土木工程材料第九章PPT课件.ppt

第9章建筑功能材料 9 1防水材料防水材料是指能够防止房屋建筑遭受雨水 地下水及其他水分渗透的建筑材料 是建筑工程中不可缺少的重要材料 其主要作用是防潮 防漏 防渗 避免水和盐分对建筑物的侵蚀 保护建筑构件 目前应用最多的沥青防水材料 存在使用寿命较短 施工条件差 热施工 温度适应性不良等缺陷 近十年来 防水材料发展很快 高聚物改性防水材料和合成高分子防水材料已成为新型防水材料的主导方向 1 防水卷材是长条形薄片状防水材料 因成品可卷成卷供应 故称防水卷材 按照化学成分不同 防水卷材可分为沥青防水卷材 高聚物改性沥青防水卷材和合成分子防水卷材三大类 目前 所用的防水卷材主要以沥青防水卷材为主 9 1防水材料防水材料根据其外观形态 一般可以分为防水卷材 防水涂料 密封材料和防水剂四大类 2 1 沥青防水卷材沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属 氧 硫 氮 衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体 半固体或液体的混合物 沥青是憎水性材料 本身结构致密 几乎完全不溶于水 不吸水 具有良好的防水性 因此广泛用于土木工程的防水 防潮和防渗 沥青属于有机胶凝材料 与砂 石等矿质混合料具有非常好的粘结能力 所制得的沥青混合料是现代道路工程最重要的路面材料 3 沥青防水卷材是沥青为主要防水物质的防水卷材 品种非常多 按有无芯材 基胎 分为有胎卷材 浸渍 和无胎卷材 辊压 两种 按芯材 基胎 种类 分为纸胎卷材和布胎卷材两种 按面层隔离剂种类 分为粉毡 滑石粉隔离 和片毡 云母片隔离 两种 建筑上最常用的品种是石油沥青油纸和石油沥青油毡 4 1 石油沥青油纸石油沥青油纸 简称油纸 属于纸胎卷材 所用的芯材 基胎 是原纸 主要由棉纤维及20 30 的废纸制成的油毡专用纸 石油沥青油纸 系采用低软化点石油沥青浸渍原纸而成的一种无涂盖层的防水卷材 油纸的幅宽有915mm和1000两种规格 油纸的标号有200和350两个 其划分的依据是按原纸1m2的质量克数 5 1 石油沥青油纸油纸的物理性能要求有四项 A较大浸渍材料的用量或比例 否则防水性能不能保证 B较小吸水性 有利于防水 C较大承拉的能力 可以防止拉断破坏 D较好柔度 保证弯曲时不裂 石油沥青油纸主要适用于 多层 粘贴式 防水层下层 隔蒸汽层 防潮层 6 2 石油沥青油毡 石油沥青油毡 简称油毡 也属于纸胎卷材 芯材为原纸 石油沥青油毡系采用高软化点沥青涂盖油纸的两面 再涂或撒隔离材料所制成的一种纸胎防水材料 用粉状材料 滑石粉 涂撒隔离的油毡称为粉状面油毡 用片状材料 云母 涂撒隔离的油毡称为片状面油毡 7 2 石油沥青油毡油毡的幅宽为915mm和1000两种规格 油毡的标号有200号 350号和500号三种 油毡标号的划分依据也是原纸每平方米的质量克数 工程上对油毡的技术性能有如下几方面要求 较大浸涂材料的重量比例 较大抵抗压力水透过的能力 较小的吸水率 较高的耐热温度 较大的承拉能力和良好的柔度 8 2 石油沥青油毡石油沥青油毡用途很广200号油毡 简易防水 临时性建筑防水 建筑防潮及包装等 350号和500号粉面油毡 用于屋面 地下 水利等工程多层叠层防水层的各层 片状面油毡 用于单层防水 9 3 玻璃布胎沥青油毡玻璃布胎沥青油毡 简称玻璃布油毡 系用石油沥青涂盖材料浸涂玻璃纤维织布的两面 再涂撒隔离材料所制成的一种以无机纤维为胎体的沥青防水卷材 玻璃布油毡的幅宽有两个规格 915mm和1000mm 玻璃布油毡的抗拉强度高 耐久性好 柔韧性好 耐腐蚀性强 适用于物理性能要求较高的地下工程防水 防腐层 屋面防水 低温金属管道防腐层等 10 2 高聚物改性沥青防水卷材 高聚物改性沥青防水卷材常简称改性沥青防水卷材 俗称改性沥青油毡 是新型防水材料中使用比例最高的一类 在防水材料中具有重要的地位 高聚物改性沥青卷材常用的有两种 弹性体改性沥青卷材 SBS改性沥青卷材塑性体改性沥青卷材 APP改性沥青卷材SBS卷材 弹性好 抗低温性能好 APP卷材 抗高温性能较好 SBS卷材的用量远远大于APP用量 但是两种材料的伪劣产品都比较多 请选材时注意 11 3 合成高分子防水卷材 合成高分子防水卷材是以合成橡胶 合成树脂或它们两者的共混体为基料 加入适量的化学助剂和填充剂等 采用橡胶或塑料的加工工艺所制成的可卷曲片状防水材料 12 A三元乙丙橡胶防水卷材三元乙丙橡胶简称EPODM 是以乙烯 丙烯和戊二烯等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 软化剂 补强剂 填充剂 促进剂和硫化剂等 经过配料 密炼 拉片 过滤 热炼 挤出或压延成型 硫化 检验 分卷 包装等工序加工制成可卷曲的高弹性防水材料 