ปัญหา การควบคุม และป้องกัน ความชื้นสำหรับอาคาร

ปัญหาของน้ำ กับอาคาร

ปัญหาสำคัญของน้ำที่มีผลกระทบต่ออาคาร คือ ความชื้น (Dampness) ความชื้นทำให้วัสดุส่วนต่างๆของอาคารชำรุดและเสียหาย เพราะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิในเนื้อวัสดุ ซึ่งมีสารที่เป็นกรด เกลือ หรือด่างเจือปน จึงทำให้เกิดการสึกกร่อนของวัสดุ และแตกร้าวในที่สุด

สาเหตุของความชื้น คือ

1. เกิดจากน้ำในระหว่างการก่อสร้างอาคาร
2. เกิดจากการดูดซึมน้ำในดิน โดยวัสดุที่แห้งหรือมีรูพรุนผ่านกำแพง หรือ พื้นในส่วนใต้ดิน จากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Capillary action
3. เกิดจากความชื้นในอากาศ เป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Condensation คือ ความชื้นที่เกิดขึ้น ในสภาวะที่อุณหภูมิภายนอกและภายในอาคารต่างกัน ทำให้ เกิดการกลั่นตัวของอากาศเป็นละอองน้ำหรือหยดน้ำ แล้วโดนดูดซึมโดย วัสดุพรุน (Porous or Hydroscopic materials) ของอาคาร
4. เกิดจาก ฝน ไหล รั่ว ซึม เข้าสู่อาคาร
5. เกิดจากน้ำที่รั่วซึมไหลออกมาจากท่อปะปา หรือ ท่อระบายน้ำต่างๆ ที่บกพร่องเสียหาย
6. เกิดจากน้ำท่วมขัง โดยภัยธรรมชาติ หรือจากการทำความสะอาดอาคาร

Condensation&Capillary action

การออกแบบเพื่อป้องกันความชื้นของอาคาร ที่สำคัญคือ การศึกษาเพื่อ ทำความเข้าใจถึงสาเหตุของการเกิดความชื้นในอาคาร โดยเฉพาะปรากฏการณ์ของ Condensation และ Capillary action และค้นหากรรมวิธีเพื่อการป้องกันและควบคุม ไม่ให้ความชื้นในอาคารมีผลสร้างความเสียหายต่ออาคารและผู้อยู่อาศัยได้ในที่สุด

Condensation

คือการเปลี่ยนแปลงของไอน้ำในอากาศกลายเป็นหยดน้ำ เริ่มเมื่อสภาวะของไอน้ำในอากาศ อยู่ในปริมาณสูงสุด ที่อากาศจะควบคุมความเป็นไอน้ำไว้ได้ (Dew point) เมื่อใดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในอากาศ มีระดับการ เปลี่ยนแปลงต่ำกว่า Dew point อากาศก็ไม่สามารถจะควบคุม หรือ hold ไอน้ำในอากาศไว้ได้ จึงแปรสภาพเป็นหยดน้ำ ลักษณะการณ์นี้เรียกว่าการเกิด Condensation การเกิด Condensation มีสองลักษณะคือ การเกิดที่ผิวของวัสดุหรือกำแพง เรียก Surface condensation และการเกิดในเนื้อวัสดุหรือกำแพง โดยเฉพาะพวกวัสดุสังเคราะห์ และกำแพงที่ประกอบด้วยวัสดุต่างชนิดกันหลายอย่าง หรือ ในส่วนของวัสดุโครงสร้างหลังคา เรียก Interstitial condensation การเกิด Surface condensation จำนวนไอน้ำในบรรยากาศ (Water Vapor) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ ของอากาศ อุณหภูมิ ขีดจำกัดที่ควบคุมไอน้ำไว้ไม่ให้เกิดการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ (Water saturated) คือ Dew-point ในบรรยากาศที่มีอุณหภูมิอุ่น อากาศสามารถรวบรวม จำนวนไอน้ำไว้ได้มากกว่าในบรรยากาศที่ๆมีอุณหภูมิเย็นกว่า ก่อนที่อากาศจะแปรสภาพเป็นหยดน้ำ ดังนั้น เมื่ออากาศที่อุ้มไอน้ำไว้ในระดับอุณหภูมิ Dew-point เกิด การสัมผัสกับ ผิวด้านเย็นของวัสดุที่สะสมความชื้นไว้จากที่อื่น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของบรรยา กาศตรงส่วนนี้ กล่าวคือากาศเย็นลง จนเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าระดับ Dew-point ก็จะเกิดปรากฏการณ์ที่ ไอน้ำกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ จับอยู่ที่ผิววัสดุนั้นการใส่ฉนวน มีความจำเป็นในการแก้ปัญหานี้ เพราะจะป้องกันไม่ให้อากาศ ภายในมีโอกาสเปลี่ยนแปลง เมื่อสัมผัสกับวัสดุที่กั้นระหว่าง ด้านอากาศเย็น โอกาสที่อุณหภูมิตรงผิววัสดุจะไม่ต่ำหรือเย็นลงกว่าระดับ Dew-point การเกิด Interstitial condensation ในที่ว่างหรือห้องที่มีคนจำนวนมาก อากาศ ภายในจะอุ่นและชื้น ในขณะที่อากาศภายนอกเย็น ความแตกต่างของแรงดันไอน้ำ ทำให้มีการเคลื่อนตัวของอากาศ ในส่วนที่เป็นโครงสร้างกั้นอยู่ระหว่าง เช่นกำแพง ผนัง โครงสร้างเพดานหรือหลังคา หากองค์ประกอบของโครงสร้าง เหล่านี้มีความพรุนหรือกลวงมาก การเปลี่ยนแปลง ของอุณหภูมิที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของอากาศ อาจเกิดขึ้นในส่วนของโครงสร้างหรือเนื้อวัสดุนั้นๆ จึงทำให้เกิดการแปรสภาพอากาศเป็นหยดน้ำขึ้นในส่วน โครงสร้างหรือเนื้อวัสดุ แทนที่จะเกิดตรงแค่ผิวของวัสดุเพียงอย่างเดียว มีผลทำให้ชิ้นส่วนของโครงสร้างเสียหายและเสื่อมคุณภาพได้เร็วขึ้น ปัญหาที่เกิดขึ้นมาก คือ โครงสร้าง เพดานหรือหลังคาวัสดุที่เป็นพวก Vapor barrier หรือ แผ่นวัสดุกันความชื้น จะมีความสำคัญในการป้องกันการเกิด Interstitial condensation เพราะเป็น ตัวป้องกัน แรงดันไอน้ำ Water Vapor movement ไม่ให้เกิดขึ้น นอกจากนี้ การระบายอากาศ ในส่วนของโครงสร้างต่างๆ เป็นสิ่งจำเป็นที่คงสภาพของบรรยากาศ ให้มีอุณหภูมิสูงกว่าระดับ Dew-point เสมอ ตำแหน่งการวางแผ่นกันความชื้น ที่เหมาะสม คือ วางไว้บนด้านที่อุ่นของฉนวน เพราะเป็นที่ๆจะควบคุมระดับ Dew-point ให้คงที่เสมอ หรือทำให้ที่ว่างส่วนล่างหลังคา มีอุณหภูมิอุ่นอยู่เสมอ ตัวอย่างวัสดุแผ่นกั้นความชื้น หรือ Vapor barrier เช่น Asphalt-coated felts หรือ Asphalt-coated papers แผ่น อลูมิเนียมฟอยหรือทองแดง แผ่น Polythenefilm การทา ผิวด้วยสีอลูมิเนียม หรือ Asphalt coating การเคลือบผิวของไม้ หรือทาสีไม้ ด้วย Latex-emulsion paints เป็นต้น

Capillary action

เป็นลักษณะการไหลผ่านของน้ำหรือความชื้น โดยการดูดซึม ของวัสดุกำแพง หรือพื้นสามารถเกิดจากส่วนบน ลงส่วนล่างและส่วนล่างขึ้นส่วนบน เช่นเดียวกับการไหลผ่านในแนวนอนด้วย เช่นกำแพงส่วนที่ติดกับพื้นดิน เนื่องจาก โครงสร้างส่วนล่างของอาคาร เป็นวัสดุ คอนกรีต ที่ไม่ได้ทำผิวสำเร็จ จึงเป็นลักษณะ ที่เป็นวัสดุพรุน Porous materials ทำให้ง่ายในการดูดซึมน้ำจากดิน ผ่านขึ้นสู่กำแพง ตอนบน

