第六章_建筑防水密封材料

1、 建筑防水密封材料 分类与性能建筑防水用密封材料主要用于建筑物人为设置的伸缩缝、沉降缝、建筑结构节点、构件间的结合部、门窗框四周、玻璃镶嵌部等，能起到气密性和水密性作用的材料。只要用于建筑物面、地下工程、幕墙装饰工程及其它部位的嵌缝密封防水，起到防水、防尘、隔音、保温等功能。近年来，随着人们对建筑工程质量和日常使用安全的高度重视，已成为各类建筑不可缺少的功能材料。建筑防水密封材料品种繁多，可分为不定型和定型密封材料两大类，前者指膏糊状材料，如PVC油膏、PVC胶泥、沥青油膏、丙烯酸、氯丁、丁基密封腻子、氯磺化聚乙烯、聚硫、硅酮、聚氨酯等，后者指根据工程要求制成的带、条、垫状的密封材料，如止水带

2、、止水条、防水垫、遇水自膨胀橡胶等。通常所说的密封材料是指不定型材料。近年来，随着化工建材的不断发展，建筑防水密封材料的品种不断增多，除传统的塑料防水油膏、橡胶沥青防水油膏、桐油沥青防水油膏外，出现了性能优异的高分子嵌缝密封材料，如丙烯酸密封膏、聚硫密封材料、聚氨酯密封材料、硅酮密封材料等。这些已成为建设部推荐的新型防水密封材料。防水密封材料分类如下：丁基橡胶改性沥青密封膏聚合物改性沥青类SBS改性沥青密封膏 再生胶改性沥青密封膏 防水密封材料 硅酮密封膏 聚氨酯密封膏 橡胶型聚硫密封膏 合成高分子类 氯磺化聚乙烯密封膏 丁基密封膏 树脂型水性丙烯酸酯密封膏密封材料应满足下列要求：(1)水密性

3、和气密性建筑防水密封材料首先必须具备优异的水密性和气密性，以保证其防水作用。(2)粘着性 要确保结合部位具有可靠的水密性和气密性，密封材料要牢固地粘结在结合部的表面，不能出现缝隙。(3)耐久性密封材料在大气中能经受一年四季的风吹日晒、雨雪冻融等恶劣环境条件的考验。许多高分子材料在紫外线、臭氧、微生物、酸、碱等环境中要抗老化，此外还要承受强风、地震及气温和日照变化而产生的构件变形及变位的外力作用。要求密封材料在这些因素作用下仍然保持良好的气密性和水密性，这就要求密封材料必须经受住长期压缩拉伸震动疲劳作用，必须具备一定的拉伸压缩循环型、弹塑性和粘结性，在恶劣的使役环境中不能产生急剧的变质和损伤，因

4、此，耐久性是建筑防水密封材料的重要性能。(4)无污染性在建筑物经常看到由于密封材料的原因引起结合部周围出现发黑的现象，损坏了建筑物的美观。在这种情况下，即使防水密封材料的防水功能再好，也是失败的。因此，要做到长时间使用不产生明显的污染，选用防水密封材料和应用中的维护管理都是很重要的。 聚合物改性沥青类密封材料 主要配制材料(1)聚合物改性沥青聚合物沥青是其密封材料的主要成份，起着水密性、气密性的重要作用。要求聚合物沥青具有良好的粘结性、弹塑性、耐热性、能适应接缝位移的变形性。在聚合物沥青密封材料中，要求聚合物沥青同成膜剂、软化剂有较好的相容性，在气温剧烈变化条件下能保持良好的防水作用。在高温环

