【正文】 1 11 建筑防水材料 建筑防水材料是用于防止建筑物滲漏的一大類材料，被廣泛用于建筑物的屋面、地下室及水利、地鐵、隧道、道路和橋梁等工程。可分為剛性防水材料和柔性防水材料兩大類。剛性防水材料，是以水泥混凝土或砂漿自防水為主，外摻各種防水劑、膨脹劑等共同組成的防水結構（見第四章和第七章）。而柔性防水材料，是產(chǎn)量和用量最多的一類防水材料，而且其防水性能可靠，可應用于各種場所和各種外形的防水工程，因此在國內外得到推廣和應用。本章主要介紹柔性防水材料。如防水卷材、防水涂料、防水密封材料和瀝青混合料等。 11． 1 學習指 導 防水材料概述 建筑物的滲漏及其危害 我國建筑的屋面滲漏現(xiàn)象比較嚴重。滲漏一般是由材料、設計、施工、管理四個因素造成的，要從四個方面同時治理才能較好地解決滲漏問題。專家認為，作為生產(chǎn)防水材料的建材部門，要大力發(fā)展推廣新型防水材料，提高中、高檔性能產(chǎn)品的比例，確保產(chǎn)品質量，是我國防水材料行業(yè)的當務之急。 建設部建設監(jiān)理司曾對 100 個城市 1988～ 1990 年內竣工的建筑工程的滲漏現(xiàn)象進行了隨機抽查，每個城市抽檢 20個左右的工程，共抽檢了 2072 個工程，建筑面積 萬 m2，其中有住宅、公共建筑、工業(yè)廠房等。從采用的防水材料來看，有 60%用的卷材防水， 10%用的涂膜防水，其余的為剛性防水或其他防水材料防水。抽檢結果為：屋面滲漏的占 35%，廁浴間滲漏的占 %，有的工程則是屋面、廁浴間、墻面同時有滲透現(xiàn)象。從采用的防水材料來看，防水涂料的滲漏最嚴重，占調查工程量的 %，防水卷材為 %，剛性防水材料為 %。另外，對全國 25 個大城市近 10 年新建工程的抽樣統(tǒng)計，房屋的平均滲漏率為60%，最嚴重的城市接近 90%，平均 2～ 3年就需翻修。 據(jù)有關部門統(tǒng)計，我國在建筑工程 防水方面的投入一年比一年多。目前，在工程總造價中防水工程造價的比例達到 15%以上，特別是地下室的防水造價比例已達工程總造價的 25%～ 30%。盡管投入大，但防水不理想，新建工程當年滲漏率都在 10%左右，國家每年用于 2 建筑防水方面的維修費已將近 20 億元。 如此嚴重的建筑物滲漏，給我們的生活和工作帶來了很大的不便。 據(jù) 相關 廠的科技人員介紹，建筑防水效果的好壞，關鍵在于防水材料是否先進、科學、耐久。 國家建設部監(jiān)理司和中國建筑發(fā)展中心按材料、設計、施工、管理維修四個環(huán)節(jié)對建筑物滲漏原因分別進行了調查，結果如下： 兩個部門對基于不同原因的滲漏率（ %）的調查情況 表 111 滲漏原因 監(jiān)理司調查的滲漏率（ %） 建筑發(fā)展中心調查的滲漏率（ %） 材料 20 22 設計 26 18 施工 48 45 管理 6 15 雖然調查結果有一定的差異，但認為施工原因造成的滲漏所占比例最大是一致的。但如果設計、施工、維護管理等原因，都得以克服，防水材料就成為關鍵的因素。 由于建筑防水 材料 事關國計民生，其發(fā)展和進步從一個側面反映了一個國家和地區(qū)的建筑科技水平， 我 國政府已決心加大建筑防水材料生產(chǎn)與應用的宏觀管理力度，整 頓市場，全方位治理建筑滲漏。