防水透氣膜水蒸氣透過性能和不透（tòu）水性在應對建築（zhù）結露問題的功用及性能測試（shì）

The Function of Waterproof and Breathable Films to Solve Condensation Problems of Construction and Its Performance Test

摘（zhāi）要：在建築領域中，水和水汽是威脅建築安全的重要因素。防水透氣膜憑借其獨特的微孔結構，在建築圍（wéi）護結構中發（fā）揮了優異的水蒸氣透過和防水功用，具有良好市場發展（zhǎn）潛（qián）力。本文從結露現象的本質入手分析了防水透氣膜在（zài）應對建築結露問題的作用機製，並從試驗測（cè）試和生（shēng）產工藝的角度提出了（le）防水透氣膜的（de）性能控製（zhì）要點。

The article aims at explaining the function of waterproof and breathable films to solve condensation problems of constructions, by analyzing the essence of condensation phenomenon.
It also points out performance control factors of waterproof and breathable films from the angle of test and production processes.

關鍵詞：防（fáng）水透氣膜、結露、水蒸氣透過性能（néng）、不透水性

作者：濟南MD传媒视频（guāng）機電技術有限公司

　　中國地域廣袤，氣候的地區差異性明顯，嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬（dōng）暖、溫和等多樣化氣候特征對當地（dì）建築的圍護結構形成（chéng）了嚴峻的考驗（yàn），其中因水分因素而導致建築圍護結（jié）構出現結露現象是最（zuì）為普遍的建築難題。

結露現象分析

　　根據熱力學原理，在一定溫度下（xià），濕空氣中水蒸氣分壓Pv達到該溫度下（xià）飽（bǎo）和水蒸氣分壓Pvb時（shí），水蒸氣會釋放熱量凝結成水，結露條件（jiàn）如下所示：

Pv ≥ Pvb

　　由於某一飽和（hé）溫度（空氣露點）對應的飽和水蒸氣分壓為定值，所以（yǐ）一定（dìng）飽和溫度（dù）下結露（lù）現象的發（fā）生取決於濕空氣中水分含量，其比重越大，相應的水蒸氣分壓越高，則上述結露條件更容（róng）易滿足。另一方麵，當濕空氣中水分含量不變，即水蒸氣（qì）分壓不變時，空氣溫度逐漸降低到與之對應的飽和水蒸（zhēng）氣分壓（yā）等同於現實水蒸氣分壓時，同（tóng）樣會產生結露現象。

　　在建築領域中，水和（hé）水汽（qì）是威脅建築安（ān）全的重要因素。建築發展初期，外部雨水（shuǐ）滲透是建築防水係統重點防治對象，傳統方式是將一層不透氣（qì）的防水層覆於（yú）保溫層之外。這種做法雖將雨水阻隔在建築之外，同樣也將來自（zì）室內的（de）水蒸氣“堵”在保溫層中，使其無法有效排出。這是因為室內溫（wēn）度和濕度普遍高於室外，室內水蒸氣透過實（shí）體牆滲透至保溫層中，遇冷在防水（shuǐ）層內側（cè）凝結成露，日積月累致使保溫層受（shòu）潮，損害其保溫性和耐久性。隨著對室（shì）內水蒸氣防治要求的愈加（jiā）嚴格（gé）和防水技（jì）術的提升，防水需求和透氣需求的矛（máo）盾日漸突出，一種新型的兼顧防（fáng）水和透氣功能的高分子膜在20世紀中期的美國建築業開始應用，開啟了“可呼吸式”防水係統的新應用。

防（fáng）水透氣膜水蒸氣（qì）透過性能和不透水性在應對結露問題的應用及功效

　　防水透氣膜是（shì）一種高分子防水材料，分為（wéi）微孔膜、親水性膜和微孔親水性膜三類，建築用防水透氣膜一般采用微孔膜，主要通過對聚合物（wù）、填料、助劑等原料進行混合、熱成型和拉伸工藝製成，拉伸時聚（jù）合物（wù）基體與填料粒子相互分離，在周圍形成相互連通的直徑約（yuē）1μm左右的微孔或通道。由於水滴的最小直徑約為20μm左右，而水蒸氣（qì）的直徑僅為0.0004μm，因此這些（xiē）微孔（kǒng）既促進（jìn）了水蒸氣的通過同時又阻止了水滴的滲（shèn）入。

