《建筑材料》 课件 第八章　防水材料

第一节沥青第三节防水涂料第二节防水卷材第八章防水材料568掌握石油沥青的组分、主要技术性质、牌号及应用，熟悉沥青的改性。了解防水涂料、卷材、油膏。掌握试样的选取、代表批量。学习目标569570防水材料是指能够防止雨水、地下水和其他水分对建筑物和构筑物的渗透、渗漏和侵蚀的材料。防水材料是建筑防水工程的重要组成部分，是建筑工程中不可缺少的功能材料，在其他工程（如公路桥梁、水利工程）中也有广泛的应用。防水材料的品种多、发展快，除传统的沥青类防水材料外，还有高聚物改性沥青和合成高分子防水材料，在工程中均有很好的防水效果。沥青第一节571572沥青是一种褐色或黑褐色有机胶凝材料，在常温下呈固态、半固态或黏性液体状态，因具有防潮、防水、防腐的性能，被广泛用于交通、水利、工业及民用建筑中。沥青按产源不同进行分类，如图所示。沥青按产源不同进行分类573一、石油沥青的组成与性质石油沥青是指石油经蒸馏提炼出各种轻质油（如汽油、柴油等）及润滑油以后的残留物，经再加工后得到的产品。1.石油沥青的组成石油沥青由油分、树脂质和沥青质三种组分组成，此外，石油沥青中常含有一定量的固体石蜡。（1）油分油分呈淡黄至红褐色，为沥青中最轻的组分，密度为0.7~1g/cm3。574（2）树脂质树脂质是黑褐色或红褐色黏稠物质，密度略大于1g/cm3，能溶于汽油、三氯甲烷和苯等有机溶剂，但在丙酮和乙醇中溶解度很小。它使石油沥青具有良好的黏性和塑性。（3）沥青质沥青质为黑色的固体物质，密度大于1g/cm3，不溶于汽油、乙醇，但能溶于二硫化碳和三氯甲烷。沥青质决定石油沥青的温度稳定性和黏性，它的含量越多，石油沥青的软化点越高，黏性越大，也越硬脆。石油沥青中还含有石蜡，它会降低沥青的黏结性、塑性、温度稳定性和耐热性。石蜡是有害成分，故常采用氯盐处理或高温吹氧、溶剂脱蜡等方法去除。5752.石油沥青的性质（1）防水性石油沥青是憎水材料，几乎不溶于水，且本身构造致密，加上它与矿物材料表面有很好的黏结力，能紧紧黏附于矿物质表面，还有一定的塑性，能适应材料或构件的变形，因此具有良好的防水性，被广泛用于土木工程防潮、防水。（2）黏滞性（黏性）黏滞性是指沥青材料在外力作用下，其内部阻碍产生相对流动的能力。液态石油沥青的黏滞性用黏滞度表示，半固体或固体沥青的黏性用针入度表示。黏滞度和针入度是划分沥青牌号的主要指标。576（3）塑性塑性是指沥青在外力作用下产生变形而不破坏的能力。沥青的塑性用延伸度（或称延度）表示。测定沥青延伸度时，将沥青制成“8”形标准试件，试件中间最窄处断面积为1cm2，在一定温度（一般为25℃）和规定速度（5cm/min）下，在延伸仪上进行拉伸，如图所示，试件断裂时延伸的长度（cm）即为延伸度。沥青延伸度越大，塑性越好。延伸度测定577（4）温度敏感性温度敏感性是指石油沥青随温度升降，其黏滞性和塑性随之变化的性质。温度敏感性较差的石油沥青，其黏滞性、塑性随温度的变化较小。（5）大气稳定性大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映沥青的耐久性。软化点测定578黄铜肩环579二、石油沥青的应用建筑工程中，应根据工程类别及当地气候条件、所处工程部位选用不同牌号的石油沥青。石油沥青的外观质量、牌号和鉴别方法见表。石油沥青的外观质量、牌号和鉴别方法5801.改性沥青普通石油沥青的性能不一定能满足使用要求，因此，为使沥青满足使用要求，常在沥青中掺入橡胶、树脂和矿物填料，或对沥青进行氧化、乳化、催化，使得沥青的性质改善，这样得到的产品称为改性沥青。