13 A三元乙丙橡胶防水卷材由于它具有耐老化 使用寿命长 拉伸强度高 延伸率大 对基层伸缩或开裂变形适应性强以及重量轻 可单层施工等特点 因此在国外发展很快 1996年美国美国弹性防水卷材产量为9318万 其中绝大多数为三元乙丙橡胶防水卷材 日本的三元乙丙橡胶防水卷材每年的应用量已达到2800万 我国研究 开发 应用三元乙丙橡胶防水卷材较晚 但也有近20年的工程应用历史 并先后在国内外的屋面 地下室 隧道和水池等防水工程中推广应用共达1800万 目前在国内属高档防水材料 现已形成年产400多万 的生产能力 14 1 主要特点 1 耐老化性能好 使用寿命长由于三元乙丙橡胶分子结构中的主链上没有双键 而其他类型的橡胶多数在分子结构的主链上都有双键存在 因此 当三元乙丙橡胶受到臭氧 紫外线 湿热的作用时 主链上不易发生断裂 这是它的耐老化性能比主链上含有双键的橡胶或塑料等高分子材料优异得多得根本原因 因此 采用三元乙丙橡胶为主体制成得卷材作防水层 能经得起长期风吹 雨淋 日晒的考验 15 1 主要特点 2 弹性好 拉伸性能优异三元乙丙橡胶防水卷材的拉伸强度高 7N m 断裂伸长率大 450 回弹性好 抗裂性极佳 能够适应防水基层伸缩或开裂变形的需要 3 耐高低温性能好三元乙丙橡胶防水卷材的脆性温度很低 45 以下 耐热性能优良 达160 以上 可在较低气温条件下进行施工作业 并能在严寒或酷热的气候环境中长期使用 16 1 主要特点 4 可采用单层防水作法和冷施工用三元乙丙橡胶卷材防水 改变了过去多叠层 如三毡四油等 和热施工的传统沥青油毡防水作法 既简化了施工工序 提高了施工效率 也减少了环境污染 改善了劳动条件 17 2 产品分类 1 等级三元乙丙按其物理性能分为合格品 一等品两个等级 2 适用范围三元乙丙橡胶防水卷材主要适用于建筑工程的外露屋面防水和大跨度受振动建筑工程的防水 也适用于地下室以及隧道 水池 水渠等土木工程防水 18 氯化聚乙烯 橡胶共混防水卷材 是以氯化聚乙烯树脂和合成橡胶共混为主体 加入适量的硫化剂 促进剂 稳定剂 软化剂和填充剂等 经过经过素炼 混炼 过滤 压延 或挤出 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 这种防水卷材兼有塑料和橡胶的特点 它不但具有氯化聚乙烯所特有的高强度和优异的耐臭氧 耐老化性能 而且具有橡胶类材料的高弹性 高延伸性以及良好的低温柔韧性能 这种合成高分子聚合物的共混改性材料 在工业上被称为高分子 合金 B氯化聚乙烯 橡胶共混防水卷材 19 1 主要特征 1 耐老化性能优异氯化聚乙烯 橡胶共混防水卷材具有优异的耐老化性能 因此 该卷材的大气稳定性好 使用寿命长 2 粘结性能好采用含氯量为30 40 的氯化聚乙烯树脂作为共混改性体系的主要原料 由于氯原子的存在 大大提高了共混卷材的粘结性能和阻燃性能 使该卷材本身成为一种易粘结材料 多种氯丁系胶粘剂均可实现卷材雨卷材和卷材与基层之间的粘结 便于形成弹性整体的防水层 提高了防水工程的可靠程度 20 1 主要特征 3 拉伸强度高 延伸率大该卷材属硫化型橡胶类弹性体防水材料 具有拉伸强度高 延伸率大的特性 因此 对基层伸缩或开裂变形的适应性较强 为提高防水工程质量和延长防水层的使用寿命 创造了条件 21 2 产品分类根据共混材料和物理力学性能的不同 卷材可分为S型和N型两个品种 S型 以氯化聚乙烯与合成橡胶共混体制成的防水卷材 N型 以氯化聚乙烯与合成橡胶或再生橡胶共混体制成的防水卷材 22 C聚氯乙烯防水卷材聚氯乙烯防水卷材是以聚氯乙烯树脂 PVC 为主要原料 掺入适量的改性剂 抗氧剂 紫外线吸收剂 着色剂 填充剂等 经捏合 塑化 挤出压延 整形 冷却 检验 分卷 包装等工序加工制成可卷曲的片状防水材料 这种卷材具有抗拉强度较高 延伸率较大 耐高低温性能较好等特点 而且热熔性能好 卷材接缝时 既可采用冷粘法 也可采用热风焊接法 使其形成接缝粘结牢固 封闭严密的整体防水层 该品种属于聚氯乙烯防水卷材中的增塑型 P型 适用于屋面 地下室以及水坝 水渠等工程防水 23 D增强氯化聚乙烯防水卷材增强氯化聚乙烯防水卷材是以氯化聚乙烯树脂为主体 以玻璃纤维网格布为增强材料 经过压延 复合 取卷 检验 包装等工序加工制成的可卷曲片状防水卷材 这种防水卷材具有高强度 耐臭氧 耐老化 易粘结和尺寸稳定性好等特点 适用于基层变形较小的屋面和地下室等工程防水 在条件允许时 最好采用空铺法 点粘法 条粘法施工防水层 24 2 防水涂料 防水涂料是由合成高分子聚合物 高分子聚合物与沥青 高分子聚合物与水泥为主要成膜物质 加入各种助剂 改性材料 填充材料等加工制成的溶剂型 水乳型或粉末型的涂料 防水涂料是在常温下呈无固定形状的粘稠液态高分子合成材料 经涂布后 通过溶剂的挥发或水分的蒸发或反应固化后在基层面上形成坚韧的防水膜的材料的总称 该涂料涂刷在建筑物的屋顶 