5 建筑防水材料 本章主要講述建筑防水材料的原材料，典型的應用領域，建筑防水卷材，建筑防水涂料，建筑防水密封材料等。要求學生掌握建筑防水材料的常用原材料、建筑防水密封材料、建筑防水卷材及建筑防水涂料，了解建筑防水材料的典型的應用領域。 本章提要 本章內容 5.1 概述 5.2 建筑防水卷材 5.3 建筑防水涂料 5.4 建筑防水密封材料及其它 5.5 其他建筑防水材料 5.1 概述l建筑防水材料是用于防止建筑物滲漏的一大類材料，被廣泛應用于建筑物的屋面、地下室以及水利、地鐵、隧道、道路、橋梁等其它有防水要求的工程部位。l但長期以來，房屋建筑工程中的防水技術卻不盡人意，存在著嚴重的滲漏現(xiàn)象。l建設部曾組織抽查，抽查結果表明：屋面不同程度滲漏的占抽查工程數的35%，廁浴間不同程度滲漏的占抽查工程數的39.2%。l不少房屋建筑同時存在著屋面、廁浴間和墻面的滲漏現(xiàn)象。 5.1.1 分類l防水是一個涉及設計、材料、施工和維護管理的復雜系統(tǒng)工程，但材料是防水工程的基礎，防水材料質量的優(yōu)劣直接影響建筑物的使用性和耐久性。l隨工程性質和結構部位的不同，對防水材料的品種、形態(tài)和性能的要求也不同。l按防水材料的力學性能，可分為剛性防水材料和柔性防水材料兩類。l本節(jié)主要介紹柔性防水材料。l目前，常用的柔性防水材料按形態(tài)和功能可分為防水卷材、防水涂料、防水密封材料等幾類。 5.1.2 防水材料的原材料一、瀝青（一）概述1、瀝青是一種常用的有機膠凝材料，廣泛用于道路建設，建筑防水。瀝青材料是由一些極其復雜的高分子碳氫化合物及其衍生物組成。瀝青材料與礦質混合料有良好的粘結力，是道路工程的主要路面材料；瀝青屬于憎水材料，結構致密，不溶于水和不吸水，廣泛用于工程的防潮、防水、防滲；瀝青具有較好的抗腐蝕能力，可用于對外觀要求較低的防腐工程。 5.1.2 防水材料的原材料一、瀝青（一）概述2、特性：具有防水性、一定的塑性、耐久性3、分類：地瀝青（石油瀝青、天然瀝青）、焦油瀝青（煤瀝青、頁巖瀝青等） (二） 一石油瀝青的組成與結構1.石油瀝青的組成 將石油瀝青中化學成分和物理力學性質相近的成分或化合物劃分成為若干組，這些組稱為組分或組叢。 組分含量分子量碳氫比密度特征主要作用油分4560200700 0.50.7 0.71.0無色或淡黃色，粘性液體，可溶于大部分有機溶劑，不溶于酒精。是決定瀝青流動性的組分。油分多，流動性大，粘性小，溫度敏感性大。 樹脂15308003000 0.70.8 1.01.1紅褐至黑褐色的粘稠半固體，多呈中性，少量酸性，熔點低于100。是決定瀝青塑性的組分。樹脂含量增加，塑性增大，溫度敏感性增大，反之降低。地瀝青質53010005000 0.81.0 1.11.5黑褐至黑色的硬而脆的固體微粒，加熱后不溶解，分解為堅硬的焦炭。是決定瀝青粘性的組分。含量高，瀝青的粘性大，溫度敏感性小，塑性低，脆性增加。石油瀝青各組分的特征及其作用 2.石油瀝青的結構l （1）、膠體理論：油分和樹脂可以相互溶解，樹脂能浸潤地瀝青質，并在地瀝青質的超細顆粒表面形成樹脂薄膜。所以石油瀝青的結構是以地瀝青質為核心，周圍吸附部分樹脂和油分的互溶物而構成的膠團，無數膠團分散在油分中形成膠體結構。l 溶膠型結構：瀝青中油分和樹脂含量較多，其塑性、溫度敏感性較大，粘性小，開裂后自愈能力強。