防水材料要重點發(fā)展高聚合改性瀝青卷材，高分子防水卷材以及防水涂料，努力開發(fā)密封材料和堵漏材料； 建筑防水材料的種類 防水材料是保證房屋建筑能夠防止雨水、地下水和其他水分滲透，以保證建筑物能夠正常使用的一類建筑材料，是建筑工程中不可缺少的主要建筑材料之一。防水材料質量對建筑物的正常使用壽命起著舉足輕重的作用。近年來，防水材料突破了傳統(tǒng)的瀝青防水材料，改性瀝青油氈迅速發(fā)展，高分子防水材料使用 3 也越來越多，且生產(chǎn)技術不斷改進，新品種新材料層出不窮。防水層的構造也由多層向 單層發(fā)展；施工方法也由熱熔法發(fā)展到冷粘法。 防水材料按其特性又可分為柔性防水材料和剛性防水材料。 常用防水材料的分類和主要應用 表 112 類別 品種 主要應用 剛性 防水 防水砂漿 屋面及地下防水工程。不宜用于有變形的部位 防水混凝土 屋面、蓄水池、地下工程、隧道等 瀝青基 防水 材料 紙?zhí)ナ蜑r青油氈 地下、屋面等防水工程 玻璃布胎瀝青油氈 地下、屋面等防水防腐工程 瀝青再生橡膠 防水卷材 屋面、地下室等防水工程，特別適合寒冷地區(qū) 或有較大變形的部位 改性瀝青基防 水卷材 APP 改性瀝青防水卷材 屋面、地下室等各種防水工程 SBS 改性瀝青防水卷材 屋面、地下室等各種防水工程，特別適合寒冷地區(qū) 合成高 三元乙丙橡膠防水卷材 屋面、地下室水池等各種防水工程，特別適合嚴寒地區(qū)或有較大變形的部位 聚氯乙烯防水卷材 屋面、地下室等各種防水工程，特別適合較大變形的部位 4 分子防 水卷材 聚乙烯防水 卷材 屋面、地下室等各種防水工程，特別適合嚴寒地區(qū)或有較大變形的部位 氯化聚乙烯 防水卷材 屋面、地下室、水池等各種防水工程 ，特別適合有較大變形的部位 氯化聚乙烯 —橡膠共混防水卷材 屋面、地下室、水池等各種防水工程，特別適合嚴寒地區(qū)或有較大變形的部位 粘結 及 密封 材料 瀝青膠 粘貼瀝青油氈 建筑防水瀝青嵌縫油膏 屋面、墻面、溝、槽、小變形縫等的防水密封。重要工程不宜使用 冷底子油 防水工程的最底層 乳化石油瀝青 代替冷底子油、粘貼玻璃布、拌制瀝青砂漿或瀝青混凝土 聚氯乙烯防水接縫材料 屋面、墻面、水渠等的縫隙 丙烯酸酯密封材料 墻面、屋面、門窗等的防水接縫工程。不宜用于經(jīng)常被水浸泡 的工程 聚氨酯密封 材料 各類防水接縫。特別是受疲勞荷載作用或接縫處變形大的部位，如建筑物、公路、橋梁等的伸縮縫 5 聚硫橡膠 密封材料 各類防水接縫。特別是受疲勞荷載作用或接縫處變形大的部位，如建筑物、公路、橋梁等的伸縮縫 防水材料的基本用材 防水材料的基本用材有石油瀝青、煤瀝青、改性瀝青及合成高分子材料等。 （ 1）石油瀝青 石油瀝青是一種有機膠凝材料，在常溫下呈固體、半固體或粘性液體狀態(tài)。顏色為褐色或黑褐色。它是由許多高分子碳氫化合物及其非金屬（如氧、硫、氨等）衍生物組成的復雜 混合物。由于其化學成分復雜，為便于分析研究和實用，常將其物理、化學性質相近的成分歸類為若干組，稱為組分。不同的組分對瀝青性質的影響不同。 1）石油瀝青的組分與結構 通常將瀝青分為油分、樹脂和地瀝青質三組分組成。 ① 油分 為瀝青中最輕的組分，呈淡黃至紅褐色，密度為 ～ 1g/㎝ 3。在 170℃以下較長時間加熱可以揮發(fā)。