地下室 卫生间 浴室和外墙等需要进行防水处理的基层表面上 可在常温条件下形成连续的 整体的 具有一定厚度的涂料防水层 25 防水涂料的基本能特点如下1 防水涂料在常温下呈粘稠状液体 经涂布固化后 能形成无接缝的防水涂膜 2 防水涂料特别适宜在立面 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件表面形成完整的防水膜 3 防水涂料施工属冷作业 操作简便 劳动强度低 4 固化后形成的涂膜防水层自重轻 对于轻型薄壳等异型屋面大都采用防水涂料进行施工 26 防水涂料的基本能特点如下5 涂膜防水是具有良好的耐水 耐候 耐酸碱特性和优异的延伸性能 能适应基层局部变形的需要 6 涂膜防水层的拉伸强度可以通过加贴胎体增强材料来得到加强 对于基层裂缝 结构缝 管道根等一些容易造成渗漏的部位 极易进行增强 补强 维修等处理 7 防水涂膜一般依靠人工涂布 其厚度很难做到均匀一致所以施工时 要严格按照操作方法进行重复多遍地涂刷 以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 27 根据涂料的液态类型可把防水涂料分为 溶剂型 水乳型 反应型 28 1 溶剂型防水涂料在这类涂料中作为主要成膜物质的高分子材料溶解于有机溶剂中成为溶液 高分子材料以分子状态存于溶液 涂料 中 该类涂料具有以下特特点 通过溶剂挥发 经过高分子物质分子链接触 搭接等过程而结膜 涂料干燥快 结膜较薄而致密 生产工艺较简易 涂料贮存稳定性较好 易燃 易爆 有毒 生产 贮存及使用时要注意安全 由于溶剂挥发快 施工时对环境有污染 29 2 水乳型防水涂料这类防水涂料作为主要成膜物质的高分子材料以极微小的颗粒 而不是呈分子状态 稳定悬浮 而不是溶解 在水中成为乳液状涂料 该类涂料具有以下特性 通过水分蒸发 经过固体微粒接近 接触 变形等过程而结膜 涂料干燥较慢 一次成膜的致密性较溶剂型涂料低 一般不宜在5 以下施工 贮存期一般不超过半年 可在稍为潮湿的基层上施工 无毒 不燃 生产 贮运 使用比较安全 操作简便 不污染环境 生产成本较低 30 3 反应型防水涂料在这类涂料中作为主要成膜物质的高分子材料系以预聚物液态形状存在 多以双组分或单组分构成涂料 几乎不含溶剂 此类涂料具有以下特性 通过液态的高分子预聚物与相应物质发生化学反应 变成固态物 结膜 可一次性结成较厚的涂膜 无收缩 涂膜致密 双组分涂料需现场1 2料准确 搅拌均匀 才能确保质量 价格较贵 31 沥青基防水涂料 以沥青为基料配制成的水乳型或溶剂型防水涂料 溶剂型沥青涂料 是将石油沥青直接溶解于汽油等有机溶剂后制得的溶液 沥青溶液施工后所形成的涂膜很薄 一般不单独作防水涂料使用 只用作沥青类油毡施工时的基层处理剂 水乳型沥青防水涂料 将石油沥青分散于水中所形成的水分散体 32 目前常用的沥青类防水涂料有水乳无机矿物厚质沥青涂料 水性石棉沥青防水涂料 石灰乳化沥青 水性铝粉屋面反光涂料 溶剂型屋面反光隔热涂料 膨润土 石棉乳化沥青防水涂料 阳离子乳化高腊石油沥青防水涂料等等 33 1 乳化沥青石灰乳化沥青是以石油沥青为基料 以石灰膏 氢氧化钙 为分散剂 以石棉绒为填充料加工而成的一种沥青浆膏 冷沥青悬浮液 石灰乳化沥青生产工艺简单 一般在现场施工时配制 该涂料材料来源丰富 生产工艺简单 成本较低 在使用中都做成厚涂层 有较好的耐侯性 缺点是涂层的延伸率较低 抗裂性较差 容易因基层变形而开裂 从而导致漏水 渗水 另外在温度较低时易发脆 单位面积的耗用量也较大 一般结合嵌缝油膏 胶泥等密封材料用于工业 厂房的屋面防水 34 2 水性石棉沥青防水涂料水性石棉沥青防水涂料是以石油沥青为基料 以碎石棉纤维为分散剂 在机械搅拌作用下制成的一种水溶性厚质防水涂料 该涂料无毒 无污染 冷施工 可在潮湿和无积水的基层上施工 由于涂料中含有石棉纤维 涂料的稳定性 耐水性 耐裂性和耐侯性较一般的乳化沥青好 且能形成较厚的涂膜 防水效果好 原材料便宜 缺点是施工温度要求高 一般要求在10 以上 气温过高则易粘脚 影响操作 施工时配以胎体增强材料 可用于工业和民用建筑钢筋混凝土屋面防水 地下室 卫生间的防水以及层间楼板层的防水和旧屋面的维修等 35 3 膨润土沥青乳液膨润土沥青乳液是以油质石油沥青为基料 膨润土为分散剂 经机械搅拌而成的一种水乳型厚质沥青防水涂料 该涂料可涂在潮湿的基层上形成厚质涂膜 耐久性好 涂层与基层的粘结力强 耐热度高 可达90 120 使用于各种沥青基防水层的维修 也可用作保护层或复杂屋面 保温面层上独立的防水层 36 二 高聚物改性防水涂料沥青防水涂料通过适当的高聚物改性可以显著提高其柔韧性 弹性 流动性 气密性 耐化学腐蚀性和耐疲劳等性能 高聚物改性沥青防水涂料一般是用再生橡胶 合成橡胶或SBS等对沥青进行改性而制成的水乳型或溶剂型防水涂料 