　　以建築外牆為例，通常外牆結構如圖1所示。此結構（gòu）的防水重點主要來自三個方麵（miàn）：外立麵（miàn）滲透的水滴、保溫層自身中蘊含（hán）的水汽以及透過實體（tǐ）牆縫隙滲透入保溫層的水汽。通過在保溫層外側覆蓋（gài）防水透氣膜，其優異的水（shuǐ）蒸氣透過性能和不（bú）透水性（xìng）一方（fāng）麵保證建（jiàn）築內部潮氣（qì）順利排出，另一方麵阻擋外部雨（yǔ）水侵入和水蒸氣（qì）結露返（fǎn）滲入保溫層，從而保障保（bǎo）溫層和建築結構的長久有效性。通過對上述因素（sù）的控製，能耗亦將被降低。研究（jiū）表明，建（jiàn）築的能耗與建築的水密性和氣密（mì）性（xìng）密切相關，而防水透氣膜技術減（jiǎn）少了結露對保溫層有效熱（rè）阻值的影響，在一定程度上節約了建築能耗。據試驗對（duì）比，采用防水透氣膜作為保溫層包覆係統的建（jiàn）築比未使用的建築供熱和製冷能量費用節約率（lǜ）最多（duō）可達40%左右。

圖1.防水透氣膜（mó）外牆應用示意

防水透氣膜水蒸氣透過性能和不透水性測試（shì）

　　防水透氣膜獨特的選擇（zé）性透（tòu）過在應對建築結露方麵（miàn）發揮了顯著功效，但是，這種功效（xiào）卻依賴於（yú）膜材的水蒸氣透過性能和不透水性兩項指標的均衡性。由於建築用防水透氣膜（mó）大多為微（wēi）孔膜，微孔孔徑決定（dìng）著膜材上述兩項性能的均衡，孔徑過大，水蒸氣透過量上升，不（bú）透水性相應下降，反（fǎn）之亦然，所以尋（xún）求二者最佳平衡參數才能有效應對結露現（xiàn）象的影響。

　　《建築外牆防水防護技術規程》中明確規定建築防水透氣膜水蒸氣透過（guò）量和不透水性分別按GB/T1037 B法和GB/T328.10 A法進行測試。GB/T1037是采（cǎi）用杯式法測試塑（sù）料薄膜、片材透水（shuǐ）蒸氣性（圖2），即在一定的溫度下，使（shǐ）防水透氣膜試樣的兩側形成一特定的濕度差，水蒸氣透過試樣進（jìn）入幹燥的一側，通過測定透濕杯重量隨時間的變化量（liàng），而計算出試樣的水蒸氣透過率等參數。在現代技術的引導下，具有（yǒu）高精度稱重傳感（gǎn）器的水蒸氣透過率（lǜ）測試儀逐漸取代（dài）了傳統受人工因素（sù）影響較大的分析（xī）天平等測量儀器，將溫濕（shī）度控製技術（shù）與稱重技術聯合設（shè）計並配合計算機控製（zhì）技術，實現了試驗的自動化測（cè）量，結果更加精確（圖3）。

