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第十章防水材料 10 1概述 10 2沥青 10 3防水卷材 习题 本章重点 1 了解产源不同的两类沥青的分类 2 了解石油沥青的主要技术性质及用途和沥青的标识 3 熟悉防水卷材 防水涂料 建筑密封材料的分类 10 4防水涂料 10 5建筑密封材料 10 1概述 防水材料是指防止雨水 地下水 其他水分及湿气渗透侵入建筑物的材料 按所用的主要原料不同 防水材料可分为沥青类 高分子类 金属类 无机类 无机有机复合类 10 2沥青 沥青材料的定义 沥青是一种有机胶凝材料 常温下呈黑色或黑褐色的固体 半固体或粘稠性液体 有良好的憎水性 粘结性和可塑性 能抗冲击荷载的作用 对酸碱盐等化学物质有较强的抗侵蚀能力 在交通 建筑 水利等工程中 广泛用作路面 防潮 防水和防潮材料 分类 沥青材料是含沥青质材料的总称 1 地沥青 天然沥青 石油沥青2 焦油沥青 页岩沥青 木沥青 煤沥青 沥青建筑材料沥青材料一般情况下却很少单独使用 在工程上使用的沥青必需具有一定的物理性质 如在低温条件下应有弹性和塑性 在高温条件下要有足够的强度和稳定性 在加工和使用时具有抗 老化 能力 与各种骨料和结构表面有较强的粘附力 以及对构件变形的适应性和抗疲劳性等 因此在工程上使用的沥青材料通常都是改性沥青和沥青混合料 一 改性沥青改性沥青是指按工程需要的物理特性 对沥青材料进行人工改造 使其满足工程要求的沥青材料 改性方法通常有掺配法 填充 乳化 1 液体沥青2 乳化沥青3 填充料改性沥青 二 沥青混合料沥青混合料是沥青与级配合适的矿物质材料拌和均匀配制成建筑沥青材料 常见的沥青混合料有沥青混凝土 沥青砂浆 沥青胶 又称玛碲脂 及沥青嵌缝油膏等 主要用于铺路 水工防渗及建筑防水 1 沥青胶2 沥青混凝土及沥青砂浆 一 石油沥青的组分 石油沥青是由许多高分子碳氢化合物及其非金属 主要为氧 硫 氮等 衍生物组成的复杂混合物 它是石油中分子量最大 组成和结构是为复杂的部分 化学组分分析就是将沥青分离为物理化学性质相近 而且与沥青性质又有一定联系的几个组 石油沥青的化学组分有三组分和四组分两种分析法 石油沥青三组分分析法 油分 树脂 沥青胶质 沥青质 四组分分析法 饱和分 芳香分 胶质和沥青质 1 油分 淡黄色至红褐色的油状液体 是沥青中分子量最小和密度最小的组分 在170 较长时间加热时会挥发 能溶于多种有机溶剂 但不溶于酒精 赋予沥青以流动性 但含量多时 降低温度稳定性 2 树脂质黄色至黑褐色稠状半固体物质 树脂中绝大部分属于中性树脂 中性树脂能溶于三氯甲烷 汽油和苯等有机溶剂 难溶于酒精和丙酮 中性树脂含量越多 石油沥青的延度和粘结力等性能越好 赋予沥青以粘接性 塑性 3 沥青质深褐色至黑色固体 不溶于酒精 正戊烷 溶于三氯甲烷 二硫化碳 染色力强 对光的敏感性强 感光后就不能溶解 决定石油沥青的温度敏感性和粘性 其含量越多 则软化点越高 粘性越大 越硬脆 石油沥青的胶体结构 油分和树脂可互溶 树脂能浸润沥青质颗粒 而在其表面形成薄膜 从而构成以沥青质为核心 周围吸附部分树脂和油分分子 构成胶团 而无数胶团分散在油分中形成胶体结构 1 沥青质2 胶质3 油分溶胶型沥青胶体 根据沥青的组分含量和化学结构 