《建筑防水材料》PPT课件

5 建筑防水材料 本章主要讲述建筑防水材料的原材料，典型的应用领域，建筑防水卷材，建筑防水涂料，建筑防水密封材料等。要求学生掌握建筑防水材料的常用原材料、建筑防水密封材料、建筑防水卷材及建筑防水涂料，了解建筑防水材料的典型的应用领域。 本章提要 本章内容 5.1 概述 5.2 建筑防水卷材 5.3 建筑防水涂料 5.4 建筑防水密封材料及其它 5.5 其他建筑防水材料 5.1 概述l建筑防水材料是用于防止建筑物渗漏的一大类材料，被广泛应用于建筑物的屋面、地下室以及水利、地铁、隧道、道路、桥梁等其它有防水要求的工程部位。l但长期以来，房屋建筑工程中的防水技术却不尽人意，存在着严重的渗漏现象。l建设部曾组织抽查，抽查结果表明：屋面不同程度渗漏的占抽查工程数的35%，厕浴间不同程度渗漏的占抽查工程数的39.2%。l不少房屋建筑同时存在着屋面、厕浴间和墙面的渗漏现象。 5.1.1 分类l防水是一个涉及设计、材料、施工和维护管理的复杂系统工程，但材料是防水工程的基础，防水材料质量的优劣直接影响建筑物的使用性和耐久性。l随工程性质和结构部位的不同，对防水材料的品种、形态和性能的要求也不同。l按防水材料的力学性能，可分为刚性防水材料和柔性防水材料两类。l本节主要介绍柔性防水材料。l目前，常用的柔性防水材料按形态和功能可分为防水卷材、防水涂料、防水密封材料等几类。 5.1.2 防水材料的原材料一、沥青（一）概述1、沥青是一种常用的有机胶凝材料，广泛用于道路建设，建筑防水。沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物及其衍生物组成。沥青材料与矿质混合料有良好的粘结力，是道路工程的主要路面材料；沥青属于憎水材料，结构致密，不溶于水和不吸水，广泛用于工程的防潮、防水、防渗；沥青具有较好的抗腐蚀能力，可用于对外观要求较低的防腐工程。 5.1.2 防水材料的原材料一、沥青（一）概述2、特性：具有防水性、一定的塑性、耐久性3、分类：地沥青（石油沥青、天然沥青）、焦油沥青（煤沥青、页岩沥青等） (二） 一石油沥青的组成与结构1.石油沥青的组成 将石油沥青中化学成分和物理力学性质相近的成分或化合物划分成为若干组，这些组称为组分或组丛。 组分含量分子量碳氢比密度特征主要作用油分4560200700 0.50.7 0.71.0无色或淡黄色，粘性液体，可溶于大部分有机溶剂，不溶于酒精。是决定沥青流动性的组分。油分多，流动性大，粘性小，温度敏感性大。 树脂15308003000 0.70.8 1.01.1红褐至黑褐色的粘稠半固体，多呈中性，少量酸性，熔点低于100。是决定沥青塑性的组分。树脂含量增加，塑性增大，温度敏感性增大，反之降低。地沥青质53010005000 0.81.0 1.11.5黑褐至黑色的硬而脆的固体微粒，加热后不溶解，分解为坚硬的焦炭。是决定沥青粘性的组分。含量高，沥青的粘性大，温度敏感性小，塑性低，脆性增加。石油沥青各组分的特征及其作用 2.石油沥青的结构l （1）、胶体理论：油分和树脂可以相互溶解，树脂能浸润地沥青质，并在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。所以石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成的胶团，无数胶团分散在油分中形成胶体结构。l 溶胶型结构：沥青中油分和树脂含量较多，其塑性、温度敏感性较大，粘性小，开裂后自愈能力强。l 凝胶型结构：沥青中地沥青质含量高，胶团外围膜层较薄，分子间吸引力较大，塑性、温度敏感性较小，粘性大，开裂后自愈能力差。l 溶凝胶型结构：沥青中地沥青质含量适中，性质介于溶胶型和凝胶型之间。 （2）、高分子溶液理论l 在石油沥青胶体结构中，由于从油分到沥青质是逐步递变的，并无明显界线，因而该理论认为沥青是一种高分子溶液，地沥青质为溶质，油分和树脂（地沥青脂）为溶剂，它们之间有很强的亲和力，在每个地沥青质分子的表面上紧紧地保持着一层地沥青脂溶剂分子。