37 1 氯丁橡胶沥青防水涂料氯丁橡胶沥青防水涂料的基料是氯丁橡胶和石油沥青 溶剂型氯丁橡胶沥青防水涂料是将氯丁橡胶溶于一定量的有机溶剂 如甲苯 中形成溶液 然后将其掺入到液体状态的沥青中 再加人各种助剂和填料经强烈混合而成 水乳型氯丁橡胶沥青防水涂料是阳离子氯丁乳胶与阳离子型石油沥青乳液的混合体 是氯丁橡胶的微粒和石油沥青的微粒借助于阳离子表面活性剂的作用 稳定分散在水中所形成的一种乳状液 38 1 氯丁橡胶沥青防水涂料氯丁橡胶沥青防水涂料的基料是氯丁橡胶和石油沥青 两者的技术性能指标相同 溶剂型氯丁橡胶沥青防水涂料的粘结性能比较好 但存在着易燃 有毒 价格高的缺点 因而目前产量日益下降 有逐渐被水乳型氯丁橡胶沥青取代的趋势 39 二 高聚物改性防水涂料1 氯丁橡胶沥青防水涂料该类涂料的特点是涂膜强度大 延伸性好 能充分适应基层的变化 耐热性和低温柔韧性优良 耐臭氧老化 抗腐蚀 阻燃性好 不透水 是一种安全无毒的防水涂料 已经成为我国防水涂料的主要品种之一 适用于工业和民用建筑物的屋面防水 墙身防水和楼面防水 地下室和设备管道的防水 旧屋面的维修和补漏 还可用于沼气池 油库等密闭工程混凝土以提高其抗渗性和气密性 40 二 高聚物改性防水涂料2 水乳型再生橡胶改性沥青防水涂料水乳型再生橡胶改性沥青防水涂料是由阴离子型再生乳胶和阴离子型沥青乳胶混合均匀构成 再生橡胶和石油沥青的微粒借助于阴离子表面活性剂的作用 稳定分散在水中而形成的乳状液 41 二 高聚物改性防水涂料2 水乳型再生橡胶改性沥青防水涂料该涂料以水为分散剂 具有无毒 无味 不燃的优点 可在常温下冷施工作业 并可在稍潮湿无积水的表面施工 涂膜有一定的柔韧性和耐久性 材料来源广 价格低 它属于薄型涂料 一次涂刷涂膜较薄 需多次涂刷才能达到规定厚度 该涂料一般要加衬玻璃纤维布或合成纤维加筋毡构成防水层 施工时再配以嵌缝密封膏 以达到较好的防水效果 该涂料适用于工业与民用建筑混凝士基层屋面防水 以沥青珍珠岩为保温层的保温屋面防水 地下混凝土建筑防潮以及旧油毡屋面翻修和刚性自防水屋面的维修等 42 二 高聚物改性防水涂料3 SBS改性沥青防水卷材SBS改性沥青防水涂料是以沥青 橡胶 合成树脂 SBS及表面活性剂等高分子材料组成的一种水乳型弹性沥青防水涂料 该涂料的优点是低温柔韧性好 抗裂性强 粘结性能优良 耐老化性能好 与玻纤布等增强胎体复合 能用于任何复杂的基层 防水性能好 可冷施工作业 是较为理想的中档防水涂料 SBS改性沥青防水涂料适用于复杂基层的防水防潮施工 如厕浴间 地下室 厨房 水池等 特别适合于寒冷地区的防水施工 43 三 合成高分子防水涂料合成高分子防水涂料是以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质 加入其他辅料而配制成的单组分或多组分防水涂料 合成高分子防水涂料的品种很多 常见的有硅酮 氯丁橡胶 聚氯乙烯 聚氨酯 丙烯酸酯 丁基橡胶 氯磺化聚乙烯 偏二氯乙烯等防水涂料 44 三 合成高分子防水涂料1 聚氨酯涂膜防水涂料聚氨酯涂膜防水涂料是由含端异氰酸酯基 NCO 的聚氨酯预聚体 甲组分 和含有多羟基 OH 或胺基 NH2 的固化剂及其他助剂的混合物 乙组分 按一定比例混合所形成的一种反应型涂膜防水涂料 聚氨酯涂膜防水涂料涂膜固化时无体积收缩 具有较大的弹性和延伸率 较好的抗裂性 耐侯性 耐酸碱性 耐老化性 当涂膜厚度为1 5 2 0时 使用年限可在10年以上 而且对各种基材如混凝土 石 砖 木材 金属等均有良好的附着力 45 三 合成高分子防水涂料1 聚氨酯涂膜防水涂料聚氨酯涂膜防水涂料广泛应用于屋面 地下工程 卫生间 游泳池等的防水 也可用于室内隔水层及接缝密封 还可用作金属管道 防腐地坪 防腐池的防腐处理等 46 三 合成高分子防水涂料2 水性丙烯酸酯防水涂料水性丙烯酸酯防水涂料是以高固含量丙烯酸酯共聚乳液为基料 掺加填料 颜料及各种助剂经混练研磨而成的水性单组分防水涂料 这类涂料的最大优点是具有优良的耐侯性 耐热性和耐紫外线性 涂膜柔软 弹性好 能适应基层一定的变形开裂 温度适应性强 在 30 80 范围内性能无大的变化 可以调制成备种色彩 兼有装饰和隔热效果 适用于各类建筑工程的防水及防水层的维修和保护层等 47 三 合成高分子防水涂料3 硅橡胶防水涂料硅橡胶防水涂料是以硅橡胶胶乳以及其他乳液的复合物为主要基料 掺入无机填料及各种助剂配制而成的乳液型防水涂料 通常由1号和2号组成 1号涂布于底层和面层 2号涂布于中间加强层 该类涂料兼有涂膜防水和渗透防水材料两者的优良特性 具有良好的防水性 抗渗透性成膜性 弹性 粘结性 延伸性和耐高低温特性 适应基层变形的能力强 可渗入基底 与基底牢固粘结 成膜速度快 可在潮湿底基层上施工 可刷涂 喷涂或滚涂 硅橡胶防水涂料使用于各类工程尤其是地下工程的防水 防渗和维修工程 48 三 