5、境中，密封材料在接缝处不发生滑动和流淌，在低温条件下，柔韧性好，不脆裂，同时具有一定的耐久性。作为胶粘剂的聚合物沥青要求其粘结强度高，在高温下不流淌，被粘材料不下滑；在低温条件下不脆裂，要有一定的柔性，抗疲劳性能良好，抗剪切力要高。常用的聚合物沥青有：SBS橡胶沥青、丁基橡胶沥青、氯丁橡胶沥青、无规聚丙烯(APP)沥青、聚氨酯煤焦油、氯磺化聚乙烯煤焦油、聚硫橡胶沥青、再生橡胶沥青、丁苯橡胶沥青、天然橡胶沥青、聚氯乙烯煤焦油。(2)软化剂软化剂的主要作用是增加聚合物沥青的可塑性、柔韧性、粘弹性，增加沥青胶体结构的分散性，使沥青质分开，能够保护或恢复树脂质的胶溶作用，同时，使聚合物沥青的网状结构摊

6、开，使沥青质和聚合物呈高度分散状态，从而增加沥青质、聚合物分子间的距离，减少了沥青质或聚合物分子之间的作用力，增加了密封材料的弹塑性，更加适应接缝之间的位移变化。软化剂的加入，也增加了矿物质填料颗粒在密封材料中的润滑性，使矿物填充材料容易流动。软化剂应与聚合物沥青有较好的相容性，沸点高、挥发性小、迁移性低、耐寒、耐热、稳定性好，耐光性能优良，能使密封材料长期保持粘结性、感温性和抗氧化性，调整密封材料的稠度和下垂值，增加同基层的浸润性和粘结力等。在聚合物沥青密封材料配制中常用的软化剂主要有：石油系软化剂、煤油系软化剂、松焦油系软化剂和脂肪系软化剂。石油系软化剂是石油加工过程中得到的产物，其特点是

7、沸点高。主要包括：机械油、变压器油、重油、凡士林、芳烃油、环烷烃油、三线油、六线油等。在聚合物沥青密封材料中多选用中质和重质的机械有，该油具有沸点高，不易挥发、不易老化等性能。可改善施工的和易性，降低沥青软化点，增加沥青的塑性，起到稀释和软化作用。机械油掺量过多会影响到密封材料的粘结性。作为聚合物沥青密封材料使用的柴油主要有RC320重柴油。变压器油具有较好的耐寒性和绝缘性。三线油、六线油是石油馏出部分，为淡绿色液体或粘稠状物，呈中性，是聚合物沥青密封材料较好的软化剂。煤焦油系软化剂是煤经干馏而制得的油状物，在聚合物沥青密封材料中，可增加其粘结性和塑性。松焦油系软化剂是干馏松根、松干后得到的油

8、状物，在聚合物沥青密封材料中，可增加其塑性、粘结性，有较好的软化能力。脂肪系软化剂是指植物或动物压榨出的油脂，主要有棉籽油、蓖麻油、大豆油、菜籽油、桐油等，多作为聚合物沥青密封材料的成膜材料。(3)成膜剂为了保持聚合物沥青密封材料中的油分，使其长期保持塑性和弹塑性，需要加入能使密封材料表面干结成膜的物质，即成膜剂。常用的成膜剂有植物或动物的油类。根据干燥速度的快慢，可分为干性油、半干性油和不干性油。干性油有桐油、亚麻仁油、苏籽油等，半干性油有大豆油、葵花籽油等，不干性油有棉籽油、蓖麻油、鱼油等。在聚合物沥青胶粘剂中，则不加入成膜剂。(4)矿物填充剂在聚合物沥青密封材料中加入矿物填充剂可以增大密

9、封材料的体积，降低成本，还可以提高其耐热性。常用的矿物填充剂有粉状大理石粉、滑石粉；纤维状的有石棉纤维、合成纤维等。其用量与矿物填充剂的粒径、纤维长度和分散程度有关。在聚合物沥青胶粘剂中，可根据使用要求选择其填充料。例如：耐酸聚合物沥青胶粘剂可选用辉绿岩粉、石英粉、瓷粉等，耐碱填充剂有温石棉、石灰石粉、白云石粉等，滑石粉有耐酸的也有耐碱的，由实验确定。通常选用最多的为滑石粉、粉煤灰、板岩粉、石棉粉。(5)溶剂在聚合物沥青密封材料和聚合物沥青胶粘剂中，为了改善施工性能，调节其粘度，提高浸润性，常掺入一定的溶剂。常用的溶剂有：石油系溶剂、煤焦系溶剂、松焦系溶剂，例如：溶剂汽油、二甲苯、松节油等，此