它能溶于大多數(shù)有機溶劑，如丙酮、苯、三氯甲烷等，但不溶于酒精。在石油瀝青中，含量為 40%～ 60%。油分使瀝青具有流動性。 ② 樹脂 為密度略大于 1g/cm3 的黑褐色或紅褐色粘稠物質。能溶于汽油、三 氯甲烷和苯等有機溶劑，但在丙酮和酒精中溶解度很低。在石油瀝青中含量為 15%～30%。它使石油瀝青具有塑性與粘結性。 ③ 地瀝青質 為密度大于 1g/cm3 的固體物質，黑色。不溶于汽油、酒精，但能溶于二硫 6 化碳和三氯甲烷中。在石油瀝青中含量為 10%～ 30%。它決定石油瀝青的溫度穩(wěn)定性和粘性，它的含量愈多，則石油瀝青的軟化點愈高，脆性愈大。 石油瀝青各組分的特征及其對瀝青性質的影響 表 113 組分 含量 分子量 碳氫比 密度 特 征 在瀝青中的 主要作用 油分 40%～60% 100～500 ～ ～ 無色至淡黃色，粘性液體，可溶于大部分溶劑，不溶于酒精 是決定瀝青流動性的組分。油分多，流動性大，而粘性小，溫度感應性大 樹脂 15%～30% 600～1000 ～ ～ 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℃ 是決定瀝青塑性的主要組分。樹脂含量增加，瀝青塑性增大、溫度感應性增大 地瀝青質 10%～30% 1000～6000 ～ ～ 黑褐色至黑色的硬而脆的固體微粒，加熱后不溶解，而分解為堅硬的焦碳，使瀝青帶黑色 是決定瀝青粘性的組分。含量高，瀝青粘性大，溫度感應性小，塑性降低，脆性增加 此外，石油瀝青中常含有一定量的固體石蠟，它會降低瀝青的粘結性、塑性、溫度穩(wěn)定性和耐熱性。常采用氯鹽（ FeCl ZnCl2等）處理或溶劑脫蠟等方法處理，使多蠟石油瀝青的性質得到改善，從而提高其軟化點，降低針入度，使之滿足使用要求。 7 當?shù)貫r青質含量較少，油分及樹脂含量較多時，地瀝青質膠團在膠體結構中運動較為自由，形成溶膠型結構。此時的石油瀝青具有粘滯性小、流動性大、塑性好，但穩(wěn)定性較差的特點。 當?shù)貫r青質含量較高，油分與樹脂含量較 少時，地瀝青質膠團間的吸引力增大，且移動較困難，這種凝膠型結構的石油瀝青具有彈性和粘性較高、溫度敏感性較小、流動性和塑性較低的特點。 石油瀝青中的各組分是不穩(wěn)定的。在陽光、空氣、水等外界因素作用下，各組分之間會不斷演變，油分、樹脂會逐漸減少，地瀝青質逐漸增多，這一演變過程稱為瀝青的老化。瀝青老化后，其流動性、塑性變差，脆性增大，從而變硬，易發(fā)生脆裂乃至松散，使瀝青失去防水、防腐效能。 2）石油瀝青的主要技術性質 ① 石油瀝青的粘滯性 粘滯性是反映石油瀝青在外力作用下抵抗產(chǎn)生相對流動（變形）的能力。液態(tài)石油瀝青 的粘滯性用粘度表示。半固體或固體瀝青的粘性用針入度表示。粘度和針入度是瀝青劃分牌號的主要指標。 粘度是瀝青在一定溫度（ 25℃或 60℃）條件下，經(jīng)規(guī)定直徑（ ㎜或 10㎜）的孔，漏下 50ml 所需的秒數(shù)。其測定示意圖 如圖 所示 。粘度常以符號dtC 表示。 針入度是指在溫度為 25℃的條件下，以質量 100g 的標準針，經(jīng) 5s 沉入瀝青中的深度（ ㎜稱 1度）來表示。針入度測定 示意圖 。針入度值大，說明瀝青流動性大，粘性差。針入度范圍在 5～ 200度之間。 