合成高分子防水涂料4 聚氯乙烯防水涂料聚氯乙烯防水涂料是以聚氯乙烯和煤焦油为基料 加入适量的防老剂 增塑剂 稳定剂及乳化剂 以水为分散介质所制成的水乳型防水涂料 施工时一般要铺设玻纤布 聚酯无纺布等胎体进行增强处理 该类防水涂料弹塑性好 耐寒 耐化学腐蚀 耐老化和成品稳定性好 可在潮湿的基层上冷施工 防水层的总造价低 聚氯乙烯防水涂料可用于各种一般工程的防水 防渗及金属管道的防腐工程 49 3 建筑密封材料建筑密封材料也称建筑防水油膏 主要应用在板缝 接头 裂隙 屋面等部位 通常要求建筑密封材料具有良好的粘结性 抗下垂性 不渗水不透气 易于施工 还要求具有良好的弹塑性 能长期经受被粘构件的伸缩和振动 在接缝发生变化时不断裂 剥落 并要有良好的耐老化性能 不受热和紫外线的影响 长期保持密封所需要的粘结性和内聚力等 50 3 建筑密封材料 1 建筑密封材料的组成和分类建筑密封材料的原材料主要为高分子合成材料和各种辅料 与防水涂料十分类似 其生产工艺也相对比较简单 主要包括溶解 混炼 密炼等过程 这里不再一一详述 建筑密封材料的防水效果主要取决于两个方面 一是油膏本身的密封性 憎水性和耐久性等 二是油膏和基材的粘附力 粘附力的大小与密封材料对基材的浸润性 基材的表面性状 粗糙度 清洁度 温度和物理化学性质等 以及施工工艺密切相关 51 3 建筑密封材料建筑密封材料按形态的不同一般可分为不定型密封材料和定型密封材料两大类 不定型密封材料常温下呈膏体状态 定型密封材料是将密封材料按密封工程特殊部位的不同要求制成带 条 方 圆 垫片等形状 定型密封材料按密封机理的不同可分为遇水膨胀型和非遇水膨胀型两类 52 3 建筑密封材料 2 常用建筑密封材料A橡胶沥青油膏橡胶沥青油膏是以石油沥青为基料 加入橡胶改性材料和填充料等经混合加工而成 是一种弹塑性冷施工防水嵌缝密封材料 是目前我国产量最大的品种 它具有良好的防水防潮性能 粘结性好 延伸率高 耐高低温性能好 老化缓慢 适用于各种混凝土屋面 墙板及地下工程的接缝密封等 是一种较好的密封材料 53 2 常用建筑密封材料B聚氯乙烯胶泥聚氯乙烯胶泥是以煤焦油为基料 聚氯乙烯为改性材料 掺人一定量的增塑剂 稳定剂和填料 在130 140 下塑化而形成的热施工嵌缝材料 是目前屋面防水嵌缝中适用较为广泛的一类密封材料 其主要特点是生产工艺简单 原材料来源广 施工方便 具有良好的耐热性 粘结性 弹塑性 防水性以及较好的耐寒性 耐腐蚀性 和耐老化性能 适用于各种工业厂房和民用建筑的屋面防水嵌缝 以及受酸碱腐蚀的屋面防水 也可用于地下管道的密封和卫生间等 54 2 常用建筑密封材料C有机硅建筑密封膏有机硅建筑密封膏是以有机硅橡胶为基料配制成的一类高弹性高档密封膏 有机硅密封膏分为双组分和单组分两种 单组分应用较多 55 2 常用建筑密封材料C有机硅建筑密封膏单组分有机硅建筑密封材料是将有机硅氧烷和硫化剂 填料及其他添加剂混合均匀后作成的单包装产品 装于密闭的容器中备用 施工时包装筒中的密封膏体嵌填于作业缝中 硅橡胶分子链端的官能团在接触空气中的水份后发生缩合反应 从表面开始固化形成橡胶状弹性体 单组分密封膏的特点是使用方便 使用时不需要称量 混合等操作 适宜野外和现场施工时使用 可在0 80 范围内硫化 胶层越厚 硫化越慢 对胶层厚度大于10mm的灌封 一般要添加氧化镁或采用分层灌封来解决 56 9 2灌浆材料 灌浆材料 在压力作用下注入地层 岩石或构筑物的缝隙 孔洞中 达到增加承载能力 防止渗漏及提高构筑物整体性能等效果的流体材料 分固体灌浆材料和化学灌浆材料两大类 57 固体灌浆材料是由固体颗粒和水组成的悬浮液 有粘土浆 水泥浆 水泥粘土浆 水泥粉煤灰浆4种 它取材方便 造价低 施工简单 有较好的防渗或固结能力 但所填缝隙宽度受固体颗粒细度的限制 掺用塑化剂 促凝剂可改善固体灌浆材料的性能 化学灌浆材料是由化学药剂制成的流动性好的液体 能灌入比较细微的缝隙 还能根据需要调节凝结时间 58 常用的有 硅化用灌浆材料 以硅酸钠 水玻璃 为主要原料的化学浆液 用于砂质土 黄土的加固和防渗 环氧树脂灌浆材料 以环氧树脂为主 加入一定比例的固化剂 稀释剂 增韧剂混合而成 用于结构混凝土的补强和裂缝堵漏 59 甲凝 以甲基丙烯酸甲酯 甲基丙烯酸丁酯为主要原料 加入过氧化苯甲酰 二甲基苯胺和对甲苯亚磺酸组成的一种低粘度灌浆材料 用于大坝 油管 船坞和基础等混凝土的补强和堵漏 丙凝 以丙烯酰胺为基料 以甲醛 过硫酸胺 三乙醇胺 硫酸亚铁 铁氰化钾为助剂 将氧化材料和其他材料分别配制成两种溶液 按一定比例同时灌注 主要用于防渗堵漏工程 氰凝 由异氰酸酯 聚醚和促进剂配制而成 用于地下工程的渗漏缝处理 60 建筑中习惯上把用于控制室内热量外流的材料叫做保温材料 把防止室外热量进入室内的材料叫做隔热材料 保温 隔热材料统称为绝热材料 9 3绝热材料 61 9 3绝热材料建筑物中起保温 