《土木工程材料》课件第八章.防水材料

1、第八章.防水材料 一 定义 具有防止雨水、地下水与其他水分等侵入建筑物中的材料。 注：建筑物防水处理的部位主要有：屋面、墙面、地面和地下室等。 二 分类 柔性防水材料 防水卷材、防水涂料和密封膏等 1.按材料特性分 刚性防水材料 防水砂浆、防水砼等 瓦防水材料 烧结瓦、油毡瓦和砼平瓦等 目前：建筑行业主要采用柔性材料和刚性材料相结合的防水方式 沥青防水材料 沥青基 2.按化学性质分 （合成）高分子防水材料 橡胶基、树脂基 高聚物改性沥青防水材料 用橡胶基、树脂基改性沥青 通常：将橡胶基、树脂基通称为 （合成）高分子材料、高聚物或聚合物 建筑屋面防水等级屋面防水等级 防水耐用年限 25年 15年

2、 10年 5年 设防要求 三道或三道以上 二道 一道 一道 建筑物类别特别重要或有特殊要求 重要或高层 一般 非永久性第一节.防水材料的基本成分一.石油沥青（petroleum asphalt) (一).定义石油沥青是石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油(如汽油、煤 油、柴油等)及润滑油以后的残留物，或再经加工而得的产品 (二).特点 石油沥青是一种有机胶凝材料，在常温下呈固体、半固 体或粘性液体，颜色为褐色或黑褐色； 石油沥青具有良好的粘性、塑性、耐腐蚀性和憎水性； 石油沥青在土木工程中主要用作防潮、防水、防腐蚀材 料，用于屋面、地下防水工程及其它防水工程和防腐工 程，还大量用于道路工程。 (三)

3、.组成 石油沥青是由许多高分子碳氢（C-H）化合物及其非金属 （O、N、S）衍生物组成的复杂混合物。 （四).组分(丛) 石油沥青化学组成复杂，对组成进行分析很困难。通 常从使用的角度出发，将沥青中化学成分和物理力学性 质相近的成分划分为若干个组。石油沥青各组分的特性（五）.石油沥青的胶体结构 定义 以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分互溶物而构成胶 团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。 分散相（溶质） 吸附部分树脂的地沥青质 连续介质（溶剂） 溶有树脂的油分 溶胶结构 流动性和塑性较好，自愈合能力强，温度敏感性高 胶体结构 溶凝胶结构 介于二者之间 凝胶结构 流动性和塑性较低，自愈合

4、能力差，温度敏感性较 小，弹性和粘性较高 组 分 颜色状态分子量密 度含量 作 用 油 分无-淡黄液态 小0.7-1.040-60 赋予沥青以流动性 树 脂黄-黑褐半固态 中1.0-1.115-30赋予沥青以塑性和粘性 地沥青质深褐-黑固态 大1.1-1.510-30决定沥青耐热性、粘性和脆性（六）.石油沥青的技术性能1.粘（滞）性 定义 反映沥青内部阻碍其相对流动的一种特性,是沥青软硬、稀稠 程度的反映指标液态沥青 标准粘度固态或半固态沥青 针入度(0.1mm)。针入度大，粘性小， 沥青愈软针入度试验针入度仪针入度仪2.塑性 定义沥青材料在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变 形后

5、形状 指标延(伸)度（cm). 延度大，塑性好 延度试验 延度仪试验3.温度敏感性 定义石油沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能 指标软化点().软化点高,温度敏感性小；温度稳定性好；耐热性好 （注：软化点是指沥青由固态转变为液态时的温度） 土木工程必须选用软化点高(即温度敏感性小，或温度稳定性好)的沥青 软化点试验 软化点仪建筑物屋面用沥青软化点高于屋面最高气温（ ）； 屋面最高气温高于当地最高气温（ ）4.大气稳定性（耐久性、抗老化性） 定义 石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期作用下抵抗老化的 性能 老化 低分子量组分向高分子量组分转化，即：油分树脂地沥青质 油分属液态，树脂属半固

6、态，地沥青质属固态。在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期作用下，石油沥青由液态半固态固态，逐渐趋于硬脆。（七）.石油沥青的技术标准1. 石油沥青按用途分 建筑石油沥青 制作防水卷材、防水涂料和密封膏；用于建筑屋面 和地下防水 防水防潮石油沥青 适用于寒冷地区的防水防潮工程 道路石油沥青 用于道路路面、车间地面和地下防水 普通石油沥青 不宜在建筑工程中直接使用2. 石油沥青的牌号 根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度（平均）值表示。 牌号大，针入度大，延度大，软化点低；沥青愈_。 牌号大，粘性_，塑性_，温度敏感性_。 牌号大，使用年限愈_。3.石油沥青的选用 原则 根据工程类别(房屋、道