สาเหตุที่เกี่ยวของกับการเกิด Capillary action คือ

1. เนื้อวัสดุกำแพงแห้งเร็ว ทำให้การดูดซึมน้ำและความชื้นได้ง่าย เพราะอุณหภูมิ และความชื้น ภายในของ วัสดุเหล่านี้ ทำให้อากาศผ่านได้โดยตลอด และองค์ประกอบของวัสดุ มีคุณภาพต่ำ ในการป้องกันการถ่ายเทไอน้ำ ไปสู่ผิวภายนอกของวัสดุโดยเร็ว
2. วัสดุกำแพง เป็น พวกต่างชนิดต่อเนื่องกัน ทำให้เกิดแรงดูดเอาน้ำไหลผ่านเข้าหากัน เพราะวัสดุแต่ละ ชนิด มีอุณหภูมิภายในเนื้อของวัสดุต่างกัน รวมทั้งความแตกต่าง ของปริมาณความชื้น ที่สะสมภายในด้วย ที่ทำให้เกิดการดูดซึม (suction flow or absorption permeability) ของน้ำได้

ปัญหาความชื้นของหลังคา

• การควบคุมความชื้นในส่วนหลังคา
• ประโยชน์ของฉนวน

ส่วนอาคารที่สำคัญในการศึกษา และออกแบบเพื่อป้องกันความเสียหายมีดังนี้ ปัญหาความชื้นของหลังคา มีสาเหตุดังนี้ คือ

1- น้ำฝน

2- Condensation

2.1- Surface condensation

2.2- Interstitial condensation

การออกแบบเพื่อการป้องกัน

คือ การคำนึงและพิจารณาสิ่งต่างๆดังนี้

• ความเอียงลาด โครงสร้าง และชิ้นส่วนของวัสดุมุง ของหลังคาชนิดต่างๆ
• การควบคุมอุณหภูมิในส่วนใต้หลังคา เช่นการระบายอากาศ- Ventilation
• การติดตั้งฉนวน ป้องกันความร้อน- Insulation และ
• การใช้วัสดุกันแรงดันไอน้ำ- Damp proofing course โดยการใช้ Vapor barrier หรือ Watertight membrane
• การออกแบบรางระบายน้ำฝน และการทำ Flashing ในส่วนต่างๆ ของหลังคา

การควบคุมความชื้นในส่วนหลังคา

1. วัสดุก่อนใช้ต้องแห้ง ปราศจากน้ำ หรืออยู่ในสภาพที่ปกติ
2. การอุดทาสารเคลือบผิวต่างๆ ต้องขจัดความชื้นก่อนเสมอ
3. ควรมีการระบาย หรือการถ่ายเทอากาศได้ตลอดเวลา
4. รักษาระดับอุณหภูมิ Dew point ให้คงที่ โดยผิวผนังหรือชิ้นส่วนของโครงสร้าง หลังคาต้องอุ่นอยู่เสมอ

ประโยชน์ของฉนวน คือ

1. ลดความต่างของอุณหภูมิในโครงสร้าง
2. ทำให้ความชื้นแผ่กระจายโดยสม่ำเสมอตลอดที่ว่าง ไม่รวมตัวอยู่เป็นแห่งๆ
3. รักษาระดับอุณหภูมิ Dew point ให้คงที่เพื่อป้องกันการเกิด Condensation

