摘要：介绍了国家大剧院水下廊道的防水结构和要求．重点论述了本工程所采用的硅酮防水密封胶的性能与选用．通过模拟试验和实际使用表明，该创新性结构很好地满足了建筑景观效果和防水使用功能的双重要求。

　　关键词：国家大剧院；硅酮密封胶；防水

　　l  工程概况

　　国家大剧院位于长安街南侧、人民大会堂西侧，是中国政府面向2l世纪投资兴建的最大的标志性文化设施，被誉为“湖中明珠”。作为“中国最高的艺术殿堂”、首都北京的新地标，国家大剧院在设计和建造施工中汇集了大量的新技术、新工艺、新材料，形成了若干独特的、耳目一新的建筑亮点和创新点．既充分体现了世界建筑大师保罗?安德鲁宏伟奇丽的建筑构想，又满足了建筑的使用功能要求。

　　国家大剧院水下廊道就是建筑景观与使用功能完美结合的一个突出例子。整个水下廊道分为南、北两个通廊，其中北廊纵向和横向总跨度分别为66．64m和24．90 m，南廊纵向和横向总跨度分别为27．44 m和15．40 m，合计面积为2 081．92㎡。通廊的顶部结构为玻璃采光顶，该玻璃采光顶同时又起到国家大剧院人工湖底面的作用，支撑着人工湖中部10 Cm、边缘15 cm厚的流动水面。

　　2 水下廊道的防水结构和要求

　　水下廊道的玻璃采光顶长期处于水环境下工作，因此，防水性能要求特别高。为保证工程的长期使用要求，首先必须设计出合理的防水层和排水系统；而国家大剧院法方设计师又要求外观效果自然统一，整体流畅没有机加工的痕迹。为了满足设计和使用的双重要求，水下廊道工程的主设计师和施工方经过与法方总设计师保罗.安德鲁先生及顾问威瑞先生多次深入细致的讨论．并参考以往玻璃幕墙采光顶设计施工的成功经验，几经周折，制定出了一套合理的防水方案。

　　方案采取的是防排相结合的方式。防水处理：中空玻璃安装定好位后，在主铝型材和玻璃之间打一道硅酮防水密封胶；然后安装上压板，最后在其与玻璃之间再打一道硅酮防水密封胶。排水处理：横向为两根通长铝型材，交接处打硅酮防水密封胶密封，利用其自身结构的型腔形成两条横向通长的排水槽。

　　该防水方案有如下主要的创新点：

　　1)在钢结构与铝型材的设计连接中保持其外观整体效果方面开辟了新的设计理念和思路。

　　2)设计了多腔式铝型材，使其既承担了结构支撑连接的作用，又保证了防排水的设计使用要求。

　　3)采用了防水性能、耐候性能、耐老化性能优良的硅酮防水密封胶，充分保证了工程的防水效果和使用年限。

　　3 硅酮防水密封胶的性能与选用

　　3．1  工程对防水密封胶的性能要求

　　从工程的防水结构可以清楚地看出，防水密封胶的作用至关重要。考虑到国家大剧院水下廊道工程的重要性和使用环境的严苛性，所使用的防水密封胶性能要求远远高于常规的产品，除应具有一般的综合性能外．还须突出以下三项重要的性能：

　　1)优良的耐浸水老化性能，以保证工程具有较长的使用寿命。按设计要求，防水密封胶的使用年限是10年。

　　2)对被粘基材铝型材、玻璃等具有优良的粘结性能．可以有效地抵御外界因素的破坏，保持良好的密封功能。

　　3)优异的耐候、耐老化性能，保证材料在直接承受水、紫外线辐照条件下的长期使用。

　　3．2防水密封胶的选用

　　目前，高性能防水密封胶分三大类：硅酮、聚硫和聚氨酯密封胶，而聚硫和聚氨酯密封胶的耐候性、耐老化性相对较差，因此只有硅酮防水密封胶才能满足工程长期的使用要求。

　　但是，工程的设计者和承建者——中国新兴建设装饰工程公司在选择材料的生产厂家时却遇到了难题。工程最初设计确定的硅酮防水密封胶要求选用国外品牌．但几家国外知名厂家一时都无法拿出相关的试验数据，也不能提供工程所需的材料lO年质保文件。此种情况下，只有寻求国内产品。最后，郑州中原公司的硅酮防水密封胶凭借强大的产品性能优势、长期的性能对比试验、充分的试验数据脱颖而出。

　　3．3硅酮密封胶的性能对比试验

　　目前．国内外在密封胶材料长期耐浸水、耐候、耐老化性能的检测方法上缺乏统一的标准，在检验硅酮密封胶上述性能时，参照的是国标GB 16776《建筑用硅酮结构密封胶》和美国标准ASTM Cll84《硅酮结构密封胶》，这两个标准的检测要求相对而言是最高的。

　　具体的试验方法，一是按标准规定的方法，将试验的时间大幅延长，以考察密封胶的长期耐老化性能：二是采用性能平行对比试验，即采用郑州中原公司的产品与三家国外知名厂家的同类产品一起进行试验对比。

　　3．3．1  浸水老化性能试验

　　硅酮密封胶的浸水老化性能试验结果见表1。

　　GB 16776和ASTM C1184标准规定的浸水老化试验时间是7 d，而我们进行的性能对比试验周期则长达13个月。从试验结果可知，郑州中原公司的产品与国外1号产品具有优良的长期耐浸水老化性能，而国外2号、3号产品在试验中途均告失败。

