第7章防水材料

第7章.防水材料本章的目的1、防水材料概况；2、掌握沥青的组成、技术性质和技术标准；3、掌握石油沥青的参配；4、了解煤沥青和石油沥青改性的相关内容；5、常见防水材料的性质和应用；防水材料：具有防止雨水、地下水与其他水分等侵入建筑物中的材料。建筑物防水处理的部位主要有：屋面、墙面、地面和地下室等。（一）、分类柔性防水材料—防水卷材、防水涂料和密封膏等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（二）、防水材料的基本成分：沥青是一种褐色或黑褐色的有机胶凝材料，是土木工程中必不可少的材料。分类：按产源：地沥青（天然沥青、石油沥青）焦油沥青（煤沥青、页岩沥青）屋面防水等级ⅠⅡⅢⅣ防水耐用年限25年15年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建筑屋面防水等级一.石油沥青（petroleumasphalt)(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①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；②石油沥青具有良好的粘性、塑性、耐腐蚀性和憎水性；③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).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。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、粘性和脆性石油沥青各组分的特性（五）.石油沥青的胶体结构①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。②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③胶体结构溶胶结构—流动性和塑性较好，自愈合能力强，温度敏感性高溶–凝胶结构—介于二者之间凝胶结构—流动性和塑性较低，自愈合能力差，温度敏感性较小，弹性和粘性较高（六）.石油沥青的技术性能（测定的实验条件）1.粘(滞)性①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。②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。针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。牌号的数值：一般取针入度波动范围的中间值。例如：90号沥青，针入度范围为80～1002.塑性①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形状。②指标—延(伸)度（cm).延度大，塑性好。延度仪测定。3.温度敏感性①定义—石油沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能②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。环球法测定。（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4.大气稳定性①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②老化—低分子量组分向高分子量组分转化，即：油分树脂地沥青质针入度试验延度试验软化点试验（七）.石油沥青的技术标准1.石油沥青按用途分①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。②防水防潮石油沥青—适用于寒冷地区的防水防潮工程。③道路石油沥青—用于道路路面、车间地面和地下防水。④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—主要根据针入度、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__软___。牌号大，粘性__小___，塑性__好___，温度敏感性__高__。牌号大，使用年限愈__长___。3.石油沥青的选用①原则—根据工程类别(房屋、道路或防腐)、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②屋面工程用沥青—软化点应比当地屋面最高温度高20–25℃③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（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)/（T2-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（如合成橡胶、合成树脂）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SBS等)改性，可以提高沥青的变形能力。—合成树脂(如APP等)改性，可以提高沥青的耐寒、耐热及粘结性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石油沥青(软化点为45℃)3.0吨。试通过计算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均可配制出软化点为85℃的石油沥青，故按上述两组分别配制。①10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=1/x得x=1.5吨，即10用1.5吨②10与60掺配Q60乙=(95-85)100/(95-45)=20；则Q10=1-20=8010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③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=5.0吨二.煤沥青（coaltar)(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一.防水卷材防水材料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①耐水性②温度稳定性③机械强度、延伸性和抗断裂性④柔韧性⑤大气稳定性4、防水卷材的发展趋势①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②防水层的构造由多层向单层方向发展；③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）1、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。2、特性①较好的防水性能；②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；③一般叠层铺设（两毡三油、三毡四油),热(沥青胶)粘贴施工；④适用于防水等级Ⅲ、Ⅳ级屋面。（1）石油沥青油纸定义——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。标号——按原纸1m2的重量(g)，划分为200、350两种；用途——适用于建筑防潮和包装，或多层防水的底层。（2）石油沥青油毡定义——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。标号——按原纸1m2的重量克数，划分为200、350、500三种（粉毡、片毡）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。（3）石油沥青玻璃布油毡（4）石油沥青玻璃纤维胎油毡（5）铝箔面油毡（二）、高聚物改性沥青防水卷材1、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。2、特性①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，属中高档防水卷材；②一般为单层铺设，也可与其它卷材复合使用，热熔法、冷粘法、自粘法施工；③适用于防水等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级屋面。（1）SBS（弹性体）改性沥青防水卷材定义——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）标号——按10m2卷材的标称重量(kg)，划分为25、35、45三种。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。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。（2）APP（塑性体）改性沥青防水卷材定义——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水卷材。（分聚脂毡、玻纤毡两种胎基，其中前者最优）标号——按10m2卷材的标称重量(kg)，划分为25、35、45三种特性——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。用途——适用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适用炎热或强烈太阳辐射地区。（三）、合成高分子防水卷材1、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。2、特性①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；②一般为单层铺设，也可与其它卷材复合使用，冷粘法或自粘法施工；③适用于防水等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级屋面。（1）聚氯乙烯（PVC）防水卷材定义—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。特性—良好的耐热性和耐腐蚀性、耐细菌性和尺寸稳定性。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。（2）三元乙丙（EPDM）防水卷材定义—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。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。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。二、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、工业苯等有机溶剂与沥青混合制得的沥青溶液，因多在常温下用作防水工程的底层，故称冷底子油。2.特性—涂刷在砼、砂浆或木材等基层上，便与基层牢固结合，并有一定憎水性。3.用途—施工时在基层上先涂刷一道冷底