l 石油沥青高分子溶液对电解质具有较大的稳定性，即加入电解质不能破坏高分子溶液。高分子溶液具有可逆性，即随地沥青质和地沥青脂相对含量的变化，高分子溶液可以较浓或较稀。 （2）、高分子溶液理论l 较浓的高分子溶液，地沥青质含量较高，弹性和粘性较高，温度敏感性较小，开裂后自愈能力较差，流动性和塑性较低，其性状类似于凝胶体结构。l 较稀的高分子溶液，地沥青脂含量较高，流动性和塑性较高，温度敏感性较大（温度稳定性较差），开裂后自愈能力较好，其性状类似于溶胶体结构。 （三）石油沥青的主要技术性质1、粘性l1）定义：沥青材料内部抵抗其相对流动的一种特性，反映沥青软硬、稀稠的程度。 l2）影响因素：温度、组分（油分、地沥青质）l3）表示方法l针入度（适用于常温下呈固体或半固体）l粘滞度（适用于液体沥青，用标准粘度计测定粘度）标准测定方法为：在25条件下，以重量100g的标准试针，经历5s贯入试样中的深度，以1/10mm为单位表示。针入度愈大，粘性愈小。 标准测定方法为：在规定温度、规定直径的孔流出50ml沥青所需时间的秒数 2、 塑 性l1） 定 义 ： 指 石 油 沥 青 在 外 力 作 用 下 产 生 变 形 而 不 破坏 ， 除 去 外 力 后 仍 能 保 持 变 形 后 的 形 状 。l2） 影 响 因 素 ： 温 度 、 组 分 （ 树 脂 ）l3） 表 示 方 法 ： 延 伸 度 （ 延 伸 度 愈 大 ， 表 明 塑 性 也 好 ，柔 性 和 抗 断 裂 性 愈 好 ） 3、 温 度 敏 感 性l1） 定 义 ： 指 沥 青 的 粘 性 和 塑 性 随 温 度 的 升 降 而 变 化的 性 能l2） 影 响 因 素 ： 组 分 （ 地 沥 青 质 ）l3） 表 示 方 法 ： 软 化 点 （ 其 数 值 越 高 ， 表 明 其 耐 热 性越 好 ） 4、大气稳定性l1）定义：石油沥青在阳光或热、温度的作用下抵抗老化的性能l2）表示方法：针入度比或蒸发损失率5、闪点温度：沥青加热至挥发的可燃气体遇火燃烧的最低温度。 （四）石油沥青的标准、选用l1、石油沥青的品种： 石油沥青分为：建筑石油沥青、道路石油沥青、防水石油沥青、普通石油沥青四种。l2、石油沥青的牌号： 石油沥青的牌号是根据针入度、延度、软化点等划分的，并以针入度值表示。l3、石油沥青的选用： 原则：在满足使用条件的前提下，尽量选用牌号较大的沥青。屋面工程用的防水沥青软化点应高于环境气温2530。 （五）煤沥青（柏油）l定义：是炼焦或制造煤气的副产品。煤焦油经分馏加工提炼出各种油质后的残物。l分类：根据蒸馏温度的不同，分为低温沥青、中温沥青、高温沥青。 二、聚合物改性沥青l定义：高分子的聚合物分子和沥青分子相互扩散、发生缠结，形成凝聚网络混合结构l特性：具有较高的强度和较好的弹性；能有效地改善沥青的感温性差、低温易脆裂、高温易流淌等不足 l分类：按掺用高分子材料的不同，改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶树脂共混改性沥青三类。 （1）橡胶改性沥青l在沥青中掺入适量橡胶后，可使沥青的高温变形性小，常温弹性较好，低温塑性较好。l常用的橡胶有SBS橡胶、氯丁橡胶、废橡胶等。（2）树脂改性沥青l在沥青中掺入适量树脂后，可使沥青具有较好的耐高低温性、粘结性和不透气性。l常用树脂有APP（无规聚丙烯）、聚乙烯、聚丙烯等。 （3）橡胶和树脂共混改性沥青l在沥青中掺入适量的橡胶和树脂后，沥青兼具橡胶和树脂的特性。l常见的有氯化聚乙烯-橡胶共混改性沥青及聚氯乙烯-橡胶共混改性沥青等。三、合成高分子材料l合成高分子基防水材料中常用的高分子有三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、有机硅橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯、聚氯乙烯树脂等。 