ความลาดเอียงของหลังคา การออกแบบโครงสร้างหลังคา ที่นิยมกระทำโดยทั่วไป มีสองลักษณะคือ หลังคาที่มี ความลาดเอียง และหลังคาแบน หลังคาที่มีความลาด เอียง มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ ชนิดของวัสดุที่ใช้มุงหลังคา เช่น กระเบื้องดินเผา กระเบื้องแผ่นเอสเบสตอส และ กระเบื้องไม้ เป็นต้น ขนาดของแผ่นกระเบื้อง เป็นตัวกำหนด ความเอียงลาดของหลังคา เหตุผลสำคัญก็คือความต้องการ ที่ให้น้ำระบายไหลลงโดยเร็วที่สุด หลังคา ที่มีความเอียงลาดมาก จะมีข้อเสียคือ การเพิ่มความสูง และการ เปลืองเนื้อที่ ของหลังคาสำหรับอาคาร ยกเว้นในกรณี ที่มีการแบ่งพื้นที่ การมุงหลังคา ออกเป็นส่วนๆ เพื่อลดความสูงลง แต่ก็จะมีปัญหา การเพิ่มรางระบายน้ำ ระหว่างส่วนของหลังคา ซึ่งมักเกิดขึ้นตรงส่วนภายใน ของอาคาร อันจะนำไปสู่ปัญหา ของการระบาย น้ำภายใน ของอาคารต่อไป ที่สำคัญคือปัญหาการเอ่อล้นของน้ำฝน ของรางน้ำภายในได้ ซึ่งเมื่อเกิดขึ้นแล้ว ย่อมส่งผลของความเสียหายภายในอาคารได้ มากกว่าปัญหาของการระบายน้ำของรางน้ำ ที่มีเฉพาะด้านภายนอกอาคารเท่านั้น ระยะการซ้อนทับของแผ่นกระเบื้องมุงหลังคา ขึ้นอยู่กับความเอียงลาดชันของหลังคาและข้อมูลของ ปริมาณน้ำฝน และแรงลมของบริเวณที่ตั้งอาคาร การเลือกวัสดุมุงหลังคา ขึ้นอยู่กับการพิจารณา เรื่องการป้องกันความร้อน การป้องกันความชื้น และการขยายตัวและหดตัวเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ กระเบื้องหลังคาแผ่นเล็ก มีปัญหาการยืดหดตัวน้อยกว่า กระเบื้องหลังคาที่มีขนาดใหญ่กว่า เช่น พวกกระเบื้องลอน เอสเบสตอส หรือกระเบื้องลอนจำพวกโลหะ ซึ่งกระเบื้องหลังคาที่เป็นโลหะ ต้องมีการระวัง และ ป้องกันการสึกกร่อนจากสนิม และความชื้นที่เกิดจาก condensation ด้วยปัญหาที่เกิด ตรงบริเวณซ้อนทับของแผ่นกระเบื้อง ที่ต้องระวังคือ การไหลย้อนขึ้นของน้ำที่เกิดจาก capillary action หากการซ้อนทับ ทำให้เกิดโพรงอากาศที่ไม่ต่อเนื่อง เพราะการทับแน่นที่สนิทเกินไป และหากการซ้อนทับหลวมเกินไป ก็จะทำให้น้ำฝนไหลย้อนผ่าน รอยทับเพราะแรงลม การแก้ปัญหานี้เรียกว่า sarking เป็นการนำแผ่นกันน้ำ (impervious layer) มาปูใต้แผ่นกระเบื้องมุงหลังคา ทำ หน้าที่เป็นตัวกันน้ำ (vapor barrier) แล้ว ยังเป็นตัวนำน้ำที่เกิดใต้กระเบื้องมุงคา อันเกิดจาก condensation หรือ capillary action ระบายไปสู่รางระบายน้ำฝนต่อไป sarking ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน คือ แผ่นอลูมิเนียมฟอย ปูใต้แปของโครงสร้างหลังคา ที่มุงด้วยกระเบื้องดินเผาต่างๆ ซึ่งนอกจากมีประโยชน์ ในการป้องกันการแผ่รังสี ความร้อนแล้ว ยังป้องกันน้ำจากสาเหตุดังกล่าวด้วย การใช้ sarking เพื่อป้องกันน้ำนี้ ยังกระทำรวม ไปถึง ผนัง หรือกำแพง ที่ปิดผิวด้วยวัสดุ แผ่นเล็กประกอบกัน หรือ ผนังที่ออกแบบเป็น wall cladding การใช้ sarking จะจำเป็น ต่อการออกแบบหลังคาอย่างมาก ในกรณีที่มีความเอียงลาดน้อย การออกแบบหลังคาแบน เพื่อป้องกันน้ำ การออกแบบหลังแบน จำเป็นสำหรับอาคารที่มีแปลน ไม่มีระเบียบมากนัก ทำให้รูปทรงหลังคาดูกลมกลืนกับส่วนอื่นของอาคารได้ดี เป็นการขจัดปัญหา การทำรางระบายน้ำภายในส่วนของอาคาร และยังอาจใช้พื้นที่บนหลังคา ทำประโยชน์อย่างอื่นได้ เช่น ดาดฟ้า หรือ สวนบนหลังคา หลังคาแบนส่วนมาก มักทำความลาดเอียงของผิว 1:50 - 1:100 เพื่อการระบาย น้ำออกจากหลังคา สิ่งพึงระวัง ในการออกแบบหลังคาแบนที่ดี คือการป้องกันการอ่อนตัวของโครงสร้างหลังคา ที่จะทำให้เกิดแอ่งกักเก็บน้ำเป็นแห่งๆ การออกแบบหลังคาแบน อาจมีการจงใจกักเก็บน้ำไว้บนหลังคา มีปริมาณความลึก ประมาณ 150 มม. อย่างถาวร เพื่อเป็นฉนวน ในการป้องกันความร้อน (heat flow) และลดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (thermal movement) ของหลังคา การดูแลรักษาหลังคาแบนในลักษณะนี้ ต้องรักษาปริมาณน้ำบนหลังคาให้คงที่ ควบคุมการเกิดตะไคร่น้ำ ตะกอน ฝุ่นหรือขยะ ที่สะสมในน้ำ ในประเทศ ที่มีอากาศหนาว ต้องป้องกัน การแข็งตัว เป็นน้ำแข็งของน้ำด้วย การออกแบบหลังคาแบนอย่างง่าย เช่นรางระบายน้ำฝน ส่วนอาคารเช่นกันสาดหลังคาคลุมทางเดิน ที่มี พื้นที่ไม่มากนัก มักออกแบบ การป้องกันน้ำ โดยการป้องกันในส่วนที่เป็นส่วนผสม ของคอนกรีต แยกจาก การทำเพิ่มชั้นกันน้ำของผิวคอนกรีต คอนกรีตที่ใช้เพื่อการนี้ ต้องเป็นคอนกรีตกำลังสูง (high-strength concrete) มีอัตราส่วนของน้ำและ ซีเมนต์ต่ำ เนื้อคอนกรีตดังกล่าวจึงเป็น impervious material หรือเรียกว่า warterproof concrete ในตัวของมันเอง เพื่อป้องกันรอยแตก จำเป็นต้องมีการออกแบบเหล็กเสริมกำลังให้มีอัตราส่วนที่พอเพียง ในการกระจายแรงทั้งสองทาง อัตราส่วนของเหล็กเสริมขั้นต่ำ คือ 0.25% จำเป็นต้องเพิ่มเป็น 0.6% สำหรับ เหล็กเสริมการกระจายแรง (distribution steel) และอัตราส่วนขั้นต่ำ 0.0035 สำหรับเหล็กเสริมการอ่อนตัว (flexural reinforcement) รอยต่อต่างๆ ต้องมีการ เอาใจใส่ ทำการป้องกันน้ำที่รอยต่อ (control joints) และหลีกเลี่ยงมุมขอบ หรือหลีกเลี่ยงการทำมุมขอบที่ไม่เป็นเนื้อคอนกรีตเดียวกัน การทำความลาดเอียงของพื้นผิว ควรกระทำความเอียงลาดที่เกิดจากเนื้อคอนกรีตโครงสร้าง ไม่ใช่เพียงกระทำ ในส่วนที่เป็นการทำปูนฉาบผิว (screed) เท่านั้น การดำเนินการเรียกได้ว่า เป็นการออกแบบคอนกรีตกันน้ำ (waterproof concrete) สำหรับหลังคาแบน การออกแบบคอนกรีตกันน้ำ เหมาะสำหรับหลังคาของอาคารที่ใช้เป็นที่จอดรถ เพราะเป็น การป้องกันน้ำที่ไม่อาศัย การออกแบบเพิ่มชั้นผิววัสดุกันน้ำของพื้น เนื่องจากการวิ่งผ่านของรถยนตร์มากๆ ทำให้วัสดุกันน้ำที่เสริมไว้เสียหายได้ง่าย และเมื่อเป็น ดังนั้น การป้องกันน้ำโดยการเพิ่มชั้นผิวคอนกรีตดังกล่าว จึงไม่เป็นผล ส่วนการเพิ่ม ชั้นฉนวนกันความร้อน จะไม่วางตรงส่วนบนของเนื้อคอนกรีตกันน้ำ เพราะหากมีการแตก และรอยร้าวของหลังคา จะทำให้มีความยุ่งยากในการ ซ่อมแซมภายหลัง วิธีการป้องกันน้ำสำหรับการออกแบบหลังคาแบนโดยทั่วไป คือการเพิ่มชั้น โดย วัสดุกันน้ำ (waterproof membrane) แผ่นวัสดุกันน้ำนี้ ต้องปิดรอยต่อทุกแห่งสนิท ไม่ให้น้ำผ่านได้ แผ่นกันน้ำนี้ สามารถปูทับบนพื้น คอนกรีต หรือพื้นไม้ ซึ่งเดิม ไม่มีคุณสมบัติในการกันน้ำ การปรับผิวพื้นในกรณีนี้ จำเป็นต้องให้มี ความลาดเอียง เล็กน้อย แผ่นกันน้ำที่ใช้โดยทั่วไป มี 3 ชนิด คือ เป็นวัสดุเหลวจำพวก แอสฟัลส์ ใช้ลาดและกลิ้งทับให้เรียบ มีความหนาประมาณ 20 มม. หรือเป็น แอสฟัลส์ ชนิดทำ เป็นแผ่นสำเร็จรูป และวัสดุกันน้ำ ที่ทำหลังคาแบนประเภท built-up roofing ซึ่งเป็น การผสมผสานของแผ่นใยสังเคราะห์ (felt) กับวัสดุจำพวก บิทูเมนเหลว เข้าด้วยกัน โดยกระทำเป็นชั้นผิวอย่างน้อย 3 ชั้น เพื่อการกันน้ำ ก่อนมีการทำผิวหลังคาต่อไป ปัจจุบันมีการทำแผ่นใยสังเคราะห์ โดยใช้ใยสังเคราะห์ของ พลาสติก หรือ แก้ว แทน ของเดิมที่เป็นใยสังเคราะห์ของ เอสเบทตอส หรือ กระดาษ แล้วเสริมกำลังให้เป็น สารผสมเนื้อเดียวกัน ด้วยยางเทียมเหลว แทนสารเหลวบิทูเมนเดิม แผ่นกันน้ำ พวกทำจากพลาสติก นอกจาก จำพวกทำเป็นแผ่นสำเร็จรูปแล้ว ยังทำเป็นของเหลว ที่สามารถ ใช้พ่น ฉาบ ทาผิวหลังคา หรือใช้เป็นน้ำยาผสมในเนื้อคอนกรีต เพื่อการป้องกันน้ำ สำหรับหลังคาแบน อย่างไรก็ตามวัสดุที่ใช้ป้องกันน้ำ ของหลังคาเหล่านี้ จะค่อยๆเสื่อมคุณภาพลงไป เมื่อมีโดนแสงแดด และอุณหภูมิที่ร้อนมากๆ ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในส่วนผสม ของวัสดุเหล่านั้น หรือเกิดรอยแตก ของชั้นผิวที่มีแผ่นกันน้ำ ที่เกิดจากการระเหยของน้ำที่อาจตกค้างบนหลังคา หรือน้ำที่เกิดจากการ condensation ในหลังคาเวลากลางคืน และระเหยเป็นไอในเวลากลางวัน การลดปัญหา นี้สามารถกระทำได้ หากมีการออกแบบ ให้ชั้นผิวหลังคา ที่กระทำเพื่อป้องกันน้ำนี้ มีการระบายของอากาศได้ตลอดเวลา เช่นโดยการทับผิวด้วยผงหินแร่ หรือ กรวด และอาจปูทับด้วยแผ่นคอนกรีตสำเร็จรูป หรือ คอนกรีตหล่อกับที่ก็ได้ การทำฉนวน กันความร้อนหลังคา มักกระทำที่ตรงผิวบนของชั้นผิวกันน้ำ ก่อนการปูทับผิวหลังคา อื่น ฉนวนนี้นอกจาก มีประโยชน์ในการป้องกัน ความร้อนของหลังคาแล้ว ยังเป็นฉนวน ป้องกันการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรง สำหรับชั้นผิวกันน้ำของหลังคาด้วย อันเป็นการยืดอายุการใช้งานของวัสดุกันน้ำได้มากขึ้น

ปัญหาความชื้นของกำแพง

การป้องกันและควบคุม

ปัญหาความชื้นของกำแพงเหนือระดับดิน มีสาเหตุดังนี้ คือ

1. น้ำฝน ที่ไหลผ่านตรงช่องเปิดต่างๆของอาคาร เช่นช่องประตูและหน้าต่าง
2. Capillary action การดูดซึมของน้ำและความชื้นในทุกทิศทาง โดยเฉพาะกำแพง ส่วนล่างใกล้พื้นดิน
3. Interstitial condensation ที่เกิดในกำแพง และตรงวัสดุปะผิว โดยเฉพาะกำแพงห้องน้ำ ที่ต่อเนื่องกับด้านนอกอาคาร

