《建筑材料》 課件 第八章　防水材料

第一節(jié)瀝青第三節(jié)防水涂料第二節(jié)防水卷材第八章防水材料568掌握石油瀝青的組分、主要技術(shù)性質(zhì)、牌號及應(yīng)用，熟悉瀝青的改性。了解防水涂料、卷材、油膏。掌握試樣的選取、代表批量。學(xué)習(xí)目標(biāo)569570防水材料是指能夠防止雨水、地下水和其他水分對建筑物和構(gòu)筑物的滲透、滲漏和侵蝕的材料。防水材料是建筑防水工程的重要組成部分，是建筑工程中不可缺少的功能材料，在其他工程（如公路橋梁、水利工程）中也有廣泛的應(yīng)用。防水材料的品種多、發(fā)展快，除傳統(tǒng)的瀝青類防水材料外，還有高聚物改性瀝青和合成高分子防水材料，在工程中均有很好的防水效果。瀝青第一節(jié)571572瀝青是一種褐色或黑褐色有機(jī)膠凝材料，在常溫下呈固態(tài)、半固態(tài)或黏性液體狀態(tài)，因具有防潮、防水、防腐的性能，被廣泛用于交通、水利、工業(yè)及民用建筑中。瀝青按產(chǎn)源不同進(jìn)行分類，如圖所示。瀝青按產(chǎn)源不同進(jìn)行分類573一、石油瀝青的組成與性質(zhì)石油瀝青是指石油經(jīng)蒸餾提煉出各種輕質(zhì)油（如汽油、柴油等）及潤滑油以后的殘留物，經(jīng)再加工后得到的產(chǎn)品。1.石油瀝青的組成石油瀝青由油分、樹脂質(zhì)和瀝青質(zhì)三種組分組成，此外，石油瀝青中常含有一定量的固體石蠟。（1）油分油分呈淡黃至紅褐色，為瀝青中最輕的組分，密度為0.7~1g/cm3。574（2）樹脂質(zhì)樹脂質(zhì)是黑褐色或紅褐色黏稠物質(zhì)，密度略大于1g/cm3，能溶于汽油、三氯甲烷和苯等有機(jī)溶劑，但在丙酮和乙醇中溶解度很小。它使石油瀝青具有良好的黏性和塑性。（3）瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)為黑色的固體物質(zhì)，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。瀝青質(zhì)決定石油瀝青的溫度穩(wěn)定性和黏性，它的含量越多，石油瀝青的軟化點(diǎn)越高，黏性越大，也越硬脆。石油瀝青中還含有石蠟，它會降低瀝青的黏結(jié)性、塑性、溫度穩(wěn)定性和耐熱性。石蠟是有害成分，故常采用氯鹽處理或高溫吹氧、溶劑脫蠟等方法去除。5752.石油瀝青的性質(zhì)（1）防水性石油瀝青是憎水材料，幾乎不溶于水，且本身構(gòu)造致密，加上它與礦物材料表面有很好的黏結(jié)力，能緊緊黏附于礦物質(zhì)表面，還有一定的塑性，能適應(yīng)材料或構(gòu)件的變形，因此具有良好的防水性，被廣泛用于土木工程防潮、防水。（2）黏滯性（黏性）黏滯性是指瀝青材料在外力作用下，其內(nèi)部阻礙產(chǎn)生相對流動的能力。液態(tài)石油瀝青的黏滯性用黏滯度表示，半固體或固體瀝青的黏性用針入度表示。黏滯度和針入度是劃分瀝青牌號的主要指標(biāo)。576（3）塑性塑性是指瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞的能力。瀝青的塑性用延伸度（或稱延度）表示。測定瀝青延伸度時(shí)，將瀝青制成“8”形標(biāo)準(zhǔn)試件，試件中間最窄處斷面積為1cm2，在一定溫度（一般為25℃）和規(guī)定速度（5cm/min）下，在延伸儀上進(jìn)行拉伸，如圖所示，試件斷裂時(shí)延伸的長度（cm）即為延伸度。瀝青延伸度越大，塑性越好。