圖2.水蒸氣透過（guò）性能測試方法之杯式法滲透（tòu）原理圖（tú）

 
圖3.水蒸氣透過測試儀（yí）器內部測試裝置示意圖

 　　GB/T328第10部（bù）分《建築防水卷材試驗方法：瀝青和高分（fèn）子防水卷材不透水性》從試驗原理、儀器設備、試（shì）樣製備及試驗（yàn）步驟等方麵對高分（fèn）子防水卷材的（de）不透水性，即耐積水性和表（biǎo）麵承壓性測試做了詳細規定，其中A法適用（yòng）於卷材低壓力的使用（yòng）場合。針對防水透氣膜的不透水性測試方法（fǎ），首先製取（qǔ）直徑為（200±2）mm的（de）圓形試樣，將暴露於大氣或水的表麵作為迎水麵朝下置於圖4低壓力不透水裝置2的指示位置，而後將濕氣指示混合物、濾紙、玻（bō）璃板按圖示順（shùn）序裝夾牢固。打開入（rù）水閥7的同時打開排氣（qì）閥6，直至容器水滿溢出，關閉閥8。接著在（zài）0-60KPa的範圍內調整13水壓控製裝置至試驗要求壓力並保持(24土1) h，最終通過觀察濾紙是否變色（sè）來判斷被測（cè）試樣的不透水性是否（fǒu）合格（gé）。

圖4. 低壓力不透水裝置

1試（shì）樣迎水麵；2實驗室用濾紙；3濕氣（qì）指示混合物，均勻鋪在濾紙上，濕氣（qì）透過試樣容易探測到；4實驗室用濾紙；5圓的普通玻璃板；6排氣閥；7進水閥；8補水排水閥；9提供和控製水壓到60KPa的裝置。

　　當然，僅獲取防水透氣膜的水蒸氣透過性（xìng）能和不透水性（xìng）相關數據（jù）仍是不夠的，如何判斷兩方性能的平衡才（cái）是應對（duì）結露問題的關鍵所在。所以根據實際測試的需（xū）求，采（cǎi）用防水透氣膜防結露試（shì）驗是驗（yàn）證其水蒸氣（qì）透過性能和不透水性是否彼此（cǐ）均衡的重要途徑。由於我國尚未製定防水透氣膜防結露的試驗方法標準，目前可參照日本標準JISA6111:2004 中防結露試驗方法進行測試。

防水透氣膜水蒸氣透過性能（néng）和不透水性的（de）控（kòng）製方法（fǎ）

　　據防水（shuǐ）透氣膜成孔機理，膜材（cái）的水蒸氣透過（guò）性能和不透水性基本上取決於孔徑的大小，而孔徑大小（xiǎo）與生產原料和工藝密切相關，如填料粒（lì）徑、填（tián）料量、拉伸率等（děng）因素，因此在生產（chǎn）防（fáng）水透氣膜時（shí），建（jiàn）議可從以（yǐ）下（xià）方麵控製其孔徑，以間接調整（zhěng）其水蒸氣透過性能（néng）和不透（tòu）水性。

1、合理的填（tián）料粒徑（jìng）。粒徑（jìng）過大，易使填料在聚合物基體中引起應力，並使基體產生不連續相；粒徑過小（xiǎo），則易（yì）成塊（kuài），使填料無（wú）法均勻（yún）分布。因此（cǐ）填料粒徑應（yīng）控製（zhì）在一個（gè）合理的範圍內，如0.1~100μm之間（jiān）。

2、科學的填（tián）料量。若填料（liào）量低於一定量，則易形成過大的微（wēi）孔孔徑，反之，將會破壞聚合物的基體連續性。

3、適宜的拉伸率。拉伸率過低，形成的（de）微孔數太少，無法達到要求的水蒸氣透過量；若拉伸率過大，將會產（chǎn）生過大孔徑的孔隙，不再屬於微孔的（de）範（fàn）圍。

　　防水透氣膜憑借（jiè）其獨（dú）特的微孔結構（gòu），在建（jiàn）築圍護結構中發揮了（le）優異的（de）水蒸氣透過（guò）和防水功用，在一定程度上（shàng）有效解決了結露現象對建築熱工性能和能耗的破壞作用，具有良好市場發展潛力。本文通過對防水透氣膜的水蒸氣透（tòu）過性能和不透水性測試方法的論述，以期幫助生產科（kē）研企業進一步加強產品性（xìng）能（néng）控製，促（cù）進防水透（tòu）氣膜在更廣（guǎng）闊的領域得到應用（yòng）。