การป้องกันและควบคุม

• Exclusion water ป้องกันส่วนกำแพงให้โดนฝนสาดน้อยที่สุด ขจัดน้ำรอบอาคาร ระบายน้ำและความชื้นออกจากกำแพง
• ทำผิวกำแพงให้เป็น Impervious wall เช่นการทาสี เคลือบผิว ปะผิว หรือการปิด ความพรุนของวัสดุกำแพง กำหนดความหนาและความเป็นเนื้อเดียว Monolithic wall ให้เหมาะสมกับปริมาณความชื้นที่ผ่าน โดยไม่ให้เกิดความเสียหายที่ผิวด้านนอกของ กำแพง
• เปลี่ยนทิศทางการไหลซึมของน้ำ ตรงบริเวณช่องเปิดต่างๆของอาคาร
• ปิดกั้นทางไหลซึมของน้ำและความชื้น โดยกรรมวิธีต่างๆของ Damp proofing course หรือเรียกโดยย่อว่า D.P.C. methods

สรุป แนวความคิดมี 2 ประการ คือ

1. Prevention ป้องกันไม่ให้น้ำไหลผ่านกำแพงได้เลย โดยการแปรสภาพ ของ วัสดุกำแพง เป็น ลักษณะ ของ Impermeable materials ในทุกๆส่วน เช่น การฉาบ ปะบุ ทาสี หรือ เคลือบผิวผนัง ทำ Water proofing membrane หรือทำ Asphalt/Felts ระหว่างกำแพงกับวัสดุตกแต่งผิวด้านนอก รวมทั้งการทำ Light cladding walls ด้วย
2. Control :

2.1 ควบคุมการแทรกตัวของน้ำ โดยการเพิ่มความหนาของกำแพง ให้มีระยะเวลาการระเหยของน้ำ ก่อนที่จะแทรกตัว เข้าไปด้านในของกำแพง หรือการป้องกันกำแพง โดย การทำที่บังฝน ไม่ให้สาดโดนกำแพงโดยตรง Decreasing Exposure Walls

2.2 การควบคุม Capillary Action โดยตรง คือการทำกำแพง 2 ชั้น อาจใช้วัสดุ ต่างชนิดหรือเช่นเดียวกัน กำหนด ให้มีช่องว่างตรงกลางเพื่อให้น้ำผ่าน เข้ากำ แพงส่วนนอก แล้วไหลลง ตอนล่าง เพื่อจัดการระบายออกต่อไป การป้องกัน น้ำสำหรับกำแพง โดยเฉพาะ กำแพง ที่ก่อสร้าง ด้วยวัสดุที่มีความพรุนมาก เช่น หิน หรือ อิฐ หินบางชนิด เช่น แกรนิต หินอ่อน มีคุณสมบัติในการป้องกัน การดูดซึมของน้ำได้ดีมาก เพราะเนื้อหิน มีความพรุนน้อย อิฐบล็อก หรือคอนกรีตบล็อก ถือเป็น porous materials จึงจำ เป็นต้องมีการออกแบบเพื่อป้องกันน้ำ สำหรับกำแพงที่ก่อสร้างด้วยวัสดุเหล่านี้ ความหนากำแพง จะช่วยชะลอเวลา การผ่านซึมของน้ำเข้าสู่อาคาร การลดปริมาณน้ำ ที่จะก่อให้เกิดผลเสียหายต่อกำแพงและอาคารในที่สุด

มีประเด็นการพิจารณา ในการ ออกแบบกำแพงดังนี้ คือ

1. มีสิ่งปกคลุมส่วนบนสุดของกำแพง เช่น มีส่วนยื่นของชายคาหลังคา เป็นต้น
2. ถ้ามีการทำขอบสูงเพื่อบังหลังคา (parapet wall) จะต้องมีการทำแผ่นกั้นน้ำไหล ย้อนขึ้น (flashing) และส่วนบน ของขอบหลังคานี้ ต้องทำชิ้นทับตอนบน (coping) ด้วยวัสดุที่มีเนื้อพรุนน้อย และมีส่วนยื่น และลาดเอียงพอเพียง เพื่อขจัดน้ำ ออกจากกำแพงให้มาก และ เร็วที่สุด
3. ตรงส่วนล่างของกำแพงที่ติดดิน ต้องมีการป้องกันน้ำ และความชื้น (damp-proofing course) โดยทำแผ่นกันน้ำ หรือความชื้นที่ไหลย้อนขึ้นจากดิน (rising damp)
4. รอยต่อทุกแห่งของกำแพง ต้องมีการออกแบบทำ การเชื่อมปิด (weather-struck joints) เพื่อกั้นการ แทรก ซึมของน้ำและความชื้น
5. ทาสี หรือฉาบผิวผนัง ให้เป็นลักษณะของ impermeable wall หรือ ทำวัสดุกำแพง ให้เป็น non-porous material
6. การทำกำแพงสองชั้น และมีช่องว่างตรงกลาง (cavity wall) เพื่อจำกัด การดูดซึมของน้ำ และความชื้นให้เกิดขึ้นเฉพาะกำแพงชั้นนอกเท่านั้น

กรรมวิธีการป้องกันความชื้น .....damp-proof courses

เป็นวิธีการที่ดีวิธีหนึ่ง ของ การป้องกันความชื้นจากน้ำในดิน ที่แทรกซึมกำแพงในแนวตั้ง rising damp กำแพงส่วนเหนือพื้นดิน มักจะมีปัญหาความชื้นน้อย เนื่องจากหลังฝนตก กำแพงก็มักจะแห้ง และความชื้นระบายออกได้เร็ว แต่กำแพงส่วนที่ใกล้ หรือติดดิน มักจะดำเนินการดูดซึมน้ำ และความชื้นตลอดเท่านานที่น้ำยังคงสะสมอยู่ ในดิน บริเวณนั้น กรรมวิธีการป้องกันความชื้นที่ไหลซึมขึ้นจากดินของกำแพง ก็คือ การจัดวางแผ่นชิ้นยางผสมสังเคราะห์ หรือโลหะ ไว้ระหว่างปูนก่อกำแพง สูงกว่าพื้นดิน หรือต่ำกว่าระดับพื้นยกลอยจากดินเล็กน้อย พอที่จะไม่ทำให้ กำแพงของอาคารส่วนใกล้ดิน แลเห็นสกปรกจากคราบความชื้นจนน่าเกลียด วัสดุที่เป็นแผ่นกันความชื้น หรือ damp-proof course เดิม ส่วนมากเป็นแผ่นตะกั่ว ปัจจุบันเป็นแผ่นสังเคราะห์ ของยางเทียม (polyethylene) หรือ แผ่นบิทูมัส อัดรวมตรงกลางด้วยแผ่นบางๆ ของ วัสดุทองแดง อลูมิเนียม หรือฟอยตะกั่ว ทั้งสองด้านเป็นเปลือกนอก แผ่นกัน ความชื้นนี้ ต้องทนทานต่อปูนก่อ และ การสั่นสะเทือนเล็กน้อยของกำแพง ได้ โดยไม่ฉีกขาดง่าย ในกรณีที่กำแพง ก่อบนที่ดินลาดเอียง แผ่นกันความชื้นที่สอดแทรก ต้องพับงอเป็นช่วงระยะ ตลอดความยาวของกำแพงที่เอียงลาดตามพื้นดิน นอกจากนี้ การทำแผ่นกันน้ำ ต้องกระทำ ตรงส่วนที่เป็นธรณีประตู และธรณีหน้าต่าง หรืออื่นๆที่อยู่ใกล้พื้นดิน

ปัญหาความชื้นของพื้น มี สองชนิดคือ - พื้นชนิดติดดิน - Solid floor - และ พื้นชนิดยกลอย - Suspended floor

สาเหตุ คือ

1. Capillary action การดูดซึม น้ำและความชื้นจากดิน เพราะในดินมีทั้งแรง ดันของน้ำ -Water pressure และแรงดันของไอน้ำ -Vapor pressure
2. Condensation โดยเฉพาะที่เกิดตรงรอยต่อวัสดุปูผิวของพื้น
3. Structure failures ความเสียหายของโครงสร้างพื้น จึงทำให้น้ำไหลผ่านได้

การป้องกันและควบคุม

• ควบคุมหรือขจัดน้ำใต้พื้นอาคาร Exclusion of water เช่นการใช้ดินร่วน (Top soil) ที่น้ำซึมผ่านได้ง่าย ถมแต่งบริเวณก่อนการเทพื้น เพื่อไม่ให้มีน้ำท่วมขังใกล้ บริเวณพื้น
• ป้องกันและออกแบบโครงสร้างพื้นให้ทนทานต่อสารเคมีที่มีในน้ำและดิน Chemical resistance ในกรณีพื้นลอยตัวเหนือผิวดิน ใต้ถุนหรือช่องว่าง ต้องจัด ให้มีการระบายอากาศ และสะดวกในการดูแลรักษาได้ด้วย
• ป้องกันการแทรกตัวของน้ำและความชื้นโดยตรง Water penetration control เช่น ตรงบริเวณรอยต่อต่างๆของพื้น และอื่นๆที่ต่อเนื่องกับโครงสร้างส่วนอื่นของอาคาร