l 凝膠型結構：瀝青中地瀝青質含量高，膠團外圍膜層較薄，分子間吸引力較大，塑性、溫度敏感性較小，粘性大，開裂后自愈能力差。l 溶凝膠型結構：瀝青中地瀝青質含量適中，性質介于溶膠型和凝膠型之間。 （2）、高分子溶液理論l 在石油瀝青膠體結構中，由于從油分到瀝青質是逐步遞變的，并無明顯界線，因而該理論認為瀝青是一種高分子溶液，地瀝青質為溶質，油分和樹脂（地瀝青脂）為溶劑，它們之間有很強的親和力，在每個地瀝青質分子的表面上緊緊地保持著一層地瀝青脂溶劑分子。l 石油瀝青高分子溶液對電解質具有較大的穩(wěn)定性，即加入電解質不能破壞高分子溶液。高分子溶液具有可逆性，即隨地瀝青質和地瀝青脂相對含量的變化，高分子溶液可以較濃或較稀。 （2）、高分子溶液理論l 較濃的高分子溶液，地瀝青質含量較高，彈性和粘性較高，溫度敏感性較小，開裂后自愈能力較差，流動性和塑性較低，其性狀類似于凝膠體結構。l 較稀的高分子溶液，地瀝青脂含量較高，流動性和塑性較高，溫度敏感性較大（溫度穩(wěn)定性較差），開裂后自愈能力較好，其性狀類似于溶膠體結構。 （三）石油瀝青的主要技術性質1、粘性l1）定義：瀝青材料內部抵抗其相對流動的一種特性，反映瀝青軟硬、稀稠的程度。 l2）影響因素：溫度、組分（油分、地瀝青質）l3）表示方法l針入度（適用于常溫下呈固體或半固體）l粘滯度（適用于液體瀝青，用標準粘度計測定粘度）標準測定方法為：在25條件下，以重量100g的標準試針，經歷5s貫入試樣中的深度，以1/10mm為單位表示。針入度愈大，粘性愈小。 標準測定方法為：在規(guī)定溫度、規(guī)定直徑的孔流出50ml瀝青所需時間的秒數 2、 塑 性l1） 定 義 ： 指 石 油 瀝 青 在 外 力 作 用 下 產 生 變 形 而 不 破壞 ， 除 去 外 力 后 仍 能 保 持 變 形 后 的 形 狀 。l2） 影 響 因 素 ： 溫 度 、 組 分 （ 樹 脂 ）l3） 表 示 方 法 ： 延 伸 度 （ 延 伸 度 愈 大 ， 表 明 塑 性 也 好 ，柔 性 和 抗 斷 裂 性 愈 好 ） 3、 溫 度 敏 感 性l1） 定 義 ： 指 瀝 青 的 粘 性 和 塑 性 隨 溫 度 的 升 降 而 變 化的 性 能l2） 影 響 因 素 ： 組 分 （ 地 瀝 青 質 ）l3） 表 示 方 法 ： 軟 化 點 （ 其 數 值 越 高 ， 表 明 其 耐 熱 性越 好 ） 4、大氣穩(wěn)定性l1）定義：石油瀝青在陽光或熱、溫度的作用下抵抗老化的性能l2）表示方法：針入度比或蒸發(fā)損失率5、閃點溫度：瀝青加熱至揮發(fā)的可燃氣體遇火燃燒的最低溫度。 （四）石油瀝青的標準、選用l1、石油瀝青的品種： 石油瀝青分為：建筑石油瀝青、道路石油瀝青、防水石油瀝青、普通石油瀝青四種。l2、石油瀝青的牌號： 石油瀝青的牌號是根據針入度、延度、軟化點等劃分的，并以針入度值表示。l3、石油瀝青的選用： 原則：在滿足使用條件的前提下，盡量選用牌號較大的瀝青。屋面工程用的防水瀝青軟化點應高于環(huán)境氣溫2530。 （五）煤瀝青（柏油）l定義：是煉焦或制造煤氣的副產品。煤焦油經分餾加工提煉出各種油質后的殘物。l分類：根據蒸餾溫度的不同，分為低溫瀝青、中溫瀝青、高溫瀝青。 