延伸度測定577（4）溫度敏感性溫度敏感性是指石油瀝青隨溫度升降，其黏滯性和塑性隨之變化的性質(zhì)。溫度敏感性較差的石油瀝青，其黏滯性、塑性隨溫度的變化較小。（5）大氣穩(wěn)定性大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等因素的長期綜合作用下抵抗老化的性能，它反映瀝青的耐久性。軟化點(diǎn)測定578黃銅肩環(huán)579二、石油瀝青的應(yīng)用建筑工程中，應(yīng)根據(jù)工程類別及當(dāng)?shù)貧夂驐l件、所處工程部位選用不同牌號的石油瀝青。石油瀝青的外觀質(zhì)量、牌號和鑒別方法見表。石油瀝青的外觀質(zhì)量、牌號和鑒別方法5801.改性瀝青普通石油瀝青的性能不一定能滿足使用要求，因此，為使瀝青滿足使用要求，常在瀝青中摻入橡膠、樹脂和礦物填料，或?qū)r青進(jìn)行氧化、乳化、催化，使得瀝青的性質(zhì)改善，這樣得到的產(chǎn)品稱為改性瀝青。（1）橡膠改性瀝青橡膠和瀝青有較好的混溶性，混溶后的材料具有橡膠的許多優(yōu)點(diǎn)，高溫變形性小，低溫柔性好。581（2）樹脂改性瀝青在瀝青中加入樹脂，可以改善瀝青的耐寒性、耐熱性、黏結(jié)性和不透氣性，常用的有聚乙烯、古馬隆樹脂、聚丙烯、酚醛樹脂等。（3）橡膠樹脂改性瀝青加入樹脂和橡膠的瀝青同時(shí)具有橡膠和樹脂的特性，性質(zhì)改善更明顯，主要產(chǎn)品有卷材、片料、密封材料和防水涂料。（4）礦物填料改性瀝青為了提高瀝青的黏結(jié)力和耐久性，降低瀝青的溫度敏感性，經(jīng)常在瀝青中加入一定量的礦物填料，得到礦物填料改性瀝青。5822.防水瀝青嵌縫油膏防水瀝青嵌縫油膏是以石油瀝青為骨料，加入改性材料、稀釋劑、填料等配制而成的黑色膏狀嵌縫材料。防水瀝青嵌縫油膏主要用于防水工程中填嵌各種變形縫、分倉縫、墻板縫，密封細(xì)部構(gòu)造及卷材搭接縫等部位，按耐熱性和低溫柔性不同，可分為702號和801號兩個(gè)標(biāo)號。防水瀝青嵌縫油膏是性能較差的一種接縫與密封材料，不僅耐熱度較低，其他性能指標(biāo)也不佳，在發(fā)達(dá)國家已逐步退出市場，但由于成本低，我國各類建筑的嵌縫與密封部位還在使用這種材料。5833.瀝青的摻配使用當(dāng)單獨(dú)用一種牌號的瀝青不能滿足工程的耐熱性要求時(shí)，可以用同產(chǎn)源的兩種或三種瀝青進(jìn)行摻配。兩種瀝青摻量比例可按下式計(jì)算：584三、煤瀝青煤瀝青是生產(chǎn)焦炭和煤氣的副產(chǎn)品。煙煤干餾揮發(fā)的物質(zhì)經(jīng)冷凝而成的黑色黏性液體稱為煤焦油，煤焦油經(jīng)分餾加工并提取各種油品后的殘?jiān)礊槊簽r青。與石油瀝青相比，煤瀝青具有以下特點(diǎn)：1.溫度穩(wěn)定性較差。2.耐候性較差。3.與礦質(zhì)骨料黏附性好。4.防水性較差。防水卷材第二節(jié)585586防水卷材是一種主要的防水材料，它是可卷曲的片狀制品，具有一定寬度和厚度，被廣泛應(yīng)用于屋面、地下室防水。防水卷材采用鋪貼和黏結(jié)等方法施工。工程中比較常用的防水卷材按產(chǎn)品原料和成型工藝不同，可分為瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材三大類。587一、瀝青防水卷材瀝青防水卷材是以原紙、織物、纖維氈、塑料膜等為胎基，浸涂石油瀝青，表面撒布粉狀顆?；蚱瑺畈牧现瞥傻?，適用于屋面防水等級為Ⅳ級的非永久性建筑和Ⅲ級的一般建筑。