（1）橡胶改性沥青橡胶和沥青有较好的混溶性，混溶后的材料具有橡胶的许多优点，高温变形性小，低温柔性好。581（2）树脂改性沥青在沥青中加入树脂，可以改善沥青的耐寒性、耐热性、黏结性和不透气性，常用的有聚乙烯、古马隆树脂、聚丙烯、酚醛树脂等。（3）橡胶树脂改性沥青加入树脂和橡胶的沥青同时具有橡胶和树脂的特性，性质改善更明显，主要产品有卷材、片料、密封材料和防水涂料。（4）矿物填料改性沥青为了提高沥青的黏结力和耐久性，降低沥青的温度敏感性，经常在沥青中加入一定量的矿物填料，得到矿物填料改性沥青。5822.防水沥青嵌缝油膏防水沥青嵌缝油膏是以石油沥青为骨料，加入改性材料、稀释剂、填料等配制而成的黑色膏状嵌缝材料。防水沥青嵌缝油膏主要用于防水工程中填嵌各种变形缝、分仓缝、墙板缝，密封细部构造及卷材搭接缝等部位，按耐热性和低温柔性不同，可分为702号和801号两个标号。防水沥青嵌缝油膏是性能较差的一种接缝与密封材料，不仅耐热度较低，其他性能指标也不佳，在发达国家已逐步退出市场，但由于成本低，我国各类建筑的嵌缝与密封部位还在使用这种材料。5833.沥青的掺配使用当单独用一种牌号的沥青不能满足工程的耐热性要求时，可以用同产源的两种或三种沥青进行掺配。两种沥青掺量比例可按下式计算：584三、煤沥青煤沥青是生产焦炭和煤气的副产品。烟煤干馏挥发的物质经冷凝而成的黑色黏性液体称为煤焦油，煤焦油经分馏加工并提取各种油品后的残渣即为煤沥青。与石油沥青相比，煤沥青具有以下特点：1.温度稳定性较差。2.耐候性较差。3.与矿质骨料黏附性好。4.防水性较差。防水卷材第二节585586防水卷材是一种主要的防水材料，它是可卷曲的片状制品，具有一定宽度和厚度，被广泛应用于屋面、地下室防水。防水卷材采用铺贴和黏结等方法施工。工程中比较常用的防水卷材按产品原料和成型工艺不同，可分为沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材三大类。587一、沥青防水卷材沥青防水卷材是以原纸、织物、纤维毡、塑料膜等为胎基，浸涂石油沥青，表面撒布粉状颗粒或片状材料制成的，适用于屋面防水等级为Ⅳ级的非永久性建筑和Ⅲ级的一般建筑。随着新型防水材料发展，传统的沥青防水卷材现在仅用于非永久性建筑和一般建筑中，属于国家明令限制使用的材料。1.石油沥青纸胎防水卷材石油沥青纸胎防水卷材也称油毡，是采用低软化点石油沥青浸渍原纸，用高软化点石油沥青涂盖油纸两面，再涂或撒隔离材料制成的一种纸胎防水卷材。5882.石油沥青玻璃纤维胎油毡石油沥青玻璃纤维胎油毡是以玻璃纤维薄毡为胎基，浸涂石油沥青，表面涂撒矿物材料或覆盖聚乙烯膜等隔离材料制成的一种防水卷材。3.铝箔面油毡铝箔面油毡是以玻璃纤维薄毡为胎基，浸涂氧化沥青，表面用压纹铝箔贴面，底面撒以细颗粒矿物材料或覆盖聚乙烯（PE）膜制成的一种具有热反射和装饰功能的防水卷材。铝箔面油毡具有很高的阻隔蒸汽的能力，并且抗拉强度较高。589二、高聚物改性沥青防水卷材聚合物（包括橡胶和树脂）同石油沥青具有较好的相溶性，可赋予石油沥青某些橡胶的特性。高聚物改性沥青防水卷材是以纤维织物或纤维毡为胎基，以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，覆盖粉状、粒状或薄膜材料制成的可卷曲片状防水材料。用于沥青改性的聚合物很多，目前普遍使用的是SBS橡胶和APP树脂。5901.SBS改性沥青SBS对沥青的改性十分明显。