二、聚合物改性瀝青l(xiāng)定義：高分子的聚合物分子和瀝青分子相互擴散、發(fā)生纏結，形成凝聚網絡混合結構l特性：具有較高的強度和較好的彈性；能有效地改善瀝青的感溫性差、低溫易脆裂、高溫易流淌等不足 l分類：按摻用高分子材料的不同，改性瀝青可分為橡膠改性瀝青、樹脂改性瀝青、橡膠樹脂共混改性瀝青三類。 （1）橡膠改性瀝青l(xiāng)在瀝青中摻入適量橡膠后，可使瀝青的高溫變形性小，常溫彈性較好，低溫塑性較好。l常用的橡膠有SBS橡膠、氯丁橡膠、廢橡膠等。（2）樹脂改性瀝青l(xiāng)在瀝青中摻入適量樹脂后，可使瀝青具有較好的耐高低溫性、粘結性和不透氣性。l常用樹脂有APP（無規(guī)聚丙烯）、聚乙烯、聚丙烯等。 （3）橡膠和樹脂共混改性瀝青l(xiāng)在瀝青中摻入適量的橡膠和樹脂后，瀝青兼具橡膠和樹脂的特性。l常見的有氯化聚乙烯-橡膠共混改性瀝青及聚氯乙烯-橡膠共混改性瀝青等。三、合成高分子材料l合成高分子基防水材料中常用的高分子有三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、有機硅橡膠、聚氨酯、丙烯酸酯、聚氯乙烯樹脂等。 四、胎體材料l胎體是各種油氈的骨架，它使卷材具有一定的形狀、強度和韌性，從而保證在施工中的鋪設性和防水層的抗裂性，對建筑(構)物起防水作用。常見胎體材料如下：（1）油氈原紙 油氈原紙是一種以破布、舊棉、毛、麻和廢紙等原料制成的紙板，它是生產油氈的專用胎體材料。 （2）玻璃纖維胎體 l 分類：有玻璃布和玻纖氈兩種胎體；l 玻璃布以中堿玻璃纖維為原料，通過經緯向編織而成的一種無機材料胎體；l 玻纖氈以玻璃纖維為原料，用膠粘劑將玻璃纖維無規(guī)則地粘結成規(guī)定厚度和重量的氈片 l 特點：對瀝青的浸漬性、涂布性較好，強度、彈性、延伸性、耐腐蝕性等均高于紙?zhí)?，且價格適中。 （3）聚酯氈（合成纖維無紡布） l 定義：由聚酯纖維單絲交織成網狀的無紡織物，然后用樹脂粘結劑粘結并固化而成；l 特點：突出優(yōu)點是彈性、延伸性好，用作聚合物改性瀝青防水卷材的胎體時，能充分發(fā)揮改性瀝青的優(yōu)勢，并且強度大、縱橫向拉力均勻，綜合性能優(yōu)于玻璃布和玻纖氈胎體，屬于檔次最高的胎體。 （4）其他胎體材料 l 鋁箔胎體是由軟質純鋁加工而成，具有一定厚度、可卷曲的箔片； l 塑料膜胎體則是厚度較小的聚乙烯薄膜 ；l 特性：由于這兩種胎體對瀝青不具有浸涂性，因而多采用澆注法將瀝青鋪粘在其上、下表面，然后再用其他材料覆面。他們不屬于主要胎體材料。 5.1.3 典型的應用領域（1）屋面l 屋面防水是建筑防水材料的主要應用領域 ；l 隨著屋面形式和材質的不斷變化，屋面防水對材料的要求也越來越高；l依據生態(tài)城市設計理念，農業(yè)居民實現(xiàn)屋頂插秧、耕種莊稼，城鎮(zhèn)居民建設屋頂花園，對防水材料的要求也會越來越高。l 從發(fā)展的角度來看，屋面作為建筑防水最重要的一部分，今后仍將處在不斷的變化之中。 （2）廁浴間l 由于廁浴間的面積較小，上下管道較多，卷材難以鋪貼得十分完好，多使用涂料防水；l 從原則上講，所有的防水涂料，均可用于廁浴間防水 ；l 從經濟因素考慮，人們大多采用價格與性能均較適中的防水涂料。 （3）地下建筑l 地下建筑的范圍包括地下室、地鐵、隧道等工程，其防水工程包括防水、防潮和排水 l多年的實踐經驗證明，剛柔結合是保證地下防水工程質量的有效方法 ；l地下建筑由于長期處在潮濕環(huán)境或水下，防水材料的首要指標是耐水性和耐久性 ；l長期實踐證明：地下防水宜用改性瀝青無胎自粘油氈、丁基橡膠片材等防水材料。 5.2 建筑防水卷材一、概述1、定義：以原紙、纖維氈、金屬箔、塑料膜等材料作為胎體，浸涂石油瀝青、聚合物改性瀝青，或者以聚合物為基料加入助劑、填充劑，經加工而成的起防水作用的卷材 2、功能：防止建筑物遭受雨水、地下水、環(huán)境水侵入或透過的各種柔性片狀材料3、特征：自身致密、孔隙率很小、具有憎水性、或能夠填塞和封閉建筑縫隙而達到防滲止水的目的 二、瀝青防水卷材建筑工程中使用最廣泛的柔性防水材料：有胎卷材、無胎卷材l 特點：抗拉能力低，易腐爛、耐久性很差，極易造成建筑物防水層滲漏，降低使用年限，增加維修成本，并且在制造和施工中有瀝青污染 。 分類：l 根據瀝青防水卷材的浸涂材料不同 l 根據卷材選用的胎體不同l 根據卷材的隔離材料的不同l 根據瀝青防水卷材的施工工藝的不同 主要品種：1.石油瀝青油紙、油氈（1）油紙l 以熔化的低軟化點的瀝青浸漬原紙所制成的無覆蓋層的紙?zhí)シ浪聿?。l 適用于建筑防潮、多層防水的底層以及用于防潮包裝。 （2）油氈l以熔化的高軟化點的瀝青涂蓋在油紙的兩面，并撒布一些隔離材料而制作一種防水材料。l 200#：適用于簡易防水、臨時建筑物的防水、建筑防潮。 l 350#、500#：適用于三、四級防水等級的屋面多層防水以及地下、水利等工程的防水2.石油瀝青玻纖油氈及玻璃布胎油氈 特點：耐腐蝕性強、低溫柔性好、耐久性好、抗拉性能好 三、高聚物改性瀝青防水卷材l在瀝青中加入一定量的高聚物改性劑，使瀝青自身固有的低溫易脆裂、高溫易流淌的劣性得到改善。l特性：改性后的瀝青不但具有良好的高低溫特性，而且還具有良好的彈塑性、憎水性和粘結性等。同時，使用新型胎體代替原紙作增強材料，大大提高了卷材的強度和延伸率，克服了紙?zhí)ビ蜌謴姸鹊?、延伸率差、易吸水、腐爛等缺點。 再 生 橡 膠 防 水 卷 材 彈 性 體 SBS改 性 瀝 青 防 水 卷 材 化 纖 胎 改 性 瀝 青 防 水 卷 材 高 聚 物 改 性 APP改 性 瀝 青 防 水 卷 材 瀝 青 防 水 塑 性 體 卷 材 焦 油 瀝 青 耐 低 溫 防 水 卷 材 橡 塑 改 性 瀝 青 聚 乙 烯 胎 防 水 橡 塑 共 混 體 卷 材 鋁 箔 橡 塑 改 性 瀝 青 防 水 卷 材 1. SBS改性瀝青防水卷材l 定義：SBS改性瀝青防水卷材用SBS熱塑性彈性體作改性劑改性石油瀝青作涂布材料，以浸漬聚酯纖維無紡氈或麻毛氈或玻纖氈而成，以撒布砂、滑石粉作隔離材料或用聚乙烯薄膜作隔離層，經配料、共熔、浸漬、輥壓、復合成型、檢驗、卷取包裝等工序生產。 （1）改性工藝 SBS改性瀝青的主要原料為瀝青（110#、 100#、 80#石油瀝青）、SBS及其他助劑（無機填料、防老劑等)。有機械共混法、溶劑法和乳液法。液 態(tài) 瀝 青計 量 罐熱 交 換 器立 式 攪 拌 機填 充 料 APP或 SBS 均 化 器臥 式 攪 拌 器 （2）SBS改性瀝青防水卷材生產工藝流程圖 （3）特點l綜合性能強：加入量為1015%的SBS熱塑性彈性體材料改性后的瀝青作為防水卷材的浸漬涂蓋層，可提高卷材的彈性和耐疲勞性，延長使用壽命，增強卷材的綜合性能。