7、路或防腐)、气候条件及工程部位(屋 面、地下)选择石油沥青的品种和牌号 屋面工程用沥青 软化点应比当地屋面最高温度高 2025 常规用法 一般地区选用30；炎热地区选用10；地下防水防潮选 用60或100例如：延度小的石油沥青，温度稳定性_，塑性_，粘性_， 耐热性_，抗老化性_， 温度敏感性_，牌号_ 。 土木工程应选软化点_的沥青，即牌号_的沥青。说明：从温度敏感性来讲，建筑屋面应选软化点高，即牌号小的沥青。 从大气稳定性来讲，建筑屋面应选软化点低，即牌号大、寿命长的沥青。（八）.石油沥青的掺配 1.掺配原则同属石油沥青或同属煤沥青的才可以掺配 2.掺配估算公式 Q1 =（T2-T)/（T

8、2-T1)100% Q2 = 1 - Q1 式中：Q1、Q2 分别表示较软(软化点低)、较硬(软化点高)沥青用量(%) T1、T2 分别表示较软(软化点低)、较硬(软化点高)沥青软化点() T 需要配制沥青的软化点() （九）.石油沥青的改性 沥青材料具有：高温易流淌；低温易脆裂；大气中易老化；耐用年限短的特点。为了提高沥青的使用性能，通常在沥青中加入改性材料。聚合物（如合成合成橡胶、树脂）和矿物填料是最常用的改性材料。 1.矿物填料改性为了提高沥青的粘结力和耐热性，降低沥青的温度敏感 性，常加入一定数量的粉状（如滑石粉、石灰石粉等） 或纤维状(如石棉等）矿物填料。 2.聚合物改性合成橡胶(如

9、SBS等)改性，提高沥青的变形能力。 合成树脂(如APP等)改性，提高沥青耐寒、耐热及粘结性例题 某工地需要使用软化点为85的石油沥青5吨，现有10石油沥青（软化点95）3.5吨, 30石油沥青（软化点为70）1.0吨和60乙石油沥青（软化点为45）3.0吨。试确定出三种牌号石油沥青各需用多少吨？ 解：由题知 10与30、 10与60乙均可配制软化点为85的石油沥青， 故按上述两组分别配制。 10与30掺配 Q30 = (95-85)100/(95-70) = 40；则 Q10 = 1 - 40 = 60 设 30 用 1.0吨， 10 用 x 吨 ；由 Q30 / Q10 = 40/60 =

10、 1/x 得 x = 1.5吨，即10 用1.5 吨 10 与 60乙掺配 Q60乙 = (95-85)100/(95-45) = 20；则 Q10 = 1 - 20 = 80 10 与 60乙 共需 5 - 1.0 - 1.5 = 2.5吨 设60乙 用 y 吨，则10 需2.5-y 吨；由Q10 /Q60乙 = 80/20 =(2.5-y) /y 得 y = 0.5吨，即60乙 用0.5 吨， 10 用2.5-0.5 = 2.0 吨 由上述计算知 10 共需用 1.5 + 2.0 = 3.5 吨； 30 需用 1.0吨； 60乙 需用0.5 吨 合计共 3.5 + 1.0 + 0.5 =

11、5.0 吨二.煤沥青（coal tar) (一).定义煤沥青(又称煤焦油、或柏油)，是生产焦炭或煤气的副产物。 (二).特性与石油沥青相比，煤沥青有如下特点 1.大气稳定性差 2.温度敏感性大 3.塑性较差 4.有毒性和臭味，防腐能力较好 5.与矿料表面粘附力较好 三.高聚物（又称聚合物，或称合成高分子材料） (一).定义由千万个原子彼此以共价键连接成的大分子结构 (二).分类按用途分：塑料(合成树脂、塑性体)、纤维和橡胶(弹性体) (三).聚合物的集聚状态 晶态(一般为不透明或半透明)、非晶态(透明) (四).聚合物的物理状态 玻璃态(非结晶的固态)、高弹态和粘流态 玻璃化温度(Tg) 使聚

12、合物保持玻璃态的上限温度 (五).塑料(合成树脂、塑性体) 处于玻璃态的聚合物称为塑料。其玻璃化温度 (Tg)高于室温。 (六).橡胶(弹性体)处于高弹态的聚合物称为橡胶。其玻璃化温度(Tg)低于室温第二节.防水卷材1.定义 呈片状粘贴于要求防水部位的材料,因成卷供应故名卷材2.分类 沥青(基)防水卷材（俗称 “油毡”） 按材料组成分 高聚物改性沥青防水卷材 合成高分子防水卷材 按有无增强作用的胎体分 有胎卷材、无胎卷材3.防水卷材必须具备的性能 耐水性 温度稳定性 机械强度、延伸性和抗断裂性 柔韧性 大气稳定性3.防水卷材的发展趋势 材料从沥青基向橡胶基、树脂基及高聚物改性沥青系列发展 防水