กรรมวิธีการป้องกันน้ำโดยตรง

1. การใช้วัสดุแผ่นกันน้ำ Water membrane กั้นระหว่างพื้นกับผิวดิน หรือการใช้ สารผสม ในเนื้อคอนกรีตของพื้น เพื่อแก้ปัญหาความพรุนของวัสดุที่ทำพื้น รวมทั้ง การใช้แผ่นยางกันน้ำ Water stop เชื่อมระหว่างรอยต่อของแผ่นพื้น เป็นต้น
2. กรรมวิธีป้องกันความชื้นต่างๆ ที่เรียก Damp proofing course หรือ D.P.C. ตรง ส่วนต่อของพื้นที่ยกลอยกับพื้นดิน เพื่อป้องกัน Rising damp จากดิน หรือ Rising water ที่ดูดซึมไหลขึ้นโดยกำแพงที่ติดต่อกับพื้น และการป้องกัน ตรงส่วนต่อของวัสดุปูผิวพื้น เช่นการทาเคลือบผิวพื้นคอนกรีต ด้วยสาร ฟลิ้นโค๊ต หรือสารกันซึม อย่างอื่น ก่อนการปูผิวพื้นด้วยวัสดุ เช่นแผ่นกระเบื้องไม้ กระเบื้องยาง เป็นต้น
3. ขจัดความชื้นด้วยความร้อนและกระแสไฟฟ้า Electrical/Heat systems เช่นการ สะสมความร้อนจากพลังแสงอาทิตย์หรืออย่างอื่น ไว้บริเวณใต้ถุน ของ พื้น เพื่อรักษาอุณหภูมิของพื้นให้อุ่นอยู่เสมอ หรือการชักนำประจุไฟฟ้าสถิต Electro-static syste ให้แผ่กระจายตรงบริเวณของพื้น ที่คาดว่าจะมีการสะสม ของ ความชื้นอยู่ และเป็นการป้องกันการเกิด Condensation โดยตรงอีกด้วย

การป้องกันน้ำใต้ดินสำหรับโครงสร้างส่วนล่างของอาคาร

ปัญหาความชื้นและน้ำสำหรับห้องใต้ดิน มีสาเหตุ เกิดจากเหตุใหญ่สองประการ คือ - Water pressure และ Vapore pressure อันเนื่องจากการก่อสร้างอาคารบางส่วน ต่ำกว่าระดับน้ำใต้ดิน หรือในบริเวณที่มีทางไหลผ่านของน้ำมากๆ กรณีสำคัญที่เกี่ยวข้องกับระดับน้ำใต้ดิน คือ

1. ระดับน้ำใต้ดินขึ้นอยู่กับ ความสูงต่ำของผิวดิน จะมีระดับลึกมากตรงบริเวณเนินเขาสูง และระดับต่ำตรงส่วนที่เป็นหุบเขา
2. ฝนเป็นตัวเพิ่มปริมาณของน้ำใต้ดิน ระดับความสูงต่ำของน้ำใต้ดิน ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝนด้วย
3. น้ำพุ เกิดขึ้นตรงบริเวณที่ผิวดิน อยู่ในสภาพต่ำกว่าระดับน้ำใต้ดิน

การป้องกันน้ำใต้ดินสำหรับโครงสร้างส่วนล่างของอาคาร การป้องกันที่ได้ผลดีที่สุด คือการระบายน้ำใต้ดินออกจากบริเวณส่วนโครงสร้างตอน ล่างของอาคาร ให้เร็วหรือมากที่สุดก่อนที่น้ำจะไหลท่วมส่วนล่างของอาคาร วิธีการหนึ่งคือ การทำรางระบายน้ำไว้โดยรอบอาคารส่วนล่าง ที่ก่อสร้างไว้ในบริเวณ พื้นที่ต่ำ แนวทางการพิจารณาการออกแบบ คือ

1. แก้ที่สาเหตุ คือ ไม่ทำห้องใต้ดิน หรือ ขจัดน้ำโดยรอบบริเวณออกไป
2. ป้องกัน คือ ทำโครงสร้างเป็น Impermeable materials เช่นทำโครงสร้าง เป็น คอนกรีตเนื้อเดียวกัน (Momolithic or Massive structure) โดยมีสารผสมกันซึม ในเนื้อคอนกรีต และโครงสร้าง ปราศจากรอยต่อใดๆ หรือการทำ Membrane water proofing คือการฉาบผิวหรือบุแผ่นกันซึม ตรงผิวส่วนนอกของโครงสร้าง โดยรอบทั้งหมด และมีการป้องกันความเสียหายของผิวที่ฉาบนี้ด้วย
3. ซ่อมแซม คือ วิธีเคลือบผิว Surface coatings ตรงบริเวณที่เสียหาย เช่นกำแพง ก่อนทำต้องให้แห้งจากน้ำเด็ดขาด คือลด hydrostatic pressure ให้หมดก่อน เช่นโดย การสูบน้ำออกไปให้หมด การแก้ไขในกรณีนี้ มักใช้วิธีการที่เรียกว่า Water proofing tanking เป็นการทำผนังสองชั้นโดยมีสารฉาบผิวกันน้ำอยู่ระหว่างกลาง การซ่อมแซม เป็นการแก้ปัญหาที่สิ้นเปลืองกว่า แนวพิจารณาการป้องกัน หรือการแก้ ที่สาเหตุ

หมายเหตุ-

1. การออกแบบโครงสร้างใต้ดิน ต้องคำนึงถึงแรงดันของดิน และแรง ดันของน้ำ ใต้ดิน แรงดันของดินที่อยู่บริเวณเหนือระดับน้ำใต้ดิน จะมีค่าประมาณ 240 ปอนด์/ฟุต ในกรณีที่มีน้ำผสมอยู่ในดินด้วยนั้น แรงดันของดินจะลดลง จาก 240-100 ปอนด์/ฟุต แต่จะมีแรงดันของน้ำเพิ่มขึ้นแทน
2. แรงดันของน้ำใต้ดิน เกิดขึ้นตามกเกณฑ์ความสมดุลป์ทางฟิสิกส์ (Hydrostatic law) ซึ่งพยายามรักษาระดับและปริมาณน้ำให้มีความสูงต่ำสม่ำเสมอกัน ตลอดแนวที่ไหลผ่าน แรงดันนี้มีค่าประมาณ 62 ปอนด์/ฟุต เป็นแรงยกน้ำ ให้ไหล สูงขึ้นจนถึงระดับน้ำใต้ดินปกติ แรงดันนี้ จะมีปริมาณสัมพันธ์กับความลึกของอาคาร และสร้างปัญหาการยกลอยตัวของอาคาร

สรุปการควบคุมและป้องกันน้ำสำหรับโครงสร้างส่วนล่าง

• Water exclusion ลดปริมาณน้ำ เพื่อลดปริมาณความดันของน้ำที่จะทำให้เกิด Capillary action โดยการระบายน้ำออกบริเวณรอบอาคาร ขจัดหรือแปรสภาพ ดิน เหนียว และสารเคมีผสมในดิน ที่อาจมีผลทำให้เกิด ความเสียหาย ต่อโครงสร้าง ส่วนล่างของอาคารได้
• Damp-Water proofing systems การออกแบบระบบ การป้องกัน ต้องคำนึง ถึงความเหมาะสมของการใช้งาน และงบประมาณการก่อสร้าง ชนิดของการ ป้องกันน้ำอย่างเดียว หรือชนิดป้องกันน้ำและความชื้นทั้งสองอย่าง

ชนิดของระบบการป้องกันน้ำหรือความชื้น มีดังนี้คือ

1. Integral water proofing โดยการใช้ความหนาของวัสดุ Monolithic structure หรือเพิ่มคุณสมบัติวัสดุเป็น Impervious surface การแก้ปัญหาในกรณีนี้ เมื่อ ปริมาณ น้ำและความชื้นไม่มากนัก
2. Drained water system โดยการทำกำแพงสองชั้น เว้นช่องว่างตรงการ เพื่อยอมให้ น้ำและความชื้นผ่านกำแพงชั้นนอก แล้วจึงจัดการขจัดออก ก่อนที่ จะเกิดความเสียหายกับกำแพงชั้นใน หรือการทำ Sump floor เป็นราง หรือบ่อ รวมน้ำไว้แล้วระบาย ออกอย่างต่อเนื่อง เพื่อลดปริมาณน้ำให้น้อยจน ไม่ก่อให้เกิดผลเสียหายต่ออาคารได้
3. Tanking systems เป็นการสร้างระบบการกันน้ำโดยรอบห้องใต้ดิน ทั้งพื้น เพดาน และกำแพงทุกแห่งโดยรอบ อาจเรียก Water proofing membranes system แยกออกเป็นสองลักษณะ คือ