　　表1  硅酮密封胶浸水老化性能试验

浸水时间		密封胶浸水老化性能
		郑州中原	国外1号	国外2号	国外3号
初始	拉伸强度／MPa	1.36	1.33	0.72	1.03
	破坏面积/％	0	0	0	0
12d	拉伸强度／MPa	1.33	1.18	0.72	0.55
	破坏面积/％	0	0	0	80
21d	拉伸强度／MPa	1.30	1.30	0.79	0.29
	破坏面积/％	0	0	0	100
12d	拉伸强度／MPa	1.21	1.22	0.77	/
	破坏面积/％	2	0	0	/
29d	拉伸强度／MPa	1.31	1.23	0.81	/
	破坏面积/％	0	0	0	/
63d	拉伸强度／MPa	1.29	1.17	0.71	/
	破坏面积/％	0	0	10	/
86d	拉伸强度／MPa	1.18	1.11	0.63	/
	破坏面积/％	0	2	40	/
104d	拉伸强度／MPa	1.08	1.15	/	/
	破坏面积/％	0	0	/	/
13个月	拉伸强度／MPa	1.21	1.11	/	/
	破坏面积/％	0	0	/	/

　　注:”/”表示密封胶与基材已经100%脱粘，粘接失败。

　　3．3．2水-紫外线辐照加速老化性能试验

　　硅酮密封胶的水一紫外线辐照加速老化性能试验结果见表2。

　　表2  硅酮密封胶水-紫外线辐照加速老化性能试验

 

水-紫外线辐照时间		密封胶浸水老化性能
		郑州中原	国外1号	国外2号	国外3号
初始	拉伸强度／MPa	1.36	1.33	0.72	1.03
	破坏面积/％	0	0	0	0
100h	拉伸强度／MPa	1.28	1.26	0.64	0.83
	破坏面积/％	0	0	0	0
300h	拉伸强度／MPa	1.29	1.23	0.67	0.80
	破坏面积/％	0	0	0	0
500h	拉伸强度／MPa	1.29	1.23	0.67	0.80
	破坏面积/％	0	0	10	0
700h	拉伸强度／MPa	1.19	1.06	/	/
	破坏面积/％	2	0	0	100
1000h	拉伸强度／MPa	1.29	1.29	/	/
	破坏面积/％	0	0	/	/
1500h	拉伸强度／MPa	1.17	1.16	/	/
	破坏面积/％	0	0	/	/
2100h	拉伸强度／MPa	1.22	1.12	/	/
	破坏面积/％	0	0	/	/
2500h	拉伸强度／MPa	1.17	1.12	/	/
	破坏面积/％	0	0	/	/

　　注:”/”表示密封胶与基材已经100%脱粘，粘接失败。

　　同样．GB 16776和ASTM Cll84标准规定的水一紫外线辐照加速老化试验时间是300 h，而我们进行的性能对比试验周期则长达2 500 h。从表2可知，郑州中原公司的产品与国外1号产品具有优良的耐候、耐老化性能，而国外2号、3号产品在试验中途同样均告失败。

　　3．4硅酮防水密封胶的性能

　　3．4．1硅酮防水密封胶

　　硅酮防水密封胶是郑州中原公司在硅酮密封胶的基础上．针对防水工程的使用特点而研制的创新型产品。长期、持续并且直接承受水、紫外线辐照等外界因素影响，对任何品种的密封胶而言，要求都是很高的．为此，只有通过合理的配方匹配和严格的质量控制才能得到具有卓越防水效果的产品。硅酮防水密封胶研究的一大重点就是进一步提高了材料的耐水、耐候、耐老化性能。

　　3.4.2 硅酮防水密封胶的水-紫外线辐照加速老化性能试验

　　目前，国内尚无专门的防水密封胶国家或行业标准，因此，试验仍参照GB 16776和ASTM C1184标准，加速老化时间延长至3000h.试验结果见表3.

指  标	水-紫外线辐照时间/h
	初始	500	1000	1500	2000	2500	3000
拉伸强度/MPa	1.12	1.06	1.05	0.98	1.00	0.97	1.00
破环面积/%	0	0	0	0	0	0	0

　　从表3可知，硅酮防水密封胶具有优良的长期耐水、耐候、耐老化性能。

　　4 模拟防水试验与实际使用

　　创意新颖、结构别致的国家大剧院水下廊道工程的防水设计方案确定之后，工程的设计者和承建者为慎重起见，在正式施工之前，特别制作了一套l：l的实物样板模型，用于模拟试验，确定结构的合理性，检验防水密封性和外部整体美观效果。试验共持续了3个月，加注水深为30 cm，高于实际使用水深的1倍。模拟防水试验达到了预期目的，并通过了国家大剧院业主、工程监理、法方设计师和有关专家的验收，关键材料—硅酮防水密封胶经受住了严苛的考验，产品性能获得了认可。

　　目前，国家大剧院水下廊道工程已施工完毕并正式投入使用，使用情况良好。对于该工程及其所采用的防水密封胶未来的运行状况，我们会密切关注。水下廊道合理的布局，使湖水与玻璃屋顶浑然一体，壮观而富有想象力，获得了公众与媒体的好评。