胶体结构可分为 溶胶型结构 油分 树脂较多 沥青质含量较少 是高度分散的胶体结构 流动性 塑性较好 愈合力较强 但温度敏感性高 如液体沥青 凝胶型结构 油分 树脂较少 沥青质含量很多 形成立体网状结构 弹性 粘性高 温度敏感性低 愈合力差 流动性和塑性低 如氧化沥青 1 沥青质2 胶质3 油分 溶 凝胶型结构 沥青质和树脂含量适量 形成一种介于溶胶与凝胶形质之间的溶 凝胶结构 性质介于溶胶型结构和凝胶型结构之间 如道路沥青 1 沥青质2 胶质3 油分 二 石油沥青的技术性质 1 粘滞性 2 塑性 3 温度敏感性 4 大气稳定性 1 粘滞性 沥青材料抵抗外力作用下发生粘性变形的能力 粘滞性可用动力粘度或运动粘度来表征 表示沥青的粘滞性的指标 1 针入度 液态石油沥青 2 标准粘度 固体 半固体 针入度 以标准针在一定的荷载 时间及温度及规定的时间下 垂直插入沥青的深度 0 1mm 来表示 针入度测定条件P 25 100g 5s 表示实验温度为25 标准针重100g 贯入时间5s 标准粘度 温度在20 25 30 的沥青试件经过直径 3 5 10mm 小孔流出50ml沥青所经历的时间 秒数 为标准粘度 标准粘度可表示为 d表示小孔直径 t为试样温度 T为标准粘度值 如 2 塑性 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形状的性质 用延伸度 延度 表示 温度为 标准试件以一定拉伸速度延伸 试件拉断时延伸的长度为延度 计 3 温度敏感性 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能 用软化点 软表示 沥青注入标准铜环内制成试件 并在中央放一钢球 置于水中 以5 min的速度加热 沥青软化下垂至规定距离时的水温 为软化点 温度稳定性是沥青粘度受温度变化影响的程度 温度稳定性差的沥青对温度变化反应敏感 玻璃态高弹态粘流态 温降 温升 t脆 t软 另外 沥青的脆化点是反映温度敏感性的另一指标 该指标主要反映沥青的低温变形能力 实际应用中 希望沥青具有高软化点和低脆化点 4 大气稳定性 沥青在热 阳光 氧气和潮湿等大气因素的长期综合作用下抵抗老化的性能 也是沥青材料的耐久性 沥青的大气稳定性以 蒸发减量 蒸发损失和 针入度变化 针入度比来评定 蒸发损失越小 针入度比越大 则表明沥青的大气稳定性越好 将沥青试样灌于平底金属皿内 把试样放入烘箱内 在163 温度下加热5小时 测定加热前后沥青试样质量和针入度的变化 5 其他性质 粘附性是指沥青与骨料粘结在一起的抗剥离能力 粘附性好的沥青与骨料的粘结牢固 不易在骨料表面与沥青间产生剥离现象 溶解度是指石油沥青在溶剂中 苯或二硫化碳 可溶部分质量占全部质量的百分率 它用来确定沥青中有害杂质的含量 闪点是指石油沥青在规定的条件下 加热产生的挥发性可燃气体和空气的混合物达到初次闪火时的温度 又常称着火点 达到着火点温度的沥青 若温度再度上升与火接触产生火焰 并能持续燃烧5s以上 这个开始燃烧的温度就称为燃点 三 石油沥青的分类及选用 一 石油沥青的分类 工程建设中常用的石油沥青分为 道路石油沥青 建筑石油沥青 普通石油沥青 石油沥青的技术指标包括 针入度 延度 软化点 溶解度 蒸发损失 闪点等 