它在沥青内部形成一个高分子量的凝胶网络，大大提高了沥青的性能。与沥青相比，SBS改性沥青具有以下特点：（1）弹性好、延伸率大，可达2000%。（2）低温柔性大大改善，冷脆点降至-40℃。（3）热稳定性提高，耐热度达90~100℃。（4）耐久性好。591SBS改性沥青是目前最成功和用量最大的一种改性沥青，在国内外已得到普遍使用，主要用途是制造SBS改性沥青防水卷材。SBS改性沥青防水卷材5922.APP改性沥青APP是聚丙烯的一种，根据甲基的不同排列，聚丙烯分为无规聚丙烯、有规聚丙烯和间规聚丙烯三种。无规聚丙烯为黄白色塑料，无明显熔点，加热到150℃后才开始变软，250℃左右熔化，并可以与石油沥青均匀混合。研究表明，改性沥青中，APP也形成了网络结构。与石油沥青相比，APP改性沥青软化点高，延伸度大，冷脆点降低，黏度增大，具有优异的耐热性和抗老化性，尤其适用于气温较高的地区，主要用于制造防水卷材。593三、合成高分子防水卷材合成高分子防水卷材是以合成高分子材料为主体，掺入适量化学助剂和填料，经混炼、压延或挤出工艺制成的片状防水材料，也称为防水片材。1.种类（1）三元乙烯橡胶防水卷材如图所示，三元乙烯橡胶防水卷材耐老化性能最好，化学稳定性佳，优良的耐候性、耐臭氧性、耐热性和低温柔性甚至超过氯丁橡胶与丁基橡胶，它还具有质量轻、拉伸强度高、伸长率大、使用寿命长、耐强碱腐蚀等优点。594三元乙烯橡胶防水卷材595（2）氯丁橡胶卷材如图所示，氯丁橡胶卷材除耐低温性能稍差外，其他性能与三元乙烯橡胶防水卷材基本类似，拉伸强度高，耐油性、耐日光性、耐臭氧性、耐候性很好。氯丁橡胶卷材596（3）氯丁橡胶乙烯防水卷材氯丁橡胶乙烯防水卷材是以增塑聚氯乙烯为基料的塑性卷材，厚度分为1.20mm、1.50mm和2.00mm等类别，卷材宽度分为1000mm、2000mm和1500mm等类别。（4）氯化聚乙烯防水卷材氯化聚乙烯防水卷材厚度分为1.00mm、1.20mm、1.50mm和2.00mm等类别；宽度分为900mm、1000mm、1200mm和1500mm等类别。（5）氯化聚乙烯橡胶共混卷材氯化聚乙烯橡胶共混卷材有塑料和橡胶的特点，弹性好，耐老化，延伸性、耐低温性能佳，可用多种黏合剂黏结。5972.执行标准合成高分子防水卷材的规格、外观质量、物理力学性能检验判定可按国家标准《高分子防水材料第1部分：片材》（GB18173.1—2012）的规定进行。施工现场抽样应遵守相应工程质量验收标准的规定。3.特点（1）优点1）拉伸强度高。合成高分子防水卷材的拉伸强度都在3MPa以上，最高可达10MPa左右，可以满足施工和应用的实际要求。2）伸长率高。合成高分子防水卷材的伸长率都在100%以上，有的高达500%左右，可以较好地适应建筑工程防水基层伸缩或开裂变形的需要，确保防水质量。5983）抗撕裂强度高。合成高分子防水卷材的抗撕裂强度都在25kN/m以上。4）耐热性能好。合成高分子防水卷材在100℃以上的温度条件下，一般都不会流淌和产生集中性气泡。5）低温柔性好。合成高分子防水卷材在低温条件下使用，可提高防水层的耐久性，增强防水层的适应能力。6）耐腐蚀能力强。合成高分子防水卷材的耐臭氧、耐紫外线、耐气候等能力强，耐老化性能好，可以延长防水耐用年限。599（2）缺点1）施工技术要求高。合成高分子防水卷材与基层完全黏结困难，搭接缝多，易产生接缝黏结不善所致的渗漏问题，因此宜与涂料复合使用，以增强防水层的整体性，提高防水的可靠性。2）后期收缩大。