隨著新型防水材料發(fā)展，傳統(tǒng)的瀝青防水卷材現(xiàn)在僅用于非永久性建筑和一般建筑中，屬于國家明令限制使用的材料。1.石油瀝青紙?zhí)シ浪聿氖蜑r青紙?zhí)シ浪聿囊卜Q油氈，是采用低軟化點(diǎn)石油瀝青浸漬原紙，用高軟化點(diǎn)石油瀝青涂蓋油紙兩面，再涂或撒隔離材料制成的一種紙?zhí)シ浪聿摹?882.石油瀝青玻璃纖維胎油氈石油瀝青玻璃纖維胎油氈是以玻璃纖維薄氈為胎基，浸涂石油瀝青，表面涂撒礦物材料或覆蓋聚乙烯膜等隔離材料制成的一種防水卷材。3.鋁箔面油氈鋁箔面油氈是以玻璃纖維薄氈為胎基，浸涂氧化瀝青，表面用壓紋鋁箔貼面，底面撒以細(xì)顆粒礦物材料或覆蓋聚乙烯（PE）膜制成的一種具有熱反射和裝飾功能的防水卷材。鋁箔面油氈具有很高的阻隔蒸汽的能力，并且抗拉強(qiáng)度較高。589二、高聚物改性瀝青防水卷材聚合物（包括橡膠和樹脂）同石油瀝青具有較好的相溶性，可賦予石油瀝青某些橡膠的特性。高聚物改性瀝青防水卷材是以纖維織物或纖維氈為胎基，以合成高分子聚合物改性瀝青為涂蓋層，覆蓋粉狀、粒狀或薄膜材料制成的可卷曲片狀防水材料。用于瀝青改性的聚合物很多，目前普遍使用的是SBS橡膠和APP樹脂。5901.SBS改性瀝青SBS對瀝青的改性十分明顯。它在瀝青內(nèi)部形成一個(gè)高分子量的凝膠網(wǎng)絡(luò)，大大提高了瀝青的性能。與瀝青相比，SBS改性瀝青具有以下特點(diǎn)：（1）彈性好、延伸率大，可達(dá)2000%。（2）低溫柔性大大改善，冷脆點(diǎn)降至-40℃。（3）熱穩(wěn)定性提高，耐熱度達(dá)90~100℃。（4）耐久性好。591SBS改性瀝青是目前最成功和用量最大的一種改性瀝青，在國內(nèi)外已得到普遍使用，主要用途是制造SBS改性瀝青防水卷材。SBS改性瀝青防水卷材5922.APP改性瀝青APP是聚丙烯的一種，根據(jù)甲基的不同排列，聚丙烯分為無規(guī)聚丙烯、有規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯三種。無規(guī)聚丙烯為黃白色塑料，無明顯熔點(diǎn)，加熱到150℃后才開始變軟，250℃左右熔化，并可以與石油瀝青均勻混合。研究表明，改性瀝青中，APP也形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與石油瀝青相比，APP改性瀝青軟化點(diǎn)高，延伸度大，冷脆點(diǎn)降低，黏度增大，具有優(yōu)異的耐熱性和抗老化性，尤其適用于氣溫較高的地區(qū)，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為主體，摻入適量化學(xué)助劑和填料，經(jīng)混煉、壓延或擠出工藝制成的片狀防水材料，也稱為防水片材。1.種類（1）三元乙烯橡膠防水卷材如圖所示，三元乙烯橡膠防水卷材耐老化性能最好，化學(xué)穩(wěn)定性佳，優(yōu)良的耐候性、耐臭氧性、耐熱性和低溫柔性甚至超過氯丁橡膠與丁基橡膠，它還具有質(zhì)量輕、拉伸強(qiáng)度高、伸長率大、使用壽命長、耐強(qiáng)堿腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。594三元乙烯橡膠防水卷材595（2）氯丁橡膠卷材如圖所示，氯丁橡膠卷材除耐低溫性能稍差外，其他性能與三元乙烯橡膠防水卷材基本類似，拉伸強(qiáng)度高，耐油性、耐日光性、耐臭氧性、耐候性很好。氯丁橡膠卷材596（3）氯丁橡膠乙烯防水卷材氯丁橡膠乙烯防水卷材是以增塑聚氯乙烯為基料的塑性卷材，厚度分為1.20mm、1.50mm和2.00mm等類別，卷材寬度分為1000mm、2000mm和1500mm等類別。