同一品牌的石油沥青 牌号越高 则其针入度越大 脆性越小 延度越大 塑性越好 软化点越低 温度敏感性越大 道路石油沥青的技术指标要求 二 石油沥青的选用 石油沥青应根据工程性质与要求 房屋 防腐 道路 使用部位 环境条件选用 在满足使用的前提下 应选用牌号较大的石油沥青 以保证使用寿命较长 道路石油沥青多用于配制沥青砂浆 沥青混凝土 用于道路路面 车间地面等 道路石油沥青在水利工程中还可作密封材料和粘结剂以及沥青涂料等 建筑石油沥青针入度较小 粘性较大 软化点较高 耐热性较好 但延伸度较小 塑性较小 主要用作制造油毡 油毡的粘结剂 防水涂料和沥青嵌缝膏 它们绝大部分用于屋面及地下防水 沟槽防水 防腐蚀及管道防腐等工程 10 3防水卷材 防水卷材是一种片状防水材料 根据其主要防水组成材料可分为 沥青防水卷材 高聚物改性防水卷材 合成高分子防水卷材 一 沥青防水卷材 一 石油沥青纸胎油毡 石油沥青纸胎油毡 简称油毡 系采用低软化点石油沥青浸渍原纸 然后用高软化点石油沥青涂盖油纸两面 再涂或撒上隔离材料所制成的一种纸胎卷材 沥青防水卷材是将纸胎 石棉布或麻布等浸涂沥青而成 油毡按所用隔离材料分为粉状面油毡和片状面油毡两个品种 表示为 粉毡 与 片毡 油毡按原纸1m2的质量克数分为200号 350号和500号三种标号 按浸涂材料总量和物理性质分为合格品 一等品 优等品三个等级 200号油毡适用于简易防水 临时性建筑防水 建筑防潮及包装等 350号和500号粉面油毡适用于屋面 地面 水利等工程的多层防水 片状面油毡用于单层防水 二 石油沥青玻璃布油毡 石油沥青玻璃布油毡是以纤维玻璃布为胎基 用石油沥青浸涂其两面 并撒布粉状隔离材料所制成的 玻璃布油毡的柔度大优于纸胎油毡 能耐霉菌腐蚀 适用于铺设地下防水 防腐层 三 石油沥青玻璃纤维胎油毡 石油沥青玻璃纤维胎油毡以玻璃纤维薄毡为胎基 用石油沥青浸涂其两面 表面涂撒矿物材料或覆盖聚乙烯膜为隔离材料所制成的 玻纤油毡按上表面材料分为膜面 粉面和砂面三个品种 根据油毡10m2标称重量 kg 分为15 25 35三个标号 15号玻纤油毡用于一般建筑的多层防水 25 35号适用于屋面 地下 水利等工程的多层防水 其中35号采用热熔法施工用于多层 或单层 防水 四 铝箔面油毡 铝箔面油毡采用玻纤毡为胎基 浸涂氧化沥青 在其表面用压纹铝箔贴面 底面撒以细颗粒矿物材料或覆盖聚乙烯膜 所制成的一种具有热放射和装饰功能的防水卷材 油毡宽幅1000mm 按每卷标称质量 kg 分为30号 40号2种标号 按物理性能分为优等品 A 一等品 B 合格品 C 3个等级 30号油毡适用于多层防水工程的面层 40号油毡适用于单层或多层防水工程的面层 二 改性沥青防水卷材 一 弹性体改性沥青防水卷材 SBS卷材 用热塑性弹性体SBS改性沥青浸渍胎体的防水卷材 是一种弹性体改性沥青防水卷材 弹性体改性沥青防水卷材特别适用于严寒地区和结构变形频率较高的防水工程 二 塑性体改性沥青防水卷材 APP卷材 用热塑性塑料APP改性沥青浸渍胎体的防水卷材 是一种塑性体改性沥青防水卷材 塑性体改性沥青防水卷材特别适用于高温及日晒较强的屋面工程 三 合成高分子防水卷材 合成高分子防水卷材是以合成橡胶 合成树脂或两者混合体为基料 加入适量化学助剂及填料 经混炼 