摘要：分析了水在受热变成水蒸气和受冷结冰后的体积变化以及这种体积变化对建筑物产生的影响，并从建筑防水的角度提出了相应的对策。
关键词：水；水蒸气；结冰；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  水受热变成水蒸气对建筑物产生的危害及其对策
1.1  水受热变成水蒸气后的体积变化
　　水受热时密度会发生变化。在0~4℃之间，水的密度随着温度的升高而变大，4℃时水的密度最大，温度继续升高，水的密度则变小。纯水在0℃时的密度为999.87kg/m3，4℃时的密度为1000 kg/m3，100℃时的密度为958.38 kg/m3。在101kPa（一个大气压）下，0℃时1mol H2O的体积为18mL。当将水加热到100℃时，液态水汽化为水蒸气。而在100℃时，一个大气压下1mol H2O的体积约为3.06×104 mL。由此我们可以得出这样一个结论：在101 kPa下，100℃时1mol H2O的体积比0℃时1mo l H2O的体积增大了约1700倍。
1.2  水蒸气对建筑物的危害
　　黑色屋面夏季最高温度可以达到85℃，根据理想气体方程，1mol水完全汽化，在101kPa 和85℃时的体积为26010mL，体积变化了1445倍。如果1mol水占据的体积不变，仍按照0℃液态水的体积（18mL）计算，在85℃时，水对周围的建筑物将产生1445个大气压的压力，也就是说每平方米承受了1445公斤的压力。
　　由于建筑物多是硅酸盐等无机材料，这些材料具有多孔性、透气性，可以大大减弱水蒸气施加于建筑物上的压力，因此建筑物实际所承受的压力远远小于1445kg/m2，但水蒸气产生的压力对建筑物的危害仍然是十分严重的，特别是在透气性差的建筑物部位，这种危害十分明显。
　　水蒸气对建筑物的危害常常造成防水层与基层之间产生剥离，防水层起鼓、搭接缝开裂，从而导致防水层的寿命大大降低，防水层下出现窜水等情况。
1.3  避免水蒸气对防水层造成危害的应对措施
为防止水汽化对防水层造成危害，我们可以采取如下措施：
1.3.1  保证基层充分干燥
　　为了避免水变成水蒸气后对防水层产生的破坏性压力，我们应该在防水层施工前，让基层中的水分充分挥发干燥。并对干燥的程度进行检验：将1m2卷材平坦的干铺在基层上，静止3~4h，察看卷材覆盖的基层以及卷材上是否有水印，无水印即可施工隔气层或防水层。
1.3.2  设置排气管道
　　当屋面保温层干燥确实困难或者工期要求不能等到干燥后施工防水层时，应在屋面上设置排气管道。在屋面上设置排气管道的目的是让整个保温层中的水蒸气与大气相通，排泄水变成蒸汽后对防水层造成的压力。
　　排气管道的设置办法如下：a.屋面找平层分格缝应纵横设置并相互贯通，间距不大于6m, 分格缝兼做排气道，排气道与和大气相通的排气管相通。每36m2至少设置一个排气管。b.排气管道应设置在屋檐下或者排气道的纵横交叉处。c.排气管道应安装在结构层上，穿越保温层部分的排气管道应打孔排气。d.排气管道应做防水处理，如图1和图2。
1.3.3  对防水层的要求
　　首先采用空铺、条粘、点粘法施工，充分分散水蒸气对防水层的压力。其次，应当选择拉伸强度高的防水材料，以有效的避免水蒸气对防水层的破坏。 
2  水受冷结冰对建筑物产生的危害及其对策
2.1  水结冰后的体积变化和对周围建筑物产生的压力
　　在正常大气压下，温度降低至0℃时，水会结冰。纯水在0℃时密度为999.87 kg/m3，0℃冰的密度为916.710 kg/m3，即水结冰时，体积突然增大了约9%，冰融化时，体积又突然减小。试想一个2m厚的筏式基础底板，在地下室四周完全嵌固的情况下，一个宽度仅有0.2mm、长度及深度均为0.5m的无害裂缝，在由水结成冰的过程中，对周围混凝土可施加200Mpa的侧压力，这足以破坏任何高强度等级的钢筋混凝土结构，同时还会拉断或击穿所有柔性或刚性的防水材料。[1] 
2.2  水受冷结冰对建筑物造成的危害
　　建筑物多是多孔性无机材料，这些材料内部存在孔洞、缝隙、毛细管道等，极易吸水。在水反复的冻融过程中，将对建筑物产生巨大的破坏作用，如：很多建筑物表面的水泥砂浆、油漆、防水层等与建筑物剥离，混凝土被冻粉化，就是这种冻融作用的结果。
2.3  避免冻害发生的应对措施
　　为防止冻害对建筑物造成的危害，我们可以采取如下措施：
2.3.1  排除积水
　　排除建筑物周围的积水。没有了积水，也就不存在冻害产生的条件。
2.3.2  提高建筑物的防水性能。