l具有良好的耐高低溫性能:將SBS改性瀝青防水卷材加熱到90 ,2h后觀察,卷材表面仍不起泡,不流淌；當溫度降低到-75時，卷材仍然具有一定的柔軟性；-50以下仍然有防水功能。所以，特別適宜于在嚴寒地區(qū)使用，也用于高溫地區(qū)。 l耐老化、施工簡便：lSBS改性瀝青防水卷材的抗拉強度高、延伸率大、自重輕、耐老化，施工方法簡便，既可用熱熔施工，又可用冷粘結施工。（4）適用范圍l 適用寒冷及酷熱地區(qū)的工業(yè)與民用建筑屋面、地下工程、游泳池、水庫、橋梁、隧道、灌溉渠等工程的防水，使用壽命15年。 2. APP改性瀝青防水卷材l以玻璃氈、聚酯氈等作胎體，以APP改性石油瀝青作浸漬涂蓋層，均勻致密地浸漬在胎體兩面，采用片巖彩色砂或金屬箔等作面層防粘隔離材料，底面復合塑料薄膜，經一定生產工藝而加工制成的一種中、高檔改性瀝青防水卷材。 （1）特點l分子結構穩(wěn)定、老化期長l加入量為2535%的APP是生產聚丙烯的副產品，APP分子結構為飽和態(tài)，所以，有非常好的穩(wěn)定性，受高溫、陽光照射后，分子結構不會重新排列，老化期長。一般情況下，APP改性瀝青的老化期在20年以上。l具有良好的耐熱性l溫度適應范圍為-15130，特別是耐紫外線的能力比其它改性瀝青卷材都強。所以，非常適宜在有強烈陽光照射的炎熱地區(qū)使用。 l抗拉強度高、延伸率大l復合在具有良好物理性能的聚酯氈或玻纖氈上，使制成的卷材具有良好的抗拉強度和延伸率。l施工簡便、無污染l具有良好的憎水性和粘結性，既可冷施工，又可熱施工，無污染，可在混凝土板、塑料板、木板、金屬板等材料上施工。 （2）適用范圍l 適用于各式屋面、地下室、游泳池、水壩、橋梁、隧道等建筑物工程的防水防潮，也可用于各種金屬容器、管道的防腐保護和船舶的防潮。 四、合成高分子防水卷材l定義：以合成橡膠或合成樹脂為主要原料，再加入一定量的填料、增塑劑、防老劑、潤滑劑、軟化劑、補強劑等輔助材料而制成的新型防水材料。l特點：合成高分子防水卷材的抗拉強度高、延伸率大、高低溫特性好、防水性能優(yōu)異。 l分類：根據主體材料的不同，高分子防水卷材分為橡膠型防水卷材、塑料型防水卷材及橡塑共混型防水卷材。l適用范圍：目前多用于高級賓館、飯店、大廈、游泳池、廠房等要求有良好防水性能的屋面、地下等防水工程。 （一） 橡膠型防水卷材1. 三元乙丙橡膠防水卷材l是防水材料家族中最為成功的防水材料之一，由于其彈性、強度、耐老化、耐腐蝕、低溫柔性、施工等綜合性能優(yōu)越，世界各國都將其視為高性能防水材料的代表，予以十分重視 。l 除建筑工程外，美國和日本的三元乙丙橡膠防水卷材還大量用于水庫、水池、水渠、垃圾堆放場、高速公路、機場跑道等的防水，從而使三元乙丙橡膠防水卷材成為建筑和市政工程不可缺少的一種重要材料。 三元乙丙橡膠防水卷材（橡膠類） （1）. 組成l 以乙烯、丙烯和雙環(huán)戊二烯三種單體共聚合成的三元乙丙橡膠為主體，摻入適量的丁基橡膠、硫化劑、促進劑、軟化劑、補強劑和填充劑等，經過配料、密煉、拉片、過濾、擠出（或壓延）成型、硫化、檢驗、分卷、包裝等工序加工制成的高彈性防水卷材。