压延或挤出等工序加工而制成的可卷曲的片状防水材料 这种卷材具有拉伸强度高和抗撕裂强度高 断裂伸长率大 耐耐热性好 低温柔性好 耐腐蚀 耐老化及可冷施工等优越的性能 主要有橡胶系防水卷材 塑料系防水卷材和橡胶塑料共混系防水卷材 10 4防水涂料 防水涂料是以高分子合成材料 沥青等为主体 在常温下呈无定型物态或半流态 经涂布能在结构物表面结成坚韧防水膜的物料的总称 防水涂料按液态类型可分为溶剂型 水乳型和反应型3种 按成膜物质的主要成分分为沥青类 高聚物改性沥青类和合成高分子类 一 沥青类防水涂料 一 冷底子油 冷底子油是用有机溶剂 汽油 煤油 轻柴油 苯等 与沥青溶合后制成的一种胶体溶液 它具有粘度小 流动性好的特点 可在常温下涂刷于材料 混凝土 砂浆或木材 基面上 作为结合层提高了底层与其他防水材料的粘结能力 在常温下使用且用作防水层的底层 故称为冷底子油 冷底子油配制方法有热配法和冷配法两种 热配法是将沥青加热到180 200 脱水后冷却至130 140 并加入溶剂量为10 的煤油 待温度降至约70 时 再加入余下的溶剂 汽油 搅拌均匀而成 冷配法是将沥青打碎成小块后 按重量比加入溶剂中 不停搅拌至沥青全部溶化为止 二 沥青胶 沥青胶是在沥青中掺人适量的矿质粉料或再掺人部分纤维状填料配制成的胶体材料 常用的矿物填充料主要有滑石粉 石灰石粉和石棉等 沥青胶以耐热度大小将沥青胶划分为S 60 S 65 S 70 S 75 S 80 S 85六个标号 三 水乳型沥青防水涂料 沥青乳液是以沥青极微小的颗粒稳定地分散悬浮在水中形成的沥青乳胶体 沥青乳液是借助于乳化剂作用 在机械强力搅拌下 将溶化的沥青分散而制成的 沥青乳液的特点是 可在常温下进行涂刷或喷涂 可在较潮湿的基层上施工 具有无毒 无臭 不燃 干燥较快的特点 不使用有机溶剂 费用较低 施工效率高 不易储存 二 高聚物改性沥青防水涂料 高聚物改性沥青防水涂料一般是采用再生橡胶 合成橡胶 SBS聚合物对沥青改性而制成的水乳型或溶剂型防水涂料 其低温柔性和抗裂性显著提高 一 氯丁橡胶改性沥青防水涂料以氯丁橡胶为改性剂 汽油为溶剂 加入填料 防老化剂等制成 二 再生橡胶改性沥青防水涂料以再生橡胶为改性剂 汽油为溶剂 添加其他填料 如滑石粉等 与沥青加热搅拌而成 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 再加入其他添加剂制成的单组分或多组分防水涂料 1 聚氨酯防水涂料聚氨酯防水涂料是一种双组分反应型防水涂料 甲组分为聚氨酯 乙组分为固化剂 加上其他添加剂 按比例配合均匀涂于基层后 在常温下即能交联固化 形成较厚的防水涂膜 2 硅橡胶防水涂料硅橡胶防水涂料是以硅橡胶乳液和其他高分子乳液配制而成复合乳液作为成膜物质 加上其他添加剂制得的乳液型防水涂料 具有良好的防水性 粘结性 延伸性和弹性 耐高温和低温性 3 丙烯酸酯防水涂料以丙烯酸酯乳液为成膜物质 合成橡胶乳液为改性剂 加入其他添加剂配制而成 合成高分子防水涂料适用于 级防水等级的屋面防水工程 地下室 水池和卫生间的防水工程 以及重要的道路 水利 化工等工程中的防水工程 10 5建筑密封材料 密封材料是嵌入接缝缝隙中 能承受接缝位移 达到气密 气密的目的 并能延长建筑物的使用寿命 提高绝热保温 隔声性能 一