（4）氯化聚乙烯防水卷材氯化聚乙烯防水卷材厚度分為1.00mm、1.20mm、1.50mm和2.00mm等類別；寬度分為900mm、1000mm、1200mm和1500mm等類別。（5）氯化聚乙烯橡膠共混卷材氯化聚乙烯橡膠共混卷材有塑料和橡膠的特點(diǎn)，彈性好，耐老化，延伸性、耐低溫性能佳，可用多種黏合劑黏結(jié)。5972.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)合成高分子防水卷材的規(guī)格、外觀質(zhì)量、物理力學(xué)性能檢驗(yàn)判定可按國家標(biāo)準(zhǔn)《高分子防水材料第1部分：片材》（GB18173.1—2012）的規(guī)定進(jìn)行。施工現(xiàn)場抽樣應(yīng)遵守相應(yīng)工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。3.特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)1）拉伸強(qiáng)度高。合成高分子防水卷材的拉伸強(qiáng)度都在3MPa以上，最高可達(dá)10MPa左右，可以滿足施工和應(yīng)用的實(shí)際要求。2）伸長率高。合成高分子防水卷材的伸長率都在100%以上，有的高達(dá)500%左右，可以較好地適應(yīng)建筑工程防水基層伸縮或開裂變形的需要，確保防水質(zhì)量。5983）抗撕裂強(qiáng)度高。合成高分子防水卷材的抗撕裂強(qiáng)度都在25kN/m以上。4）耐熱性能好。合成高分子防水卷材在100℃以上的溫度條件下，一般都不會流淌和產(chǎn)生集中性氣泡。5）低溫柔性好。合成高分子防水卷材在低溫條件下使用，可提高防水層的耐久性，增強(qiáng)防水層的適應(yīng)能力。6）耐腐蝕能力強(qiáng)。合成高分子防水卷材的耐臭氧、耐紫外線、耐氣候等能力強(qiáng)，耐老化性能好，可以延長防水耐用年限。599（2）缺點(diǎn)1）施工技術(shù)要求高。合成高分子防水卷材與基層完全黏結(jié)困難，搭接縫多，易產(chǎn)生接縫黏結(jié)不善所致的滲漏問題，因此宜與涂料復(fù)合使用，以增強(qiáng)防水層的整體性，提高防水的可靠性。2）后期收縮大。大多數(shù)合成高分子防水卷材的熱收縮和后期收縮均較大，常使卷材防水層產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，加速老化，或產(chǎn)生防水層拉裂、搭接縫拉脫翹邊等缺陷。防水涂料第三節(jié)600601防水涂料是一種含高分子合成材料的復(fù)合材料，由瀝青、合成高分子聚合物、水泥或無機(jī)復(fù)合材料等作為主要成膜物質(zhì)，再摻入適量的顏料、助劑、溶劑等加工制成。一、防水涂料的基本性能特點(diǎn)1.防水涂料在常溫下為黏稠狀液體，經(jīng)涂布固化后，能形成無接縫的防水涂膜。2.防水涂料適宜在立面、陰陽角、穿結(jié)構(gòu)層管道、凸起物、狹窄場所等細(xì)部構(gòu)造處進(jìn)行防水施工，固化后，能在這些復(fù)雜部位表面形成完整的防水膜。6023.防水涂料施工屬于冷作業(yè)，操作簡便，勞動強(qiáng)度低。4.固化后形成的涂膜防水層自重輕，輕型薄殼等異型屋面大多采用防水涂料進(jìn)行施工。5.涂膜防水層具有良好的耐水性、耐候性、耐酸堿性和優(yōu)異的延伸性能，能適應(yīng)基層局部的變形。