是現(xiàn)代世界上一種最先進和性能最好的防水材料。 （2）. 特點l 耐老化性能好、使用壽命長l 三元乙丙橡膠分子結構中的主鏈上只有單鍵沒有雙鍵，屬高度飽和的有機高分子材料，所以結構很穩(wěn)定，當受到臭氧、紫外光、濕熱作用時，主鏈不易斷裂。其耐老化性能比主鏈上含有雙鍵的其它類型的橡膠和塑料等不飽和高分子材料優(yōu)異得多。一般情況下，三元乙丙橡膠防水卷材的使用壽命長達40余年。 l 抗拉強度高、延伸率大l三元乙丙橡膠防水卷材的拉伸強度高，斷裂伸長率相當于石油瀝青紙?zhí)ビ蜌稚扉L率的300倍以上，所以其抗裂性能好，能適應基層伸縮或局部開裂變形的需要。l 耐高低溫性能好l三元乙丙橡膠防水卷材在-40-48低溫時仍不脆裂，在高溫80120（加熱5h）時仍不起泡不粘連。l 施工方便簡單l三元乙丙橡膠防水卷材采用單層冷粘法施工，操作工藝簡便。與傳統(tǒng)石油瀝青油氈用熱馬蹄脂粘結法相比，減少了環(huán)境污染、加快了施工進度、改善了勞動條件。 （3）技術性能指標 GB 18173.1-2000項 目指 標 值JL1 JF1斷裂拉伸強度(MPa)常溫 7.5 4.060 2.3 0.8扯斷伸長率（%）常溫 450 450-20 200 200撕裂強度（kN/m) 25 18不透水性，30min無滲漏0.3MPa 0.3MPa低溫彎折（） -40 -30加熱伸縮量（）延伸 2 2收縮 4 4 熱空氣老化（80 168h）斷裂拉伸強度保持率（%） 80 90扯斷伸長率保持率（%） 70 70100%伸長率外觀無裂紋無裂紋耐堿性10%Ca(OH)2常溫168h斷裂拉伸強度保持率（%） 80 80扯斷伸長率保持率（%） 80 90臭氧老化（40 168h）伸長率40%，500pphm無裂紋無裂紋 l（4）適用范圍l 最適用于工業(yè)與民用建筑屋面工程的外露防水層；l并適用于受振動、易變形建筑工程防水；l也適用于剛性保護層或倒置式屋面以及地下室、水渠、貯水池、游泳池、隧道地鐵和市政工程防水；l與其它防水材料聯(lián)合使用組成二道、三道或三道以上的復合防水層，常用于防水等級為、級的屋面、地下室或屋頂、樓層游泳池、噴水池的防水工程。 l（5）改進品種l 三元乙丙橡膠防水卷材作為高檔防水材料，具有優(yōu)良的性能，但價格偏高，是普通油氈的10倍以上。將面層是三元乙丙橡膠，底面做成氯丁橡膠和再生橡膠混合物組成的復合橡膠防水卷材，其防水性能也很優(yōu)異，但價格只有純三元乙丙橡膠防水卷材的三分之一，性能略遜于純三元乙丙橡膠防水卷材。 2. 橡膠型氯化聚乙烯防水卷材l組成：以含氯量為30%40%的氯化聚乙烯樹脂（熱塑性彈性體）為主要原料，加入適量的助劑、硫化劑等配合劑，通常還加入某種合成橡膠改性，采用橡膠加工工藝，經過塑煉、混煉、壓延、硫化等工序加工制成的硫化型（橡膠型）防水卷材。 （1）特點l具有橡膠型防水卷材的通性：強度大、伸長率高、彈性好、耐撕裂；l 而且其中的雙鍵被氯化飽和，使結構穩(wěn)定，耐日光、耐臭氧老化、耐酸堿、耐寒、耐暑、使用壽命長，l 并有自熄和難燃性，能配成各種顏色有很好的裝飾性。 l（2）技術性能指標項 目性 能拉伸強度（MPa）8斷裂伸長率（%）300柔性（-20，彎折）無裂紋透水性（0.2MPa,24h）不透水