四、胎体材料l胎体是各种油毡的骨架，它使卷材具有一定的形状、强度和韧性，从而保证在施工中的铺设性和防水层的抗裂性，对建筑(构)物起防水作用。常见胎体材料如下：（1）油毡原纸 油毡原纸是一种以破布、旧棉、毛、麻和废纸等原料制成的纸板，它是生产油毡的专用胎体材料。 （2）玻璃纤维胎体 l 分类：有玻璃布和玻纤毡两种胎体；l 玻璃布以中碱玻璃纤维为原料，通过经纬向编织而成的一种无机材料胎体；l 玻纤毡以玻璃纤维为原料，用胶粘剂将玻璃纤维无规则地粘结成规定厚度和重量的毡片 l 特点：对沥青的浸渍性、涂布性较好，强度、弹性、延伸性、耐腐蚀性等均高于纸胎，且价格适中。 （3）聚酯毡（合成纤维无纺布） l 定义：由聚酯纤维单丝交织成网状的无纺织物，然后用树脂粘结剂粘结并固化而成；l 特点：突出优点是弹性、延伸性好，用作聚合物改性沥青防水卷材的胎体时，能充分发挥改性沥青的优势，并且强度大、纵横向拉力均匀，综合性能优于玻璃布和玻纤毡胎体，属于档次最高的胎体。 （4）其他胎体材料 l 铝箔胎体是由软质纯铝加工而成，具有一定厚度、可卷曲的箔片； l 塑料膜胎体则是厚度较小的聚乙烯薄膜 ；l 特性：由于这两种胎体对沥青不具有浸涂性，因而多采用浇注法将沥青铺粘在其上、下表面，然后再用其他材料覆面。他们不属于主要胎体材料。 5.1.3 典型的应用领域（1）屋面l 屋面防水是建筑防水材料的主要应用领域 ；l 随着屋面形式和材质的不断变化，屋面防水对材料的要求也越来越高；l依据生态城市设计理念，农业居民实现屋顶插秧、耕种庄稼，城镇居民建设屋顶花园，对防水材料的要求也会越来越高。l 从发展的角度来看，屋面作为建筑防水最重要的一部分，今后仍将处在不断的变化之中。 （2）厕浴间l 由于厕浴间的面积较小，上下管道较多，卷材难以铺贴得十分完好，多使用涂料防水；l 从原则上讲，所有的防水涂料，均可用于厕浴间防水 ；l 从经济因素考虑，人们大多采用价格与性能均较适中的防水涂料。 （3）地下建筑l 地下建筑的范围包括地下室、地铁、隧道等工程，其防水工程包括防水、防潮和排水 l多年的实践经验证明，刚柔结合是保证地下防水工程质量的有效方法 ；l地下建筑由于长期处在潮湿环境或水下，防水材料的首要指标是耐水性和耐久性 ；l长期实践证明：地下防水宜用改性沥青无胎自粘油毡、丁基橡胶片材等防水材料。 5.2 建筑防水卷材一、概述1、定义：以原纸、纤维毡、金属箔、塑料膜等材料作为胎体，浸涂石油沥青、聚合物改性沥青，或者以聚合物为基料加入助剂、填充剂，经加工而成的起防水作用的卷材 2、功能：防止建筑物遭受雨水、地下水、环境水侵入或透过的各种柔性片状材料3、特征：自身致密、孔隙率很小、具有憎水性、或能够填塞和封闭建筑缝隙而达到防渗止水的目的 二、沥青防水卷材建筑工程中使用最广泛的柔性防水材料：有胎卷材、无胎卷材l 特点：抗拉能力低，易腐烂、耐久性很差，极易造成建筑物防水层渗漏，降低使用年限，增加维修成本，并且在制造和施工中有沥青污染 。 分类：l 根据沥青防水卷材的浸涂材料不同 l 根据卷材选用的胎体不同l 根据卷材的隔离材料的不同l 根据沥青防水卷材的施工工艺的不同 主要品种：1.石油沥青油纸、油毡（1）油纸l 以熔化的低软化点的沥青浸渍原纸所制成的无覆盖层的纸胎防水卷材。l 适用于建筑防潮、多层防水的底层以及用于防潮包装。 （2）油毡l以熔化的高软化点的沥青涂盖在油纸的两面，并撒布一些隔离材料而制作一种防水材料。l 200#：适用于简易防水、临时建筑物的防水、建筑防潮。 l 350#、500#：适用于三、四级防水等级的屋面多层防水以及地下、水利等工程的防水2.石油沥青玻纤油毡及玻璃布胎油毡 特点：耐腐蚀性强、低温柔性好、耐久性好、抗拉性能好 三、高聚物改性沥青防水卷材l在沥青中加入一定量的高聚物改性剂，使沥青自身固有的低温易脆裂、高温易流淌的劣性得到改善。