6.涂膜防水層的抗拉強(qiáng)度可以通過加貼胎體增強(qiáng)材料得到加強(qiáng)，對于基層裂縫、結(jié)構(gòu)縫、管道根等一些容易產(chǎn)生滲漏的部位，易進(jìn)行增強(qiáng)、補(bǔ)強(qiáng)、維修等處理。7.防水涂膜一般依靠人工涂布，厚度很難做到均勻一致，所以施工時(shí)要嚴(yán)格按照操作方法重復(fù)涂刷多遍，保證單位面積內(nèi)的最低使用量，確保涂膜防水層的施工質(zhì)量。603二、防水涂料的種類防水涂料按成膜物質(zhì)不同，可分為瀝青類防水涂料、高聚物改性瀝青類防水涂料（也稱橡膠瀝青類防水涂料）、合成高分子類防水涂料（又可再分為合成樹脂類防水涂料、合成橡膠類防水涂料）、無機(jī)類防水涂料和聚合物水泥類防水涂料；按狀態(tài)與形式不同，可分為溶劑型防水涂料、反應(yīng)型防水涂料和乳液型防水涂料。6041.溶劑型防水涂料溶劑型防水涂料是以主要成膜物質(zhì)（高分子材料）溶解于有機(jī)溶劑中所形成的溶液為基料，加入填料、助劑制備而成的。由于它的成膜依靠溶劑的揮發(fā)或涂料組分間的化學(xué)反應(yīng)，因此施工不受氣溫影響，可在較低溫度下施工。溶劑型防水涂料的涂膜結(jié)構(gòu)緊密、強(qiáng)度高、彈性好，防水性能優(yōu)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、有毒的有機(jī)溶劑逸出，對人體和環(huán)境有較大危害，所以應(yīng)用受限。溶劑型防水涂料的主要品種有溶劑型氯丁橡膠瀝青防水涂料、溶劑型氯丁橡膠防水涂料、溶劑型氯磺化聚乙烯防水涂料等。6052.反應(yīng)型防水涂料反應(yīng)型防水涂料主要成膜物質(zhì)的高分子材料是以預(yù)聚物液態(tài)形式存在的，成膜是通過液態(tài)的高分子預(yù)聚物與相應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)完成。反應(yīng)型防水涂料通常也屬于溶劑型防水涂料范疇，但由于成膜過程具有特殊性，因此單獨(dú)列為一類。反應(yīng)型防水涂料通常為雙組分包裝，其中一個(gè)組分為主要成膜物質(zhì)，另一組分一般為交聯(lián)劑，施工時(shí)將兩種組分混合后即可涂刷。在成膜過程中，成膜物質(zhì)與固化劑發(fā)生反應(yīng)而交聯(lián)成膜。反應(yīng)型防水涂料幾乎不含溶劑，其涂膜的耐水性、彈性和耐老化性通常都較好，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為單組分水乳型防水涂料，涂刷在建筑物上以后，隨著水分的揮發(fā)而成膜。其主要成膜物質(zhì)高分子材料以極微小的顆粒穩(wěn)定懸浮在水中，因此稱為乳液型防水涂料。乳液型防水涂料的特點(diǎn)是施工工藝簡單、方便成膜，成膜過程靠水分揮發(fā)和乳液顆粒融合完成，無有機(jī)溶劑逸出，不污染環(huán)境、不燃燒，施工安全，價(jià)格低廉，防水性能基本上能滿足建筑工程的需要，是防水涂料發(fā)展的方向。607三、防水涂料的應(yīng)用1.瀝青類防水涂料瀝青類防水涂料是以瀝青為基料生產(chǎn)的溶劑型或水乳型防水涂料，其中，溶劑型瀝青防水涂料又稱冷底子油。瀝青類防水卷材使用時(shí)，需用瀝青膠粘貼，為了提高與基層的黏結(jié)力，常在基層表面涂刷一層冷底子油。冷底子油是用建筑石油瀝青加入汽油、煤油、輕柴油，或者用軟化點(diǎn)為50~70℃的煤瀝青加入苯配制