10、外，还有蒽油、石脑油、矿物油、煤油、轻柴油等。 塑料沥青密封材料塑料沥青密封材料是以塑料沥青为主剂的密封材料，由塑料沥青、软化剂或增塑剂及相关的助剂和填充料所组成。塑料沥青密封材料中，以塑料煤焦油沥青密封材料应用最广。(1)PVC煤焦油沥青密封材料在我国最早出现的是PVC胶泥，亦称聚氯乙烯建筑防水接缝材料，是以聚氯乙烯树脂改性煤焦油为主剂材料，配以增塑剂、稳定剂、填充剂所组成。PVC胶泥具有良好的防水性、弹性、耐热性、耐寒性、耐老化性，从而广泛应用于建筑防水工程的接缝中，作为接缝防水材料使用。但该材料需在施工前进行塑化，趁热施工，冷却变硬不能二次进行加热溶化，从而限制了作为商品在市场上销售，同

11、时，也限制了它的发展。PVC胶泥的配方构成见表6-1。在PVC胶泥中采用的煤焦油为高温煤焦油，PVC树脂中以PVC-SG2型、PVC-SG3型、PVC-SG4型的树脂较为理想，增塑剂以耐寒性较好的癸二酸二辛酯，柔软性较好的邻苯二甲酸二丁酯应用较多。为防止在制作PVC胶泥时，PVC树脂降解或使用过程中老化降解，需加入稳定剂，以三盐基硫酸铅(3PbOPbSO4H2O)使用最多效果也不错，其次是硬脂酸或硬脂酸铅，填充剂以滑石粉使用最多。PVC油膏俗称塑料油膏，同样是由煤焦油、聚氯乙烯树脂或废聚氯乙烯塑料、增塑剂、热稳定剂、稀释剂、和填充剂所组成。PVC油膏的配方构成见表6-1。表6-1 PVC煤焦油

12、沥青密封材料组分项 目煤焦油聚氯乙烯树脂增塑剂热稳定剂填充剂稀释剂PVC胶泥10010157100.412030PVC油膏10010185100.212030518在PVC油膏中，可选用采用PVC树脂，也可选用废聚氯乙烯塑料，以废聚氯乙烯塑料应用最多、最广。当选用PVC塑料，其热稳定剂和增塑剂掺量可以根据废PVC塑料的老化程度适量调整。一般比PVC树脂油膏用量要少，其原因是废PVC塑料中含有这些助剂的成份。稀释剂多选用二甲苯或其它沸点较高的芳烃溶剂，以免在制作中减少挥发。在PVC油膏中可以选用软煤沥青代替煤焦油，在选择煤沥青生产PVC油膏时，适当增加增塑剂的用量，以提高其低温柔韧程度。为了增加

13、PVC油膏的柔韧性，有时还加入糠醛作为一种优良的溶剂。根据JC/T798-1997聚氯乙烯建筑防水接缝材料，塑料沥青密封材料分为热塑法施工的聚氯乙烯胶泥和热熔法施工的塑料油膏两种产品。称为J型和G型。PVC接缝材料按耐热度80和低温柔性-10，耐热度80和低温柔性-20，定为801和802两个型号。产品按下列顺序标记：名称、类型、型号、标准号。标记示例如下：对J型PVC接缝材料要求为均匀粘稠物，无结块、无杂质。对G型PVC接缝材料要求为黑色块状物，无焦渣等杂质，无流淌现象。其物理性能见表6-2。 PVC接缝材料主要用于建筑防水工程中的接缝密封。表6-2 聚氯乙烯建筑接缝材料物理性能项 目技 术

