙等人為因素(內因)。
各種形態(tài)的水在一定條件下都會互相轉化。上世紀60年代開始研究的排汽屋面,是針對屋面中的多余水分,在屋面高溫作用下產生的蒸氣分壓力,導致卷材防水層起鼓、開裂、滲漏而提出的(圖1),其形成的過程與“水加熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)” 的情景十分相似。
圖1 因保溫層內含有大量水分引發(fā)防水層起鼓、開裂和滲漏
“天之語,物之道”,它與2000多年前漢瓦屋面結構“上下通氣”的理念是一脈相承的。排汽屋面“主動地吸取天地之道” ,正確處理了天(風雨寒暑等各種自然現象)、地(屋面施工中多余水分如何汽化與逸出)、人(居住功能)三者之間的平衡關系,從而使許多復雜的技術難題,簡化為“道法自然”的科學構造;并最終達到人與天地融合、和諧共處的做法,也可視為構造防水與材料防水相結合的典范。另外,排汽屋面構造(圖2)自1983年列入國家規(guī)范以來,不僅有力地抑制了卷材防水層起鼓、開裂和滲漏等質量通病,而且還延長了屋面工程的使用年限,其取得的技術經濟效益和社會效益十分明顯。今后,不管建筑與防水材料如何變化,但排汽屋面的科學構造(含配套的多層卷材革新鋪貼工藝)以及道法自然的理念,都是值得借鑒的。