13、层的构造由多层向单层方向发展 施工方法由热熔法向冷（自）粘贴法方向发展一.沥青防水卷材（油毡）(一).定义 用原纸、纤维织物、纤维毡等胎体浸涂沥青，表面撒布粉状、粒状 或片状材料制成可卷曲的片状防水卷材。属有胎卷材。(二).特性 较好的防水性能；低温柔性差，温度敏感性大，在大气作用下 易老化，防水耐用年限较短，属低档防水卷材；一般为叠层铺设 （两毡三油)，热(沥青胶)粘贴施工;适用于防水等级、级屋面(三).石油沥青油纸 1.定义 采用低软化点的石油沥青浸渍原纸制成的无涂盖层的纸胎防水卷材 2.标号 按原纸 1m2的重量( g )，划分为 200、350 两种 3.用途 适用于建筑防潮和包装，或

14、多层防水的底层(四).石油沥青油毡 1.定义用高软化点石油沥青涂盖油纸两面，再撒布隔离材料制成的纸胎防水卷材 2.标号 按原纸 1m2的重量克数，划分为200、350、500三种（粉毡、片毡） 3.用途 200适用于建筑防潮、包装或简易防水； 350 和500适用于屋面、地下的多层防水(五).石油沥青玻璃布油毡(六).石油沥青玻璃纤维胎油毡(七).铝箔面油毡二.高聚物改性沥青防水卷材(一).定义以聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、 片状或薄膜状材料为覆面制成可卷曲的片状防水卷材。属有胎卷材。(二).特性 具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延伸率较大等优异性 能，

15、属中高档防水卷材。 一般为单层铺设, 热熔法、冷粘法、自 粘法施工。 适用于防水等级、 级屋面 (三).SBS（弹性体）改性沥青防水卷材 1.定义 以SBS改性沥青浸渍胎基，并涂盖胎基两面，表面有覆面材料制成的防 水卷材。（分聚脂毡、玻纤毡两种胎基，其中前者最优） 2.标号 按10m2卷材的标称重量(Kg)，划分为 25、35、45三种 3.特性 良好的耐高(低)温性能，较大的弹性和延伸率，耐老化、耐疲劳。 4.用途 适用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适用于寒冷地区及变形频繁部位(四).APP（塑性体）改性沥青防水卷材 1.定义 以APP改性沥青浸渍胎基，并涂盖胎基两面，表面有覆面材料制成的防

16、 水卷材。（分聚脂毡、玻纤毡两种胎基，其中前者最优） 2.标号 按10m2卷材的标称重量(Kg)，划分为 25、35、45三种 3.特性 与SBS相比，具有更高的耐热性和耐紫外线能力，但低温柔性较差。 4.用途 适用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适用于炎热或强烈太阳辐射地区三.合成高分子防水卷材(一).定义 以合成树脂、合成橡胶或两者的共混体为基料，加入适量的化学助剂和 填充料，经混炼、压延或挤出等工序加工制成的可卷曲的片状防水卷材 (二).特性 具有拉伸强度和抗撕裂强度高，断裂伸长率大，耐热性和低温柔性 好，耐腐蚀，耐老化等一系列优异性能，属高档防水卷材；一般为单 层铺设，也可与其它卷材复合

17、使用，冷粘法或自粘法施工；适用于防 水等级、级屋面。(三).聚氯乙烯（PVC）防水卷材 1.定义 以聚氯乙烯树脂为主要原料，掺加填充料和适量的改性剂、增强剂及其 他助剂，经混炼、压延或挤出成型，分卷包装而成的防水卷材。 2.特性 良好的耐热性和耐腐蚀性、耐细菌性和尺寸稳定性。 3.用途 适用于各类建筑防水工程，和水池、堤坝等防水抗渗工程。(四).三元乙丙（EPDM）防水卷材 1.定义 以三元乙丙橡胶为主体，掺入适量的硫化剂、促进剂、软化剂、填充料 等，经密炼、拉片、过滤、压延或挤出成型，硫化、分卷包装而成的防水卷材 2.特性 良好的耐候性和耐腐蚀性、耐臭氧性和耐热性；重量轻、拉伸强度高、 断裂伸长率大、低温柔性好、使用寿命长（20年以上）及耐酸碱腐蚀性 3.用途 广泛适用于防水要求高、耐用年限长的工业与民用防水工程。第三节.防水涂料1.定义是一种流态或半流态物质，可用刷、喷等工艺涂布在基层表面，经溶剂或 水分挥发或各组分之间的化学反应，形成具有一定弹性和一定厚度的连续 薄膜，使基层表面与水隔绝，起到防水、防潮作用。2.分类 按组成分 沥青基防水涂料、高聚物改性沥青防水涂料、合成高分子防水涂料 按液态类型分 溶剂型、水乳型和反应型3.冷底子油（属溶剂型沥青基防水涂料） 1.定义 用汽油、煤油、柴油、工业苯等有机溶剂