中国建筑防水历史可追溯到上万年前,积累了丰富的建筑防水经验,比如,“以排为主,以防为辅”,“多道设防,刚柔并济”等等建筑防水设计理念,直到今天仍被世界各国的建筑师们所采用。一起回顾一下屋面防水材料历史
今天的五花八门的防水材料,古代是没有的。约一万年前的古代,人类从洞穴里走出,从巢中**下来,建造最原始最简陋的茅草屋,原木人字架,两脚落地,呈三角形(△),披以茅草,坡度大于60°,叫“天地根元造”。这是坡屋面的原形,坡屋面形式始于此。 防水材料是茅草,它之所以能防水,全赖于坡度大,雨水流速急,再是赖于铺草很厚,残存在草上的雨水,不待下渗就已蒸干。但是霪雨连绵数日不晴,雨水从草缝中渗入。防水效果不好,(“长夜粘湿何由彻”,屋面漏水的滋味不太好受)。仅是原始用品而已,它只能在小跨度、大坡度的简陋房上使用,若大跨小坡就无能为力了,另外稻草与基层结合不好(“八月秋高风怒嚎,卷我屋上三重茅”“抗风揭性不好”,看来杜甫的屋面防水做的不太好,不是漏水就是被揭房盖)因此说,茅草并不是真正的防水材料。 (自产生于七千年前的茅草屋面防水,现在我国山区还能看到,可能也有改进)因此,祖先不能停留在茅草屋面,必须研制真正的更有效的防水材料,这是第一阶段。
现在市场上出现仿茅草的屋面材料,如纤维仿茅草、塑料茅草以及PVC茅草等,这些仿制材料也大量应用在别墅和酒店,有些甚至能以假乱真,很难辨认出。装饰和作用大于防水功能。
瓦的诞生使屋面发生巨大的变革,建筑跨入新时代。但是,早期的瓦吸水率很高,洇湿严重,于是加强对瓦质的研究。使其擀密如石,敲击如磬,吸水率降到3%,优于现代的瓷器。与此同时在瓦上余釉烧结成完全不吸水的琉璃。“秦砖汉瓦”还研制铜瓦、铁瓦。防水功能的实现逐渐由构造防水向材料防水转移。小块的瓦上下左右搭接,若作到滴水不漏,百年不渗是很困难的,单靠一层瓦防水是不够的,必须多道防线。瓦下增加青灰背,类似现在的水泥砂浆,青灰背上铺灰背,灰背厚约10厘米,由磨细石灰与细黏土混合拌匀,掺水,拍实,犹如现在的混凝土刚性防水层。这和在防水原则刚柔结合、多道设防亦很相似。瓦成为屋面防水的主材料,统治屋面四五千年,直到19世纪出现比瓦更好的油毛毡防水材料,瓦才渐渐失去了作为防水功能的辉煌
现在市场上瓦类防水材料种类很多,在国内随着上海市屋面平改坡的规划和实施,已经得到了很广泛应用。(彩色沥青瓦、水泥瓦、陶土瓦、彩钢瓦具有代表性),有所不同的是瓦屋面系统中通风系统、采光系统、排水系统、坚固系统等,都有较好的施工解决方案,(根据屋面防水等级和设防要求有不同的屋面设计构造,适用于屋面排水坡度≥20%的斜形屋面),在防水的同时越来越关注城市景观。
回到刚才的话题,古代瓦材料本身是构造防水,瓦瓦搭接是有缝的,总有搭接不当的地方,雨水易渗入。为此创制全封闭的金属卷材——铅锡背。铅锡背以铅锡合金熔化浇铸成约10毫米厚的板块,焊成整体,俗称“锡拉背”或“锡背”,就是宫殿建筑使用的一种防水材料。北京故宫御花园内的钦安殿(后建嘉靖十四年(1535年)),已经历时500余年,至今完好。当然,宫殿防水质量一定很高,要不然直接推出午门外。20世纪70年代初翻修天安门城楼时,在屋脊上也发现宽3米、厚3毫米的青铅皮,用作防水层。这是锡背的一个变种。全封闭防水材料卷材的出现了。
近百年来,西方吸取阿拉伯地区使用沥青的经验,研制出油毛毡。铺贴油毛毡整体封闭,不留一丝孔隙,雨水滞留在屋面上数日也不会渗入。油毛毡的诞生使屋面构造也发生了剧变,从构造防水转入到材料防水,为屋面上的多功能利用提供了前提条件。当然油毡并不是完美的卷材,人们又致力于研制比油毡更耐久,物理性能更好的卷材,于是高分子卷材,改性沥青卷材,如雨后春笋,配合各种卷材的涂料亦纷至沓来,防水设计和施工技术日益提高。