大多数合成高分子防水卷材的热收缩和后期收缩均较大，常使卷材防水层产生较大内应力，加速老化，或产生防水层拉裂、搭接缝拉脱翘边等缺陷。防水涂料第三节600601防水涂料是一种含高分子合成材料的复合材料，由沥青、合成高分子聚合物、水泥或无机复合材料等作为主要成膜物质，再掺入适量的颜料、助剂、溶剂等加工制成。一、防水涂料的基本性能特点1.防水涂料在常温下为黏稠状液体，经涂布固化后，能形成无接缝的防水涂膜。2.防水涂料适宜在立面、阴阳角、穿结构层管道、凸起物、狭窄场所等细部构造处进行防水施工，固化后，能在这些复杂部位表面形成完整的防水膜。6023.防水涂料施工属于冷作业，操作简便，劳动强度低。4.固化后形成的涂膜防水层自重轻，轻型薄壳等异型屋面大多采用防水涂料进行施工。5.涂膜防水层具有良好的耐水性、耐候性、耐酸碱性和优异的延伸性能，能适应基层局部的变形。6.涂膜防水层的抗拉强度可以通过加贴胎体增强材料得到加强，对于基层裂缝、结构缝、管道根等一些容易产生渗漏的部位，易进行增强、补强、维修等处理。7.防水涂膜一般依靠人工涂布，厚度很难做到均匀一致，所以施工时要严格按照操作方法重复涂刷多遍，保证单位面积内的最低使用量，确保涂膜防水层的施工质量。603二、防水涂料的种类防水涂料按成膜物质不同，可分为沥青类防水涂料、高聚物改性沥青类防水涂料（也称橡胶沥青类防水涂料）、合成高分子类防水涂料（又可再分为合成树脂类防水涂料、合成橡胶类防水涂料）、无机类防水涂料和聚合物水泥类防水涂料；按状态与形式不同，可分为溶剂型防水涂料、反应型防水涂料和乳液型防水涂料。6041.溶剂型防水涂料溶剂型防水涂料是以主要成膜物质（高分子材料）溶解于有机溶剂中所形成的溶液为基料，加入填料、助剂制备而成的。由于它的成膜依靠溶剂的挥发或涂料组分间的化学反应，因此施工不受气温影响，可在较低温度下施工。溶剂型防水涂料的涂膜结构紧密、强度高、弹性好，防水性能优于乳液型防水涂料，但由于在施工和使用中有大量易燃、易爆、有毒的有机溶剂逸出，对人体和环境有较大危害，所以应用受限。溶剂型防水涂料的主要品种有溶剂型氯丁橡胶沥青防水涂料、溶剂型氯丁橡胶防水涂料、溶剂型氯磺化聚乙烯防水涂料等。6052.反应型防水涂料反应型防水涂料主要成膜物质的高分子材料是以预聚物液态形式存在的，成膜是通过液态的高分子预聚物与相应的物质发生化学反应完成。反应型防水涂料通常也属于溶剂型防水涂料范畴，但由于成膜过程具有特殊性，因此单独列为一类。反应型防水涂料通常为双组分包装，其中一个组分为主要成膜物质，另一组分一般为交联剂，施工时将两种组分混合后即可涂刷。在成膜过程中，成膜物质与固化剂发生反应而交联成膜。反应型防水涂料几乎不含溶剂，其涂膜的耐水性、弹性和耐老化性通常都较好，防水性能也是目前所有防水涂料中最好的。6063.乳液型防水涂料乳液型防水涂料为单组分水乳型防水涂料，涂刷在建筑物上以后，随着水分的挥发而成膜。其主要成膜物质高分子材料以极微小的颗粒稳定悬浮在水中，因此称为乳液型防水涂料。乳液型防水涂料的特点是施工工艺简单、方便成膜，成膜过程靠水分挥发和乳液颗粒融合完成，无有机溶剂逸出，不污染环境、不燃烧，施工安全，价格低廉，防水性能基本上能满足建筑工程的需要，是防水涂料发展的方向。607三、防水涂料的应用1.沥青类防水涂料沥青类防水涂料是以沥青为基料生产的溶剂型或水乳型防水涂料，其中，溶剂型沥青防水涂料又称冷底子油。沥青类防水卷材使用时，需用沥青胶粘贴，为了提高与基层的黏结力，常在基层表面涂刷一层冷底子油。冷底子油是用建筑石油沥青加入汽油、煤油、轻柴油，或者用软化点为50~70℃的煤沥青加入苯配制