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摘要：分析了水在受熱變成水蒸氣和受冷結(jié)冰后的體積變化以及這種體積變化對(duì)建筑物產(chǎn)生的影響，并從建筑防水的角度提出了相應(yīng)的對(duì)策。
關(guān)鍵詞：水；水蒸氣；結(jié)冰；建筑防水


Abstract: The volume changes of heated water transform to vapour and chilled water transform to ice were analyzed respectively in the paper, the impact of the changes on the buildings was discussed, and the correspond preventive measure was also pointed out from the building waterproofing.
Key words：water；vapour；building watering
 
1  水受熱變成水蒸氣對(duì)建筑物產(chǎn)生的危害及其對(duì)策
1.1  水受熱變成水蒸氣后的體積變化
　　水受熱時(shí)密度會(huì)發(fā)生變化。在0~4℃之間，水的密度隨著溫度的升高而變大，4℃時(shí)水的密度最大，溫度繼續(xù)升高，水的密度則變小。純水在0℃時(shí)的密度為999.87kg/m3，4℃時(shí)的密度為1000 kg/m3，100℃時(shí)的密度為958.38 kg/m3。在101kPa（一個(gè)大氣壓）下，0℃時(shí)1mol H2O的體積為18mL。當(dāng)將水加熱到100℃時(shí)，液態(tài)水汽化為水蒸氣。而在100℃時(shí)，一個(gè)大氣壓下1mol H2O的體積約為3.06×104 mL。由此我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：在101 kPa下，100℃時(shí)1mol H2O的體積比0℃時(shí)1mo l H2O的體積增大了約1700倍。
1.2  水蒸氣對(duì)建筑物的危害
　　黑色屋面夏季最高溫度可以達(dá)到85℃，根據(jù)理想氣體方程，1mol水完全汽化，在101kPa 和85℃時(shí)的體積為26010mL，體積變化了1445倍。如果1mol水占據(jù)的體積不變，仍按照0℃液態(tài)水的體積（18mL）計(jì)算，在85℃時(shí)，水對(duì)周圍的建筑物將產(chǎn)生1445個(gè)大氣壓的壓力，也就是說(shuō)每平方米承受了1445公斤的壓力。
　　由于建筑物多是硅酸鹽等無(wú)機(jī)材料，這些材料具有多孔性、透氣性，可以大大減弱水蒸氣施加于建筑物上的壓力，因此建筑物實(shí)際所承受的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1445kg/m2，但水蒸氣產(chǎn)生的壓力對(duì)建筑物的危害仍然是十分嚴(yán)重的，特別是在透氣性差的建筑物部位，這種危害十分明顯。
　　水蒸氣對(duì)建筑物的危害常常造成防水層與基層之間產(chǎn)生剝離，防水層起鼓、搭接縫開裂，從而導(dǎo)致防水層的壽命大大降低，防水層下出現(xiàn)竄水等情況。
1.3  避免水蒸氣對(duì)防水層造成危害的應(yīng)對(duì)措施
為防止水汽化對(duì)防水層造成危害，我們可以采取如下措施：
1.3.1  保證基層充分干燥
　　為了避免水變成水蒸氣后對(duì)防水層產(chǎn)生的破壞性壓力，我們應(yīng)該在防水層施工前，讓基層中的水分充分揮發(fā)干燥。并對(duì)干燥的程度進(jìn)行檢驗(yàn)：將1m2卷材平坦的干鋪在基層上，靜止3~4h，察看卷材覆蓋的基層以及卷材上是否有水印，無(wú)水印即可施工隔氣層或防水層。
1.3.2  設(shè)置排氣管道
　　當(dāng)屋面保溫層干燥確實(shí)困難或者工期要求不能等到干燥后施工防水層時(shí)，應(yīng)在屋面上設(shè)置排氣管道。在屋面上設(shè)置排氣管道的目的是讓整個(gè)保溫層中的水蒸氣與大氣相通，排泄水變成蒸汽后對(duì)防水層造成的壓力。
　　排氣管道的設(shè)置辦法如下：a.屋面找平層分格縫應(yīng)縱橫設(shè)置并相互貫通，間距不大于6m, 分格縫兼做排氣道，排氣道與和大氣相通的排氣管相通。每36m2至少設(shè)置一個(gè)排氣管。b.排氣管道應(yīng)設(shè)置在屋檐下或者排氣道的縱橫交叉處。c.排氣管道應(yīng)安裝在結(jié)構(gòu)層上，穿越保溫層部分的排氣管道應(yīng)打孔排氣。d.排氣管道應(yīng)做防水處理，如圖1和圖2。
1.3.3  對(duì)防水層的要求
　　首先采用空鋪、條粘、點(diǎn)粘法施工，充分分散水蒸氣對(duì)防水層的壓力。其次，應(yīng)當(dāng)選擇拉伸強(qiáng)度高的防水材料，以有效的避免水蒸氣對(duì)防水層的破壞。 
2  水受冷結(jié)冰對(duì)建筑物產(chǎn)生的危害及其對(duì)策
2.1  水結(jié)冰后的體積變化和對(duì)周圍建筑物產(chǎn)生的壓力
　　在正常大氣壓下，溫度降低至0℃時(shí)，水會(huì)結(jié)冰。純水在0℃時(shí)密度為999.87 kg/m3，0℃冰的密度為916.710 kg/m3，即水結(jié)冰時(shí)，體積突然增大了約9%，冰融化時(shí)，體積又突然減小。試想一個(gè)2m厚的筏式基礎(chǔ)底板，在地下室四周完全嵌固的情況下，一個(gè)寬度僅有0.2mm、長(zhǎng)度及深度均為0.5m的無(wú)害裂縫，在由水結(jié)成冰的過(guò)程中，對(duì)周圍混凝土可施加200Mpa的側(cè)壓力，這足以破壞任何高強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，同時(shí)還會(huì)拉斷或擊穿所有柔性或剛性的防水材料。[1] 
2.2  水受冷結(jié)冰對(duì)建筑物造成的危害
　　建筑物多是多孔性無(wú)機(jī)材料，這些材料內(nèi)部存在孔洞、縫隙、毛細(xì)管道等，極易吸水。在水反復(fù)的凍融過(guò)程中，將對(duì)建筑物產(chǎn)生巨大的破壞作用，如：很多建筑物表面的水泥砂漿、油漆、防水層等與建筑物剝離，混凝土被凍粉化，就是這種凍融作用的結(jié)果。
2.3  避免凍害發(fā)生的應(yīng)對(duì)措施
　　為防止凍害對(duì)建筑物造成的危害，我們可以采取如下措施：
2.3.1  排除積水
　　排除建筑物周圍的積水。沒(méi)有了積水，也就不存在凍害產(chǎn)生的條件。
2.3.2  提高建筑物的防水性能。