14、 要 求801802密度(g/cm3)规定值0.1下垂值(mm)80 不大于4低温柔性，温度() 柔性(无裂缝)-10-20拉伸粘结性最大抗拉强度(MPa)0.020.15最大延伸率(%) 不小于300浸水拉伸粘结性最大抗拉强度(MPa)0.020.15最大延伸率(%) 不小于250弹性恢复率(%) 不小于80挥发率(%) 不大于230(2)聚氨酯煤焦油密封材料聚氨酯煤焦油密封材料是以聚氨酯煤焦油为主剂的密封材料，它是由聚氨酯预聚体、煤焦油、交联剂、催化剂和填充剂等成分组成。多为双组分密封材料，属于反应型密封材料。作为密封材料所用的聚氨酯类聚合物是由二异氰酸酯与带烃端基的聚醚聚酯二元醇，在异氰

15、酸酯过量的情况下，经过化学反应制得的异氰酸酯封端的预聚体。聚氨酯煤焦油密封材料的配方构成如下： A：聚氨酯预聚体 100B：甘油 1.82.5 蓖麻油 612 煤焦油 80100 增塑剂 1.53 催化剂 0.51.5 填充剂 100150在该密封材料中，聚氨酯预聚体、煤焦油为主剂材料，甘油为固化剂，也可选用三羟甲基丙烷。蓖麻油是脂肪酸的三甘油酸，可作为羟基化合物与异氰酯反应生成预聚体，并可与低分子二元醇或二元胺作扩链剂使用，提高聚氨酯煤焦油密封材料的柔韧性和弹性。为提高聚氨酯预聚体与固化剂的固化速度，需加入固化促进剂或称催化剂，常用的催化剂有二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡、异辛酸亚锡以及铋、锌、

16、钴、铁、锑等有机酸金属盐等，以二月桂酸二丁基锡应用最多。增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁酯等。填充剂应用最多的是滑石粉，还可以加入防老剂及紫外线吸收剂等。 沥青的技术性质石油沥青的技术性质主要由以下几个方面：(1)粘滞性(粘性viscosity) 石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，用粘度表示。粘性的实质反映了沥青胶体的紧密程度。粘性大小与组分含量及温度有关。地沥青质含量多，同时有适量的胶质，而油分含量较少时，呈凝胶结构，粘性大。在一定温度范围内，温度升高，粘度降低；反之粘度提高。对于粘稠石油沥青的粘度是用针入度仪测定的针入度(penetration

17、)来表示。针入度是用一定重量的标准针(200g,100g或50g)，在一定的温度(0、25或46.1)条件下，经一定时间(5s或60s)插入沥青试样的深度，以1/10mm为单位表示。通常采用的试验条件是标准针重100g，温度25，贯入时间5s。针入度值大小反映石油沥青抵抗剪切变形能力，针入度愈小，表明粘度愈大。对于液体石油沥青的粘度是用标准粘度计测定的标准粘度表示。标准粘度是在规定温度(20、25、30或60)、规定直径(3.5或10mm)的孔口流出的50cm3沥青所需时间，常用符号“CtdT”表示，d为流孔直径(mm)，t为试样温度，T为流出50cm3沥青的时间(s)。T值大，表明粘度大。(

18、2)塑性 塑性是指石油沥青受到外力作用时，产生变形而不破坏，除去外力后，则仍保持变形后的形状的性质。石油沥青的塑性与其组分、温度等因素有关，当石油沥青中油分和地沥青质适量时，树脂含量愈多，沥青膜层越厚，塑性越大，温度升高，塑性增大。反之沥青膜层薄，塑性差，当膜层薄至1m，塑性近于消失，即接近于弹性。沥青之所以能随建筑物变形而变形，防水层不致破裂。若一旦破裂，由于其塑性大而具有较强的自愈合能力。(1) 建筑石油沥青的技术要求建筑石油沥青按沥青的针入度值划分为40号、30号和10号三个标号。建筑石油沥青针入度较小、软化点较高，但延度较小。建筑石油沥青的技术性能应符合GB/T494-1998建筑石油