隔热作用的材料 称为绝热材料 主要用于墙体及屋顶 热工设备及管道 冷藏设备及冷藏库等工程或冬季施工等 合理使用建筑绝热材料对建筑节能具有重要意义 62 导热性指材料传递热量的能力 材料的导热能力用导热系数表示 导热系数的物理意义为 在稳定传热条件下 当材料层单位厚度内的温差为1 时 在1h内通过1m2表面积的热量 材料导热系数越大 导热性能越好 工程上将导热系数 0 23W m K的材料称为绝热材料 63 1 绝热材料的作用原理根据传热机理的不同 传热的基本方式分为导热 对流和辐射三种 建筑材料的传热主要是靠导热 由于建筑材料内部孔隙中含有空气和水分 所以同时还有对流和热辐射存在 只是所占比例较小 故在材料热工计算时 一般不予考虑 常用绝热材料有多孔型 纤维型和反射型 绝热机理如下 64 一 多孔型当热量Q从高温面向低温面传递时 在未碰到气孔之前 传热过程为固相导热 在碰到气孔后 一条路线仍然是通过固相传递 但其传热方向发生变化 传热路线长度大大增加 从而使传递速度减小 另一条路线是通过气孔内气体的传热 由于在常温下密闭空气对流和辐射传热在总的传热中所占比例很小 故以气孔中气体的导热为主 但由于密闭空气的导热系数很小 0 023W m K 远远小于固体的导热系数 故热量通过气孔传递的阻力较大 从而传热速度大为减缓 这就是含有大量气孔的材料能起绝热作用的原因 65 二 纤维型纤维型绝热材料的绝热机理基本上和多孔材料的情况相似 见图所示 值得注意的是 传热方向和纤维方向垂直时绝热性好 66 三 反射型当外来的热辐射能量投射到物体上时 通常一部分能量会被反射掉 另一部分能量被吸收 一般建筑材料都不能被热射线穿透 故透射部分忽略不计 根据能量守恒原理 反射的能量越多 则吸收的能量就越少 所以 利用某些材料对热辐射的反射作用也可以起到绝热作用 67 2 影响材料绝热性能的因素 1 材料的物质构成材料的导热系数受到自身组成物质的化学组成和分子结构的影响 一般说来 金属导热系数最大 非金属次之 液体较小 对于同 种材料 内部结构不同 导热系数差别很大 一般情况下 结晶结构的最大 微晶体结构的次之 玻璃体结构的最小 68 2 影响材料绝热性能的因素 2 孔隙率和孔隙特征由于固体物质的导热系数比空气的导热系数大得多 因此 一般来说 材料的孔隙率越大 导热系数就越小 材料的导热系数还与孔隙大小 分布 形状及连通状况有关 在孔隙率相同的条什下 孔隙尺寸越大 导热系数越大 相互连通孔比封闭孔导热性要高 对于表观密度很小的材料 特别是纤维状材料 如超细玻璃纤维 当其表观密度低于某一极限值时 导热系数反而会增大 69 3 影响材料绝热性能的因素 3 温度材料的导热系数随温度的升高而增大 因为温度升高 材料中固体分子的热运动增强 同时 材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加 4 湿度材料受潮后 因为水的导热系数比空气的导热系数要大约20倍 会使其导热系数增大 若水结冰 则由于冰的导热系数约为空气导热系数的80倍 从而使材料的导热系数增加更多 在应用时绝热材料必须注意防水避潮 70 3 影响材料绝热性能的因素 5 热流方向纤维状材料的热流方向与纤维排列方向垂直时的导热系数要远小于平行时的导热系数 这是因为前者可对空气的对流起有效的阻止作用 对于常用绝热材料 上述各项因素中以孔隙率和湿度的影响最大 选用绝热材料时 通常要求绝热材料的导热系数不宜大于0 23W m K 表观密度不宜大于600kg m3 块状材料抗压强度不小于0 3MPa 材料的温度稳定性应高于实际使用温度 71 影响材料导热系数的因素有 材料组成 材料的导热系数由大到小为 金属材料 无机非金属材料 有机材料 微观结构 相同组成的材料 结晶结构的导热系数最大 微晶结构次之 玻璃体结构最小 如水淬矿渣就是一种较好的绝热材料 孔隙率 孔隙率越大 材料导热系数越小 孔隙特征 在孔隙相同时 孔径越大 孔隙间连通越多 导热系数越大 72 影响材料导热系数的因素有 含水率 由于水的导热系数 0 58W m K 远大于空气 故材料含水率增加后其导热系数将明显增加 若受冻 冰 2 33W m K 则导热能力更大 绝热材料除应具有较小的导热系数外 还应具有适宜的或一定的强度 抗冻性 耐水性 防火性 耐热性和耐低温性 耐腐蚀性 有时还需具有较小的吸湿性或吸水性等 室内外之间的热交换除了通过材料的传导传热方式外 辐射传热也是一种重要的传热方式 铝箔等金属薄膜 由于具有很强的反射能力 具有隔绝辐射传热的作用 因而也是理想的绝热材料 73 3 常用绝热材料及其性能 1 无机绝热材料常用无机绝热材料 多孔轻质类无机绝热材料纤维状无机绝热材料泡沫状无机绝热材料 74 多孔轻质类无机绝热材料蛭石是一种有代表性的多孔轻质类无机绝热材料 它主要含复杂的镁 铁含水铝硅酸盐矿物 由云母类矿物经风化而成 