l特性：改性后的沥青不但具有良好的高低温特性，而且还具有良好的弹塑性、憎水性和粘结性等。同时，使用新型胎体代替原纸作增强材料，大大提高了卷材的强度和延伸率，克服了纸胎油毡强度低、延伸率差、易吸水、腐烂等缺点。 再 生 橡 胶 防 水 卷 材 弹 性 体 SBS改 性 沥 青 防 水 卷 材 化 纤 胎 改 性 沥 青 防 水 卷 材 高 聚 物 改 性 APP改 性 沥 青 防 水 卷 材 沥 青 防 水 塑 性 体 卷 材 焦 油 沥 青 耐 低 温 防 水 卷 材 橡 塑 改 性 沥 青 聚 乙 烯 胎 防 水 橡 塑 共 混 体 卷 材 铝 箔 橡 塑 改 性 沥 青 防 水 卷 材 1. SBS改性沥青防水卷材l 定义：SBS改性沥青防水卷材用SBS热塑性弹性体作改性剂改性石油沥青作涂布材料，以浸渍聚酯纤维无纺毡或麻毛毡或玻纤毡而成，以撒布砂、滑石粉作隔离材料或用聚乙烯薄膜作隔离层，经配料、共熔、浸渍、辊压、复合成型、检验、卷取包装等工序生产。 （1）改性工艺 SBS改性沥青的主要原料为沥青（110#、 100#、 80#石油沥青）、SBS及其他助剂（无机填料、防老剂等)。有机械共混法、溶剂法和乳液法。液 态 沥 青计 量 罐热 交 换 器立 式 搅 拌 机填 充 料 APP或 SBS 均 化 器卧 式 搅 拌 器 （2）SBS改性沥青防水卷材生产工艺流程图 （3）特点l综合性能强：加入量为1015%的SBS热塑性弹性体材料改性后的沥青作为防水卷材的浸渍涂盖层，可提高卷材的弹性和耐疲劳性，延长使用寿命，增强卷材的综合性能。l具有良好的耐高低温性能:将SBS改性沥青防水卷材加热到90 ,2h后观察,卷材表面仍不起泡,不流淌；当温度降低到-75时，卷材仍然具有一定的柔软性；-50以下仍然有防水功能。所以，特别适宜于在严寒地区使用，也用于高温地区。 l耐老化、施工简便：lSBS改性沥青防水卷材的抗拉强度高、延伸率大、自重轻、耐老化，施工方法简便，既可用热熔施工，又可用冷粘结施工。（4）适用范围l 适用寒冷及酷热地区的工业与民用建筑屋面、地下工程、游泳池、水库、桥梁、隧道、灌溉渠等工程的防水，使用寿命15年。 2. APP改性沥青防水卷材l以玻璃毡、聚酯毡等作胎体，以APP改性石油沥青作浸渍涂盖层，均匀致密地浸渍在胎体两面，采用片岩彩色砂或金属箔等作面层防粘隔离材料，底面复合塑料薄膜，经一定生产工艺而加工制成的一种中、高档改性沥青防水卷材。 （1）特点l分子结构稳定、老化期长l加入量为2535%的APP是生产聚丙烯的副产品，APP分子结构为饱和态，所以，有非常好的稳定性，受高温、阳光照射后，分子结构不会重新排列，老化期长。一般情况下，APP改性沥青的老化期在20年以上。l具有良好的耐热性l温度适应范围为-15130，特别是耐紫外线的能力比其它改性沥青卷材都强。所以，非常适宜在有强烈阳光照射的炎热地区使用。 l抗拉强度高、延伸率大l复合在具有良好物理性能的聚酯毡或玻纤毡上，使制成的卷材具有良好的抗拉强度和延伸率。l施工简便、无污染l具有良好的憎水性和粘结性，既可冷施工，又可热施工，无污染，可在混凝土板、塑料板、木板、金属板等材料上施工。 （2）适用范围l 适用于各式屋面、地下室、游泳池、水坝、桥梁、隧道等建筑物工程的防水防潮，也可用于各种金属容器、管道的防腐保护和船舶的防潮。 四、合成高分子防水卷材l定义：以合成橡胶或合成树脂为主要原料，再加入一定量的填料、增塑剂、防老剂、润滑剂、软化剂、补强剂等辅助材料而制成的新型防水材料。l特点：合成高分子防水卷材的抗拉强度高、延伸率大、高低温特性好、防水性能优异。 l分类：根据主体材料的不同，高分子防水卷材分为橡胶型防水卷材、塑料型防水卷材及橡塑共混型防水卷材。l适用范围：目前多用于高级宾馆、饭店、大厦、游泳池、厂房等要求有良好防水性能的屋面、地下等防水工程。 （一） 橡胶型防水卷材1. 