建筑防水设计理念、多道设防、刚柔并济

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。总结一下： 由茅草到瓦到全封闭整体防水，所谓防水技术的发展，就是防水机理由构造防水进至材料防水；从以排水为主，进至防水为主，排水为辅的发展过程。 
**上古时人类少而禽兽多，人类经常遭受禽兽的攻击。在恶劣环境的逼迫下，部分人类开始往北迁徙，受鼠类动物的启发，在黄土高原的山坡上打洞，人居住在里面，用石头或树枝挡住洞口。但是北方气候寒冷，许多人宁愿留在危险的南方，也不肯往北迁移。这时候有巢氏出现了。他受鸟类在树上筑巢的启发，最先发明了“巢居”。他指导人们用树枝和藤条在高大的树干上建造房屋，房屋的四壁和屋顶都用树枝遮挡得严严实实，（即当时的防水材料）。人不能总在树上充当“蜗居族”，回到地面后造房子，抢当“有巢氏”。
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