3.1- External membrane ทำระบบการกันน้ำและความชื้น ตรงส่วนที่ชิดกับผิวดิน ต้อง กระทำพร้อมการก่อสร้างส่วนโครงสร้างห้องใต้ดิน เป็นการป้องกันอย่างจริงจัง กระทำบริเวณด้านนอกห้องใต้ดิน

3.2- Internal membrane เป็นการทำการป้องกัน ตรงส่วนด้านในของห้องใต้ดิน เหมาะกับการซ่อมแซม เมื่อมีปัญหาเกิดขึ้นภายหลัง Condensation, Capillary action or Rising damp

กรณีความเสียหาย อันเกิดจากปรากฏการณ์ของธรรมชาติ

ก. การกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ Condensation

สำหรับอาคารพักอาศัย ปรากฏการณ์นี้ มักเกิดภายในเนื้อของวัสดุก่อสร้าง หรือบริเวณภายในของโครงสร้างส่วนต่างๆของอาคาร ความหมายและกลไกของ Condensation คือ การเปลี่ยนแปลงของไอน้ำในอากาศ กลายเป็นหยดน้ำ เริ่มเกิดขึ้น เมื่อปริมาณของไอน้ำในอากาศเพิ่มขึ้น จนมีปริมาณเท่ากันกับ ปริมาณของไอน้ำที่อุณหภูมิในขณะนั้น (dew point) สามารถพยุงให้ลอยตัวอยู่ได้ เมื่อปริมาณไอน้ำเพิ่มมากขึ้น ปริมาณส่วนเกินที่อากาศไม่สามารถพยุงไว้ได้นั้น ก็จะแปรสภาพเป็นหยดน้ำ บรรยากาศขณะนั้นจะเย็นลง จนมีอุณหภูมิในระดับต่ำกว่า dew point (อุณหภูมิ ในระดับสูงสุด ที่อากาศสามารถพยุงไอน้ำไว้ได้)

กรณีการเกิดของ Condensation กล่าวโดยสรุป เกิดขึ้นเมื่ออากาศที่อุ่นร้อน กระทบกับผิววัสดุที่เย็นกว่า ทำให้อากาศส่วนที่อุ่นร้อนนั้นเย็นลง ต่ำกว่า dew point หรือ มีการเพิ่มปริมาณไอน้ำเกินขีดจำกัดดังกล่าว ส่วนเกินที่เกิดขึ้น จึงกลายเป็นหยดน้ำ เพราะเหตุที่ว่าอากาศเย็นไม่สามารถพยุงไอน้ำในอากาศ ได้มาก เท่ากับอากาศที่อุ่น หรือร้อนกว่า อากาศที่พร้อมจะแปรสภาพ (saturated) เมื่อมีความสามารถ พยุงปริมาณไอน้ำไว้ได้สูงสุดในระดับอุณหภูมิหนึ่ง ระดับอุณหภูมินี้ คือ dew point หากมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของอากาศ กล่าวคือ เมื่ออากาศที่ยังไม่ saturated เย็นลงจากกรณีใดๆก็ตาม จนถึงระดับที่อากาศพร้อมแปรสภาพ หรือ เป็น saturated air (คืออากาศที่มีค่าความชื้นสัมพัทธ์ 100%) อุณหภูมิระดับนั้นเรียกว่า dew point ปริมาณอากาศที่เย็นลงต่ำกว่า dew point มากเท่าไร ก็จะมีผลต่อปริมาณการเกิด Condensation มากขึ้นเท่านั้น

การป้องกันน้ำและไอน้ำสำหรับอาคาร

(from Cowan, Henry J. and Peter R. Smith, The Science and Technology of Building Materials, "Exclusion of Water and Water Vapor", New York: Van Nostrand Reinhold Company, 1988, pp.29-37.)

การแทรกซึมของน้ำ สามารถนำความเสียหายให้ กับอาคาร และผู้อยู่อาศัย ได้มากมาย การเลือกวัสดุก่อสร้าง และการออกแบบรายละเอียด ในส่วนงานก่อสร้าง ของ อาคารมีส่วนสำคัญอย่างมาก ในการป้องกันน้ำสำหรับอาคาร ความรู้เรื่อง ลักษณะของอากาศเฉพาะแห่งของที่ตั้งอาคาร ก็สำคัญเช่นเดียวกัน เพราะจะมีผลต่าง ในการแทรกซึมของน้ำเข้าสู่อาคาร อันเกิดจากปัจจัยของอุณหภูมิและความชื้นรวมกัน เป็นเหตุของการเกิด condensation ขึ้นในส่วนต่างๆ ของอาคารวัสดุที่มีเนื้อพรุน (porous materials) สามารถใช้กับอาคาร ได้ในสถานที่ ที่มีการแทรกซึม ของความชื้นค่อนข้างช้า ส่วนวัสดุที่มีผิวหรือเนื้อแน่นสูงๆ (impermeable materials) จะเหมาะใช้ในส่วนที่กันน้ำแทรกซึม เช่น ใช้รองรับตรงส่วนต่อ ของหลังคา (flashing) หรือ เป็นส่วนหนึ่ง ของชั้นผิวของหลังคา (roof membranes) หรือ เป็นชิ้นส่วนป้องกันน้ำและความชื้นโดยตรง (damp-proof courses) ใน ส่วนที่สำคัญต่างๆ ของอาคาร

วัสดุที่ใช้ป้องกันไอน้ำ (vapor barriers) เป็นสิ่งจำเป็นในการจำกัดการ ซึมผ่านของไอน้ำ หรือละอองน้ำในอากาศ ภายในอาคาร ที่จะแทรกซึม ไปรวมตัวกันอยู่ ในฉนวนของกำแพง หรือหลังคา หลังคา และ กำแพง ต่างๆ สามารถที่จะออกแบบ ให้กั้นการแทรกซึม หรือไหลผ่านของน้ำได้ ในสถานที่ ที่มีลมพัดแรงและความกดดันของอากาศสูง จำเป็นที่ต้องพิถีพิถัน ในการออกแบบป้องกันน้ำสูง โดยเฉพาะตรงบริเวณที่เป็นรอยต่อ ของผืนหลังคา หรือผนังกำแพงต่างๆ จะต้องแยกการพิจารณา ในการออกแบบ ปริมาณของ น้ำฝนและแรงดันของน้ำจากกันไม่มีวัสดุใด ที่จะคงสภาพ เหมือนเดิมตลอดไป ในแง่ความคาดหวังต้องการให้มีอายุการใช้งาน เท่ากับการใช้อาคารเท่านั้น แต่ตามสภาพที่เป็นจริงแล้ว วัสดุบางชนิด เช่นเหล็ก หรือ โลหะ มักจะเสื่อมสภาพเร็ว เพราะสาเหตุการสึกกร่อนของเนื้อวัสดุเอง ส่วนวัสดุที่อ่อน ตัวง่าย เช่น แผ่นยางทึบ หรือใส ก็มักเปราะแยก และขาดได้ในเวลาอันควร ผิวที่มีการเคลือบ สารเคมี หรือ สี ก็มีความจำเป็นต้องมีการเคลือบผิวใหม่เสมอ การเลือกใช้วัสดุ

ในการออกแบบอาคารต่างๆ จำเป็นต้องมีการพิจารณาถึง ปัญหาในการดูแลบำรุงรักษา และการเปลี่ยนซ่อมแซม ในอนาคตด้วยข้อมูลของอากาศ สำหรับฝนและลม น้ำเป็นสาเหตุสำคัญ ของความเสียหาย ที่เกิดกับวัสดุ และการใช้สอยภายในอาคารรวมทั้งการสร้างความรำคาญและความยุ่งยากต่างๆ ให้กับผู้อยู่อาศัย สาเหตุสำคัญของความเสียหายที่เกิดจากน้ำ คือ น้ำฝน หิมะ (ในประเทศ หนาว) condensation ที่เกิดจากไอน้ำในอากาศ (ในประเทศร้อนชื้น) และความชื้น ที่มาจาก พื้นดิน การออกแบบอาคาร มีความจำเป็น ที่ต้องทราบข้อมูล ของสภาพ อากาศ ในที่ตั้งของอาคารนั้นๆ เพื่อออกแบบป้องกัน ความเสียหายอันเกิดจากสาเหตุดังกล่าว กรมอุตุนิยมวิทยาที่ดี จะให้ข้อมูลที่ละเอียดพอเพียง สำหรับการออกแบบอาคาร ที่ต้องการความรวดเร็ว และมีประสิทธิภาพการพิจารณาเรื่องลมและฝนรวมกัน มีความสำคัญในการออกแบบส่วนของอาคารทางแนวตั้ง เช่น ส่วนของหน้าต่าง ประตู และกำแพงภายนอก ดรรชนีของการไหลเร็วของฝน เป็นผลของข้อมูล ที่มีรายงานเป็นประจำปี ของค่าเฉลี่ยปริมาณน้ำฝน และความเร็วของลมทั้งปี แรงลม สามารถทำให้น้ำฝน ไหลลงล่างเร็วต่างกัน และไหลย้อนขึ้นได้ในบางส่วนของอาคาร เพราะเหตุการขวางทางลมของส่วนอาคารนั้น แรงดันของน้ำฝน อันมีลมเป็นเหตุ มีอัตรามากน้อย ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวอาคาร และความสูงของอาคาร อาคารสูงๆจะมีแรงดัน ของน้ำฝนมากกว่า อาคารที่เตี้ยกว่า อาคารเตี้ยมักออกแบบพวกรอยต่อ ด้วย flashing เพื่อป้องกันน้ำฝนไหลลงตามแรงดึงดูดของโลกปกติ แต่อาคารสูง ที่ตั้งเด่นมีบริเวณโดยรอบ พวกรอยต่อต่างๆ ต้องออกแบบเป็นการยึด หรืออุดแน่น (sealed joints or drained joints)