按針入度可將 石油瀝青劃分為以下幾個牌號：道路石油瀝青牌號有 200、180、 1 100 甲、 100 乙、 60 乙等號；建筑 10 等號；普通石油瀝青牌號有 7 6 55 等號。 ② 石油瀝青的塑性 塑性是指瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后仍能保持變 8 形后的形狀不變的性質。塑性表示瀝青開裂后自愈能力及受機械應力作用后變形而不破壞的能力。瀝青之所以能制造成性能良好的柔性防水材料，很大程度上取決于這種性質。 瀝青的塑性用“延伸度”（亦稱延度）或“延伸率”表示。按標準試驗方法，制成“ 8”形標準試件，試件中間最狹小處斷面積 為 1 ㎝ 2，在規(guī)定溫度（一般為25℃）和規(guī)定速度（ 5cm/min）的條件下在延伸儀上進行拉伸，延伸度以試件拉細而斷裂時的長度（㎝）表示。瀝青的延伸度越大，瀝青的塑性越好。延伸度測定 示意圖見圖 。 ③ 石油瀝青的溫度敏感性 溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。溫度敏感性較小的石油瀝青，其粘滯性、塑性隨溫度的變化較小。作為屋面防水材料，受日照輻射作用可能產(chǎn)生流淌和軟化，失去防水作用而不能滿足使用要求，因此溫度敏感性是瀝青材料一個很重要的性質。 溫度敏感性常用軟化點來表示，軟化點是瀝青材 料由固體狀態(tài)轉變?yōu)榫哂幸欢鲃有缘母囿w時的溫度。軟化點可通過“環(huán)球法”試驗測定（ 如圖 ） 。將瀝青試樣裝入的規(guī)定尺寸銅環(huán) B 中，上置規(guī)定尺寸和質量的鋼球 a，再將置干流的銅環(huán)放在有水或甘油的燒杯中，以 5℃ /min 的速率加熱至瀝青軟化下垂達 25㎜時的溫度（℃），即為瀝青軟化點。 不同瀝青的軟化點不同，大致在 25～ 100℃之間。軟化點高，說明瀝青的耐熱性能好，但軟化點過高，又不易加工；軟化點低的瀝青，夏季易產(chǎn)生變形，甚至流淌。所以，在實際應用時，希望瀝青具有高軟化點和低脆化點（當溫度在非常低的范圍時，整個瀝青就 好像玻璃一樣的脆硬。一般作“玻璃態(tài)”，瀝青由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉變的溫度即為瀝青的脆化點）。為了提高瀝青的耐寒性和耐熱性，常常對瀝青進行改性，如在瀝青中摻入增塑劑、橡膠、樹脂和填料等。 ④ 石油瀝青的大氣穩(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，它反映耐久性。大氣穩(wěn)定性可以用瀝青的蒸發(fā)質量損失百分率及針入度比 9 的變化來表示，即試樣在 160℃溫度加熱蒸發(fā) 5h 后質量損失百分率和蒸發(fā)前后的針入度比兩項指標來表示。蒸發(fā)損失率越小，針入度比越大，則表瀝青的大氣穩(wěn)定性越好。 以上四種性質是 石油瀝青材料的主要性質。此外，瀝青材料受熱后會產(chǎn)生易燃氣體，與空氣混合遇火即發(fā)生閃火現(xiàn)象。當出現(xiàn)閃火時的溫度，叫閃點，也稱閃火點。它是加熱瀝青時，從防火要求提出的指標。 3）石油瀝青的技術標準 我國石油瀝青產(chǎn)品按用途分為道路石油瀝青、建筑石油瀝青及普通石油瀝青等。這