具有层状结构 将天然蛭石经破碎 预热后快速通过煅烧带可使蛭石膨胀20 30倍 膨胀蛭石的导热系数约为0 046 0 070W m K 可在1000 的高温下使用 主要用于建筑夹层 但需注意防潮 膨胀蛭石也可用水泥 水玻璃等胶结材胶结成板 用作板壁绝热 但导热系数值比松散状要大 一般为0 08 0 10W m K 75 纤维状无机绝热材料A 矿物棉岩棉和矿渣棉统称矿物棉 由熔融的岩石经喷吹制成的纤维材料称为岩棉 由熔融矿渣经喷吹制成的纤维材料称为矿渣棉 将矿物棉与有机胶结剂结合可以制成矿棉板 毡 管壳等制品 其堆积密度约为45 150kg m3 导热系数约为0 049 0 044W m K 由于低堆积密度的矿棉内空气可发生对流而导热 因而 堆积密度低的矿物棉导热系数反而略高 最高使用温度约为600 矿棉也可制成粒状棉用作填充材料 其缺点是吸水性大 弹性小 76 纤维状无机绝热材料B 玻璃纤维玻璃纤维一般分为长纤维和短纤维 短纤维相互纵横交错在一起 构成了多孔结构的玻璃棉 常用于作绝热材料 玻璃棉堆积密度约45 150kg m3 导热系数约为0 041 0 035W m K 玻璃纤维制品的纤维直径对其导热系数有较大影响 导热系数随纤维直径增大而增加 以玻璃纤维为主要原料的保温隔热制品主要有 沥青玻璃棉毡和酚醛玻璃棉板 以及各种玻璃毡 玻璃毯等 通常用于房屋建筑的墙体保温层 77 泡沫状无机绝热材料A 泡沫玻璃泡沫玻璃是用玻璃细粉和发泡剂 石灰石 碳化钙和焦炭 经粉磨 混合 装模 煅烧 800 左右 而得到的多孔材料 泡沫玻璃导热系数小 抗压强度高 抗冻性好 耐久性好 并且对水分 水蒸汽和其它气体具有不渗透性 还容易进行机械加工 可锯 钻 车及打钉等 表观密度为150 200kg m3的泡沫玻璃 其导热系数约为0 042 0 048W m K 抗压强度达0 55 0 16MPa 泡沫玻璃作为绝热材料在建筑上主要用于保温墙体 地板 天花板及屋顶保温 可用于寒冷地区建筑低层的建筑物 78 泡沫状无机绝热材料B 多孔混凝土多孔混凝土是指具有大量均匀分布 直径小于2mm的封闭气孔的轻质混凝土 主要有泡沫混凝土和加气混凝土 随着表观密度减小 多孔混凝土的绝热效果而增加 但强度下降 79 2 有机绝热材料常用有机绝热材料 泡沫塑料硬质泡沫橡胶 泡沫塑料是以各种树脂为基料 加入各种辅助料经加热发泡制得的轻质保温材料 泡沫塑料目前广泛用作建筑上的保温隔音材料 其表观密度很小 隔热性能好 加工使用方便 常用的泡沫塑料有聚苯乙烯泡沫塑料 脲醛泡沫塑料 聚氨酯泡沫塑料 聚氯乙烯泡沫塑料 泡沫酚醛塑料等 80 聚苯乙烯泡沫塑料板是由优质的可发性聚苯乙烯发泡技术生产线发泡 熟化 成型 养护 节割等工艺 采用最先进的科学配方 以高压聚乙烯 阻燃剂 发泡剂 交联剂等多种原料共混加工而成的产品 该产品具有质轻 保温隔热 吸水性小 耐低温等优点 适用于冷库保温 彩钢板夹心 隔热 地板采暖 外墙保温等多种用途 由于泡沫板材强度高 特别适用于旧楼改造加层及底层建筑的承重墙 地面和屋面使用 由于运输和施工方便 自重轻 可用于构建临时用房及基础不好的如沙地 软基础等地区的建筑使用 可用于机械 仪表 电器 陶瓷制品的产包装及管道的保温 81 聚氯乙烯泡沫塑料 以聚氯乙烯树脂或其共聚物为主要成分的泡沫塑料 分为硬质和软质两种 硬质聚氯乙烯泡沫塑料一般为闭孔结构 呈白色 具有一定的强度 密度小 45 220kg m3 导热系数低 0 043W m K 不吸水 耐酸碱 耐油 难燃 常加工成板材 在建筑上用作绝热 吸声 防震材料 软质聚氯乙烯泡沫塑料有开孔和闭孔两种结构 开孔的吸声作用更好 软质聚氯乙烯泡沫塑料密度一般更小 10kg m3 有多种颜色 除在建筑上用作吸声 绝热 防震材料外 多用于坐垫等生活设施 在家具 汽车等领域广泛使用 82 通常以氰酸盐与多元醇为原料 在有适当触媒剂存在时 就可反应而成为泡沫塑料 一般可用二氧化碳和二氯甲烷碳氟化合物作为发泡剂 这种泡沫塑料的硬度变化大 有弹性 聚氨基甲酸酯泡沫塑料 83 聚氨基甲酸酯 是分子结构中含有 NHCOO 单元的高分子化合物 该单元由异氰酸基和羟基反应而成 反应式如下 N C O HO NH COO 聚氨酯的发现 20世纪30年代 德国OttoBayer首先合成了PU 在1950年前后 PU作为纺织整理剂在欧洲出现 但大多为溶剂型产品用于干式涂层整理 20世纪60年代 由于人们环保意识的增强和政府环保法规的出台 水系PU涂层应运而生 70年代以后 水系PU涂层迅速发展 PU涂层织物已广泛应用 80年代以来 PU的研究和应用技术出现了突破性进展 与国外相比 国内关于PU纺织品整理剂的研究较晚 84 硬质泡沫橡胶 硬质泡沫橡胶用化学发泡法制成 特点是导热系数小而强度大 硬质泡沫橡胶的表观密度在0 064 0 12g cm3之间 表观密度越小 保温性能越好 但强度越低 