ข. การดูดซับน้ำโดยวัสดุของอาคาร (capillary action & risingn damp)

การไหลผ่าน ของน้ำเข้าสู่ผิวอาคาร เป็นปรากฏการณ์ที่เรียก capillary action คือ เป็นการดูดซับน้ำเข้าเนื้อวัสดุ ยิ่งเนื้อวัสดุมีความพรุนมาก ก็ยิ่งดูดซับน้ำได้มากกว่า วัสดุที่มีความพรุนน้อย ทิศทางการไหลของน้ำ เป็นไปได้ทุกทาง ทั้งแนวตั้งและ แนวนอน อาจ ย้อนแรงดึงดูดของโลกได้ เป็นผลที่เกิดจากแรงดูดซึมที่ผิววัสดุ ทำให้น้ำไหลขึ้น เป็นแนวยาวแคบ เหมือนแนวท่อน้ำเล็ก ในระหว่างที่ว่างของเนื้อวัสดุทุกชนิด ในการก่อสร้างอาคารcapillary action สามารถเกิดขึ้นได้ ระหว่างผิววัสดุสองชนิด ประกบกัน หรือวัสดุทุกอย่างที่มีเนื้อพรุน วัสดุพวก โลหะ เหล็ก พลาสติก และกระจก จัดเป็นวัสดุที่ไม่อมความชื้น (impervious materials) แต่พวก ไม้ และอิฐ มีเนื้อพรุนที่ มีรูเหมือนท่อเล็กๆต่อเนื่องถึงกัน จึงทำให้ สามารถ ดูดซึมน้ำ หรือความชื้น ได้โดยปรากฏการณ์ของ capillary action อิฐที่แห้ง จนปลอดความชื้น สามารถ อมความชื้นหรือน้ำไว้ได้ 10-25 เปอร์เซ็นต์ ของมวลอิฐก้อนนั้น วัสดุที่ใช้เป็นฉนวน เช่น โฟม หรือพลาสติก มีเนื้อที่ไม่มีรูพรุนต่อเนื่องกัน (impervious or closed pores) จึงไม่มีการดูดซึมน้ำ และความชื้น จำนวนของน้ำในเนื้อวัสดุแต่ละชนิด ในเวลาขณะใดขณะหนึ่ง เป็นผลมาจากความสมดุลที่แปรเปลี่ยน ตามอัตราของ ความสามารถ ในการดูดซึมน้ำ และอัตราการระเหยของน้ำ ในอุณหภูมิของอากาศ ขณะนั้น

การไหลซึมของความชื้น ถูกควบคุมโดยปัจจัยต่างๆ ดังต่อไปนี้ คือ

1. การป้องกัน ผิววัสดุที่พรุน จากการโดนน้ำและความชื้น
2. การอุดปิด ช่องว่าง รอยต่อ หรือรอยแตกของวัสดุ ด้วยสารหรือวัสดุกันน้ำ (waterproof sealant)
3. การปิดช่องว่างที่มีขนาดกว้าง หรือทับแนวรอยต่อ ที่พอเพียงสามารถ ป้องกัน การไหลผ่านของน้ำได้
4. วัสดุอาคารที่ ออกแบบให้ทั้งสองด้านเปิดสู่อากาศ และมีการถ่ายเทของอากาศ ได้ทั้งสองด้าน ผิวด้านที่แห้งกว่า ก็จะทำให้มีการระเหย ของน้ำผ่านเนื้อวัสดุ ได้เร็วขึ้น วัสดุคอนกรีต เป็นกรณีพิเศษ ถ้าเป็นคอนกรีตที่แข็งแรง (high-strength concrete) เนื้อคอนกรีตแบบนี้ จะมีรูพรุนที่ไม่ต่อเนื่อง จึงสามารถกันน้ำได้ดีกว่า คอนกรีตในงานทั่วๆไป คอนกรีตในงานโครงสร้างทั่วไป มักมีรอยแตกที่ผิว เล็กน้อย เสมอ เพราะเหตุจาก แรงดึงหรือแรงเค้นในการรับน้ำหนัก แต่เมื่อมีการแต่งผิว ก็จะขจัดปัญหาการไหลซึมของน้ำได้มาก แต่พึงระวังไม่ให้น้ำ ไหลผ่านไปถึง เหล็กเสริม ภายในเป็นอันขาดรอยต่อทุกแห่ง โดยเฉพาะ ที่ใช้ภายนอก ต้องมีการกันน้ำทุกแห่ง

การป้องกันความชื้น และน้ำที่รอยต่อต่างๆ หลักการป้องกัน คือไม่ยอมให้น้ำสามารถผ่าน (sealant) และทำการเปลี่ยนทิศ ทางการไหลผ่านของน้ำ (flashing) รอยต่อของวัสดุต่างชนิดกัน หรือมีองค์ประกอบ ร่วมที่ต่างกัน มีโอกาสทำให้เกิดการแทรกซึมของน้ำได้ง่าย พวกวัสดุเช่น แผ่นกระ เบื้อง หรืออิฐ รอยต่อมักเป็น แบบซ้อนทับกัน หรือ self-sealing รอยต่อ ที่ต้องพิจารณาการกันความชื้นเป็นพิเศษ คือ รอยต่อของของชิ้นส่วนขนาดใหญ่ และ มีปัญหาอื่นร่วม เช่น การทรุดตัวของอาคาร การไหวตัวที่เกิดจากการสั่นสะเทือน หรือขยายตัว อันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในกรณีที่มีลมพัดแรง รอยต่อมักกระทำ ทั้งแนวนอน และแนวตั้ง การต่อมักเป็นแบบเลื่อมล้ำ และเป็นการป้องกัน ชนิด เปลี่ยนทิศทางให้น้ำไหลออกพ้นบริเวณรอยต่อ การกระทำจึงมักใช้วิธีการ sealant และ flashing ทั้งสองวิธีในรอยต่อแห่งเดียวกัน บางกรณี ทำรอยต่อเป็นร่องระบายน้ำ ตรงความหนาของกำแพง วิธีอุดรอยต่อ แบบ sealant หรือ sealed joints มักเป็นรอยต่อของผนังบางๆ เช่น ผนังกระจก

ส่วนการป้องกันแบบ flashing หรือ drained joints มักกระทำกับรอยต่อ พวกผนังคอนกรีตสำเร็จรูป ที่ค่อนข้างหนา flashing ที่สอดแทรกระหว่างก้อนอิฐที่ก่อของกำแพง หรือส่วนต่อชนของหลังคา ต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โดยเฉพาะ ที่เป็นแบบ cover flashing จะมีผล รวดเร็วกว่าแบบ built-in flashing และต้องพึง ระวังเรื่องกรด ด่าง ที่เจือปนอยู่ใน น้ำ จะทำความเสียหาย สึกกร่อน ต่อวัสดุที่เป็น flashing ได้ง่าย วัสดุที่นิยมใช้ทั่วไป คือ แผ่นตะกั่ว แผ่นเหล็กอาบสังกะสี หรือ แผ่นอลูมิเนียม เป็นต้น เพราะสะดวก ในการทำงาน ทนต่อแรงเค้น ที่เกิดจากการ ขยายตัว กรณีป้องกันการสึกกร่อน จาก ประจุไฟฟ้า อาจเลือกใช้ แผ่นทองแดง แทนวัสดุดังกล่าว ส่วนที่ต้องการ ความทน ทานมาก และผลทางความสวยงาม โดยไม่คำนึงถึงราคาที่แพงกว่า แผ่นสเตนเลส เป็นอีกวัสดุที่นิยมใช้เป็น flashing ในการป้องกันน้ำและความชื้น การป้องกันน้ำ ที่รอยต่อ แบบอุดยาแนวรอยต่อ (sealant) ในกรณีรอยต่อที่ไม่มีการขยับตัว การอุดยาแนวทำได้ง่าย โดยใช้สาร สังเคราะห์ที่มีความเหมาะสม กับวัสดุทั้งสองชนิดที่เชื่อม ต่อกันอุดยาปิดรอยต่อ เช่นการใช้ยางเหลว หรือ putty อุดตรงรอยต่อของกระจก กับกรอบไม้ หรือ โลหะ สำหรับประตู และหน้าต่างกระจก เป็นต้น ในกรณีรอยต่อ ของแผ่นกระจกใหญ่ๆ หรือโครงโลหะที่ประกอบกันเป็น ผนังกระจก (curtain wall)