三元乙丙橡胶防水卷材l是防水材料家族中最为成功的防水材料之一，由于其弹性、强度、耐老化、耐腐蚀、低温柔性、施工等综合性能优越，世界各国都将其视为高性能防水材料的代表，予以十分重视 。l 除建筑工程外，美国和日本的三元乙丙橡胶防水卷材还大量用于水库、水池、水渠、垃圾堆放场、高速公路、机场跑道等的防水，从而使三元乙丙橡胶防水卷材成为建筑和市政工程不可缺少的一种重要材料。 三元乙丙橡胶防水卷材（橡胶类） （1）. 组成l 以乙烯、丙烯和双环戊二烯三种单体共聚合成的三元乙丙橡胶为主体，掺入适量的丁基橡胶、硫化剂、促进剂、软化剂、补强剂和填充剂等，经过配料、密炼、拉片、过滤、挤出（或压延）成型、硫化、检验、分卷、包装等工序加工制成的高弹性防水卷材。是现代世界上一种最先进和性能最好的防水材料。 （2）. 特点l 耐老化性能好、使用寿命长l 三元乙丙橡胶分子结构中的主链上只有单键没有双键，属高度饱和的有机高分子材料，所以结构很稳定，当受到臭氧、紫外光、湿热作用时，主链不易断裂。其耐老化性能比主链上含有双键的其它类型的橡胶和塑料等不饱和高分子材料优异得多。一般情况下，三元乙丙橡胶防水卷材的使用寿命长达40余年。 l 抗拉强度高、延伸率大l三元乙丙橡胶防水卷材的拉伸强度高，断裂伸长率相当于石油沥青纸胎油毡伸长率的300倍以上，所以其抗裂性能好，能适应基层伸缩或局部开裂变形的需要。l 耐高低温性能好l三元乙丙橡胶防水卷材在-40-48低温时仍不脆裂，在高温80120（加热5h）时仍不起泡不粘连。l 施工方便简单l三元乙丙橡胶防水卷材采用单层冷粘法施工，操作工艺简便。与传统石油沥青油毡用热马蹄脂粘结法相比，减少了环境污染、加快了施工进度、改善了劳动条件。 （3）技术性能指标 GB 18173.1-2000项 目指 标 值JL1 JF1断裂拉伸强度(MPa)常温 7.5 4.060 2.3 0.8扯断伸长率（%）常温 450 450-20 200 200撕裂强度（kN/m) 25 18不透水性，30min无渗漏0.3MPa 0.3MPa低温弯折（） -40 -30加热伸缩量（）延伸 2 2收缩 4 4 热空气老化（80 168h）断裂拉伸强度保持率（%） 80 90扯断伸长率保持率（%） 70 70100%伸长率外观无裂纹无裂纹耐碱性10%Ca(OH)2常温168h断裂拉伸强度保持率（%） 80 80扯断伸长率保持率（%） 80 90臭氧老化（40 168h）伸长率40%，500pphm无裂纹无裂纹 l（4）适用范围l 最适用于工业与民用建筑屋面工程的外露防水层；l并适用于受振动、易变形建筑工程防水；l也适用于刚性保护层或倒置式屋面以及地下室、水渠、贮水池、游泳池、隧道地铁和市政工程防水；l与其它防水材料联合使用组成二道、三道或三道以上的复合防水层，常用于防水等级为、级的屋面、地下室或屋顶、楼层游泳池、喷水池的防水工程。 l（5）改进品种l 三元乙丙橡胶防水卷材作为高档防水材料，具有优良的性能，但价格偏高，是普通油毡的10倍以上。将面层是三元乙丙橡胶，底面做成氯丁橡胶和再生橡胶混合物组成的复合橡胶防水卷材，其防水性能也很优异，但价格只有纯三元乙丙橡胶防水卷材的三分之一，性能略逊于纯三元乙丙橡胶防水卷材。 2. 橡胶型氯化聚乙烯防水卷材l组成：以含氯量为30%40%的氯化聚乙烯树脂（热塑性弹性体）为主要原料，加入适量的助剂、硫化剂等配合剂，通常还加入某种合成橡胶改性，采用橡胶加工工艺，经过塑炼、混炼、压延、硫化等工序加工制成的硫化型（橡胶型）防水卷材。 （1）特点l具有橡胶型防水卷材的通性：强度大、伸长率高、弹性好、耐撕裂；l 而且其中的双键被氯化饱和，使结构稳定，耐日光、耐臭氧老化、耐酸碱、耐寒、耐暑、使用寿命长，l 并有自熄和难燃性，能配成各种颜色有很好的装饰性。 l（2）技术性能指标项 目性 能拉伸强度（MPa）8断裂伸长率（%）300柔性（-20，弯折）无裂纹透水性（0.2MPa,24h）不透水