19、沥青的规定，见表2-1。 (2) 道路石油沥青的技术要求在国家标准GB50092-96沥青路面施工及验收规范中，将道路石油沥青分为中、轻交通量道路石油沥青和重交通量道路石油沥青两种。中、轻交通量道路石油沥青的技术要求见表2-2。重交通量道路石油沥青的技术要求见表2-3。中、轻交通量道路石油沥青用于二级以下公路和城市次干路、支路路面。重交通量道路石油沥青用于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路铺筑路面。表2-2 中、轻交通道路石油沥青技术要求 标 号试验项目A-200A-180A-140A-100甲A-100乙A-60甲A-60乙针入度(25,100g,5s)/0.1mm20030016020

20、0120160901209012050805080延度D(15,5cm/min)/cm,10010090607040软化点(环球法)/ ,3045354538484252425245554555闪点(COC)/ , 180200230230230230230溶解度(三氯乙烯)/%, 99.099.099.099.099.099.099.0蒸发损失试验，163,5h质量损失/%，1111111针入度比/%，50606065657070注：当25延度达不到100cm,但15延度不小于100cm时，也认为是合格的。 表2-3 重交通道路沥青技术要求 标 号试验项目AH-130AH-110AH-90A

21、H-70AH-50针入度(25,100g,5s)/0.1mm1201401001208010060804060延度D(15,5cm/min)/cm,10010010010080软化点(环球法)/ ,40504151425244544555闪点(COC)/ , 230溶解度(三氯乙烯)/%, 99.0含蜡量(蒸馏法)/%，3密度(15)/(g/cm3)实测纪录薄膜加热试验163,5h质量损失/%，1.31.21.00.80.6针入度比/%，4548505558延度(25)/cm,7575755040延度(15)/cm实测纪录注：1.有条件时，应测定沥青60温度的动力粘度(Pas)及135温度的运

22、动粘度(mm2/s),并在检验报告中注明；2.对高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青路面，如有需要，用户可对薄膜加热试验后的15延度、粘度等指标向供方提出要求。(3)液体石油沥青的技术要求液体石油沥青是指在常温下呈液体状态的沥青。它可以是油分含量较高的直馏沥青，也可以是稀释剂稀释后的粘稠沥青。随稀释剂挥发速度的不同，沥青的凝结速度快慢也不同。国家标准GB50092-96沥青路面施工及验收规范规定，依据凝结速度的快慢，液体石油沥青可分为AL(R)-1和AL(R)-2两个标号，中凝和慢凝液体沥青按粘度分为AL(M)-1AL(M)-6和AL(S)-1和AL(S)-6等六个标号。煤沥青是将煤焦

23、油进行蒸馏，蒸去水分和所有的轻油及部分中油、重油和蒽油后所得的残渣。根据蒸馏程度不同，煤沥青为低温沥青、中温沥青和高温沥青。建筑上所采用的煤沥青多为粘稠或半固体的低温沥青。与石油沥青相比，由于两者成分不同，煤沥青具有如下性能特点：(1)由固态或粘稠态转变为粘流态(或液态)的温度间隔较小，夏天易软化流淌，而冬天易脆裂，即温度敏感性较大。(2)含挥发性成分和化学稳定性差的成分较多，在热、阳光、氧气等长期综合作用下，煤沥青的组成变化较大，易硬脆，故大气稳定性差。(3)含有较多的游离碳，塑性较差，容易因变形而开裂。(4)因含有蒽、酚等，故有毒性和臭味，防腐能力较好，适用于木材的防腐处理。(5)因含表面活性物质较多，与矿物表面的粘附力较好。 沥青的掺配、改性及