คุณสมบัติของ sealant จำเป็นต้องสนองต่อปัญหาการขยายตัว และการไหวตัวของผนังกระจกนั้น เพื่อป้องกันน้ำที่รอยต่อต่างๆ วัสดุเป็นสารสังเคราะห์จำพวก neoprene หรือ silicone ที่ฉีดอัดที่รอยต่อด้วยแรงดันพิเศษ แทนการอุดยาธรรมดา ส่วนการ เชื่อมรอยต่อของแผ่นกระจกด้วยกัน จะใช้สารสังเคราะห์เหลว ที่ให้ความ แข็งแรงพอเพียง และปรับตัวเอง กับแรงดันได้เช่นเดียวกับ วัสดุกระจก ฉีดอุด แนวรอยต่อไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมรอยต่อแบบใด sealed joint แบบง่าย sealant แบบที่ ขยับตัวเองได้ แบบ flashing หรือ แบบ drained joint การเลือก ขึ้นอยู่กับชนิด และ ความหนาของแผ่นวัสดุที่มาต่อชนกัน จนเกิดเป็นรอยต่อ จะต้องมีปริมาณพอเพียงต่อการขยับ หรือขยายตัวของรอยต่อ คุณสมบัติของสารที่ใช้เป็น sealant นั้นต้อง กำหนดในทดลองใช้ในสภาวะแวดล้อมที่เป็นจริง มากกว่าการกำหนด คุณสมบัติ ในห้องปฏิบัติการณ์ โดยเฉพาะค่าเปลี่ยนแปลง ของช่องว่างรอยต่อ ที่เกิดจากการยืดหดตัว เป็นข้อสำคัญในการกำหนดปริมาณของ sealant ให้พอเพียง การป้อง กันแรงดันของไอน้ำ ไอน้ำมีปะปนอยู่ในอากาศทั่วไป จะมีปริมาณแปลงแปลง เมื่อมีปรากฏการณ์ของ condensation เกิดขึ้น ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลง ของอุณหภูมิในอากาศ ลดต่ำกว่าขีดอุณหภูมิสูงสุด (dewponit) ที่สามารถอุ้มไอน้ำในอากาศไว้ได้

ปริมาณไอน้ำที่คงอยู่ในอากาศขึ้นอยู่กับ ลักษณะของบรรยากาศ ภายในอาคาร จะขึ้นอยู่กับอัตราของความชื้นในอากาศ และอัตราของการถ่ายเทอากาศภายในอาคาร ด้วย เพราะ มีกิจกรรม มากมาย เกิดขึ้นในอาคาร เป็นส่วนหนึ่งที่เพิ่มไอน้ำในอากาศ ดังนั้น แรงดันของไอน้ำในอากาศภายในจึงสูงกว่าภายนอกอาคารเสมอ ยกเว้นในกรณีที่มีการใช้เครื่องทำความชื้น และความเย็นภายในอาคารไอน้ำจะเคลื่อนไหวเร็ว เมื่อผ่านรูพรุนของเนื้อฉนวน ถ้าเราพิจารณาแนวทางเคลื่อนตัวของอุณหภูมิ และแรงดันของไอน้ำผ่านภาพตัดของกำแพง เราจะพบว่าแนวทิศทาง การเคลื่อนตัวของอุณหภูมิ จะมีแนวลาดชั้นสูงขึ้นที่หน้าตัดของฉนวนของกำแพง และแนวเคลื่อนตัว ของแรงดันไอน้ำ จะมีความลาดชันสูงขึ้นที่ชั้นแทรกซึมของไอน้ำ (permeable layer) ของกำแพง ตราบใดที่แรงดันไอน้ำลดลงเร็วกว่าอุณหภูมิ ก็จะไม่มีส่วนใด ของ กำแพงที่อุณหภูมิต่ำกว่า dew point กำแพงก็ไม่เกิดความเสียหาย จากการเกิด ของ condensation ในการทำฉนวนของกำแพง จึงควรเพิ่มผิวของวัสดุกันแรงดันไอน้ำ ภายในฉนวนของกำแพงไว้ด้วยวัสดุป้องกันไอน้ำ เช่น แผ่นอลูมิเนียมฟอย แผ่น พลาสติก ทั้งผลิตเป็นแผ่นเฉพาะหรือปิดตรงผิวด้านใดด้านหนึ่ง รวมกับแผ่นฉนวน กันความร้อน หรือแผ่นผนังสำเร็จรูปอื่นๆสีทีผสมสารพลาสติก เมื่อทาผิวผนังแล้ว เกิดผิวมันเช่นการเคลือบผิวติดเป็นชั้นแผ่นฟิล์มบางติดผนัง ก็จะเพิ่มคุณสมบัติ ของ กำแพงให้เป็น impermeable material ป้องกันแรงดันไอน้ำ และความชื้นได้ในระดับหนึ่ง วัสดุที่ทำ sarking เพื่อป้องกันน้ำ หากวางห่างกับฉนวนมาก จะไม่ช่วยในแง่การป้องกันแรงดันไอน้ำได้ดีกว่าการวางติด หรือรวมเป็นส่วนหนึ่ง ของ วัสดุฉนวน ในการป้องกันการสะสมของความชื้น ช่องว่างระหว่างแผ่น sarking กันแผ่นฉนวน ควรมีการระบายอากาศได้ การป้องกันน้ำสำหรับอาคาร ก็เปรียบ เหมือนตัวเราเอง ป้องกันน้ำเมื่อต้องยืนตากฝน การใช้ร่ม เสื้อกันฝน และรองเท้าบูทยาง ก็เป็นการป้องกันน้ำตามแต่กรณี อาคารที่มีหลังคาคลุมเหมาะสม ก็ทำหน้าที่ป้องกันน้ำ เหมือนร่ม แต่จะไม่ป้องกันน้ำที่เกิดจากแรงดันของลม การกระทำผิวรอบอาคาร ให้มีคุณ สมบัติ permeable และมีการอุดยารอยต่อต่างๆ ก็เหมือนการสวมเสื้อกันฝนเพิ่มขึ้น และเมื่อฝนหยุดตก พื้นดินก็ยังคงกักเก็บน้ำ และความชื้นเอาไว้ การป้องกันกำแพง ส่วนล่างของอาคาร จากปัญหา rising damp ก็จะเกิดประโยชน์ เหมือนตัวเราสรวมรองเท้าบูทยาง ยืนบนดินที่เปียกชุ่มน้ำ ข้อแตกต่างในการเปรียบเทียบนี้ ที่สำคัญคือ วัสดุที่ใช้ในการป้องกันน้ำ สำหรับอาคาไม่เหมือนการเปลี่ยนเสื้อผ้าของคน ตามฤดูกาล วัสดุที่ใช้ป้องกันน้ำ ต้องตอบสนองการป้องกันความร้อน แรงดันของไอน้ำ และความชื้นด้วย และการเลือกใช้ต้องควบคุมคุณสมบัติ ให้มีประสิทธิภาพนานเท่าอายุของอาคาร และทนต่อความสึกหรอต่างๆที่เกิดจากการ เปลี่ยนแปลง อุณหภูมิ ที่เกิดกับอาคาร ตลอดเวลาหรือแม้กระทั่งต้องมีกำลังป้องกันการทรุดตัวของอาคาร และแม้กระทั่ง ต้องก่อให้เกิดความสวยงามกับลักษณะอาคารทั้งหมดด้วย

เอกสารอ้างอิงในห้องสมุดคณะฯ

1. Cowan, Henry J. and Perter R. Smith, The Science and Technology of Building Materials, "Exclusion of Water and Water Vapor", New York: Vantrand Reinhold Company, 1988
2. 690/g 771 d Damness Building
3. 690/f 755 m Mitchell's Building Construction
4. 690/i 829 p Problems in Building Construction
5. 690/c 559 c Construction Technology
6. 690/r 839 l Light Cladding of Building
7. 691/s 657 m Materials of Construction
8. 691/a 222 b Building Failures, A Guide to Dianosis, Remedy and Prevention
9. 691/a 222 m Matertials for Building
10. 691/h 949 b Building Construction
11. 693.83/-537 i Insulation of Building
12. 696/c 874 e Environmental Systems