硬质泡沫橡胶的抗碱和盐的侵蚀能力较强 但强的无机酸及有机酸对它有侵蚀作用 它不溶于醇等弱溶剂 但易被某些强有机溶剂软化溶解 硬质泡沫橡胶为热塑性材料 耐热性不好 在65 左右开始软化 硬质泡沫橡胶有良好的低温性能 低温下强度较高且较好的体积稳定性 可用于冷冻库 85 9 4吸声隔声材料1 吸声材料吸声材料是一种能在较大程度上吸收由空气传递的声波能量的建筑材料 为了改善声波在室内传播的质量 保持良好的音响效果和减少噪音的危害 在音乐厅 影剧院 大会堂 播音室及噪音大的工厂车间等室内的墙面 地面 顶棚等部位 应选用适当的吸声材料 86 1 吸声材料的性能要求吸声材料的吸声性能以吸声系数表示 当声波遇到材料表面时 一部分被反射 另一部分穿透材料 其余的声能转化为热能而被吸收 被材料吸收的声能E 包括部分穿透材料的声能在内 与原先传递给材料的全部声能E0之比 是评定材料吸声性能好坏的主要指标 称为吸声系数 用公式表示如下 87 假如入射声能的60 被吸收 40 被反射 则该材料的的吸声系数就等于0 6 当入射声能100 被吸收而无反射时 吸声系数等于1 当门窗开启时 吸声系数相当于1 一般材料的吸声系数在0 1之间 88 材料的吸声性能除了与材料本身性质 厚度及材料表面状况 有无空气层及空气层的厚度 有关外 还与声波的入射角及频率有关 因此 吸声系数用声音从各个方向入射的平均值表示 并应指出是对哪一频率的吸收 一般而言 材料内部开放连通的气孔越多 吸声性能越好 同一材料 对于高 中 低不同频率的吸声系数不同 为了全面反映材料的吸声性能 规定取125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz等6个频率的吸声系数来表示材料的吸声特性 89 例如 材料对某一频率的吸声系数为a 材料的面积为A 则其吸声总量等于aA 吸声单位 任何材料对声音都能吸收 只是吸收程度有很大的不同 通常对上述6个频率的平均吸声系数大于0 2的材料 认为是吸声材料 90 吸声机理是声波进入材料内部互相贯通的孔隙 受到空气分子及孔壁的摩擦和粘滞阻力 以及使细小纤维作机械振动 从而使声能转化为热能 吸声材料大多为疏松多孔的材料 如矿渣棉 毯子等 多孔性吸声材料的吸声系数 一般从低频到高频逐渐增大 故对高频和中频的吸声效果较好 91 2 吸声材料的种类及使用要点1 多孔吸声材料 多孔性吸声材料是比较常用的一种吸声材料 它具有良好的中高频吸声性能 多孔性吸声材料具有大量的内外连通微孔 通气性良好 当声波入射到材料表面时 声波很快地顺着微孔进入材料内部 引起孔隙内的空气振动 由于摩擦 空气粘滞阻力和材料内部的热传导作用 使相当一部分声能转化为热能而被吸收 材料吸声性能与材料的表观密度和内部构造有关 在建筑装修中 吸声材料的厚度 材料背后空气层以及材料孔隙特征等 对吸声性能均有较大影响 92 2 薄板振动吸声结构薄板振动吸声结构的特点是具有低频吸声特性 同时还有助于声波的扩散 建筑中常用胶合板 薄木板 硬质纤维板 石膏板 石棉水泥板或金属板等 把它们固定在墙或顶棚的龙骨上 并在背后留有空气层 即成薄板振动吸声结构 薄板振动结构是在声波作用下发生振动 薄板振动时由于板内部和龙骨之间出现摩擦损耗 使声能转变为机械振动 而起吸声作用 由于低频声波比高频声波容易激起薄板振动 所以薄板振动吸声结构具有低频声波吸声特性 土木工程中常用的薄板振动吸声结构的共振频率约在80 300Hz之间 在此共振频率附近的吸声系数最大 约为0 2 0 5 而在其他共振频率附近的吸声系数就较低 93 3 共振吸声结构共振吸声结构具有密闭的空腔和较小的开口孔隙 很像个瓶子 当瓶腔内空气收到外力激荡 会按一定的频率振动 就是共振吸声器 每个独立的共振吸声器都有一个共振频率 在其共振频率附近 由于颈部空气分子在声波的作用下象活塞一样进行往复运动 因摩擦而消耗声能 若在腔口蒙一层细布或疏松的棉絮 可以加宽共振频率范围和提高吸声量 为了获得较宽频率带的吸声性能 常采用组合共振吸声结构或穿孔板组合共振吸声结构 94 4 穿孔板组合共振吸声结构穿孔板组合共振吸声结构具有适合中频的吸声特性 这种吸声结构与单独的共振吸声器相似 可看作是多个单独共振吸声器并联而成 穿孔板厚度 穿孔率 孔径 孔距 背后空气层厚度以及是否填充多孔吸声材料等 都直接影响吸声结构的吸声性能 这种吸声结构由穿孔的胶合板 硬质纤维板 石膏板 石棉水泥板 铝合板 薄钢板等 固定在龙骨上 并在背后设置空气层而构成 这种吸声材料在建筑中使用比较普遍 95 5 柔性吸声结构具有密闭气孔和一定弹性的材料 如聚氯乙稀泡沫塑料 表面仍为多孔材料 但因其有密闭气孔 声波引起的空气振动不是直接传递至材料内部 只能相应的产生振动 在振动过程中由于克服材料内部的摩擦而消耗声能 引起声波衰减 这种材料的吸声特性是在一定的频率范围内出现一个或多个吸收频率 9