第八章沥青与防水材料

1、第八章第八章 沥青与防水材料沥青与防水材料教学目标教学目标 通过本章的学习，（1）了解石油沥青的组成与结构，掌握石油沥青的技术性质、标准及选用；（2）了解防水材料的分类、用途及使用现状；（3）掌握石油沥青防水卷材、SBS改性沥青卷材及APP改性沥青卷材及合成高分子防水卷材的特点与应用。本章内容本章内容10.1 10.1 石油沥青石油沥青10.1.1 沥青的分类10.1.2 石油沥青的组成与结构10.1.3 石油沥青的主要技术性质10.1.4 石油沥青的标准及应用10.2 10.2 防水材料防水材料10.2.1 防水材料概述10.2.2 石油沥青防水卷材10.2.3 高聚物改性沥青防水卷材10.

2、2.4 合成高分子防水卷材课堂练习复习思考题10.1.1 10.1.1 沥青的分类沥青的分类l 沥青材料沥青材料是由高分子碳氢化合物及其衍生物组成的、黑色或深褐色、不溶于水而几乎全溶于二硫化碳的非晶态有机材料。l 分地沥青和焦油沥青两大类：沥青地沥青地沥青天然沥青：天然沥青：由地表或岩石中直接采集、提炼 加工后得到的沥青。石油沥青：石油沥青：由提炼石油的残留物制得的沥青， 其中包含石油中所有的重组份。煤沥青：煤沥青：由煤焦油蒸馏后的残留物制取 的沥青。页岩沥青：页岩沥青：由页岩焦油蒸馏后的残留物制 取的沥青。焦油沥青焦油沥青10.1 10.1 石油沥青石油沥青10.1.2 10.1.2 石油沥

3、青的组成与结构石油沥青的组成与结构l 定义定义：石油沥青是由石油经蒸馏、吹氧、调和等工艺加工得到的残留物，主要为可溶于二硫化碳的碳氢化合物的半固体粘稠状物质。l 结构：结构：根据石油沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以形成溶胶型、凝胶型、溶胶凝胶型三种不同的胶体结构。l 化学组分化学组分：有三组分和四组分两种分析方法：l三组分分析法三组分分析法：三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。l四组分分析法四组分分析法：四组分分析法是将沥青分离为沥青质、饱和分、芳香分和胶质。 通常将石油沥青分为三组分。l石油沥青的组分石油沥青的组分组分名称颜色溶剂在石油沥青中的含量作用备注油

4、分淡黄至红褐色溶于大多数有机溶剂但不溶于酒精40%60%使沥青具有流动性沥青中最轻的组分树脂质黑褐色或红褐色的汽油、苯等有机溶剂15%30%使沥青具有塑性与黏结性沥青质黑色不溶于汽油、酒精10%30%决定石油沥青的温度稳定性和粘性含量越多，沥青软化点越高，脆性越大10.1.3 10.1.3 石油沥青的主要技术性质石油沥青的主要技术性质l粘滞性l定义定义：沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗变形的能力，是沥青材料最为重要的性质。l指标指标：工程上，对于半固体或固体的石油沥青用针入度指标表示。针入度越大，表示沥青越软，粘度越小。l测试测试：l塑性塑性l定义定义：沥青在外力作用下产生变形而

5、不破坏，外力除去后仍能保持其变形后的形状的性质。l指标指标：用延伸度（延度）或延伸率和来表征。延度值愈大，表示沥青塑性越好。l试验：塑性是沥青柔性防水的决定因素。l温度敏感性温度敏感性l定义定义：石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能，是沥青的重要指标之一。l指标指标：用软化点来表示温度敏感性。软化点高，说明沥青的耐热性能好；软化点低的沥青夏季易变软。l试验试验：l大气稳定性大气稳定性l定义：石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。l指标：以沥青试样在加热蒸发前后的“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定。蒸发损失百分率愈小，蒸发后针入度比愈大，则表示沥青大

6、气稳定性愈好，亦即“老化”愈慢。l沥青的其他性质 除以上四种主要性质外，石油沥青还有溶解度、闪点和燃点等性质。 10.1.4 石油沥青的标准及应用l石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准l石油沥青按用途分为建筑石油沥青、道路石油沥青、防水防潮石油沥青和普通石油沥青。l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，并以针入度值表示以针入度值表示。同一品种的石油沥青材料，牌号越高，则粘性越小，针入度越大，塑性越好，延度越大，温度敏感性越大，软化点越低。 l石油沥青的应用石油沥青的应用选用依据 ：工程类别（房屋、道路、防腐） 当地气候条件 所处工作部位（屋面、地下） 道路石油沥青： 主要用于道

7、路路面或车间地面等工程，选用时应注意工程的要求、施工方法环境温度。 也可用作密封材料、粘结剂及沥青涂料，一般选用粘性较大和软化点较高的。建筑石油沥青： 主要用作制造防水材料、防水涂料和沥青嵌逢膏用于屋面及地下防水、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。 选用屋面用石油沥青软化点应比本地区屋面最高温度高20。 软化点过低夏季易流淌；软化点过高冬季易硬碎。 武汉、长沙等地区屋面温度约达68，选用沥青应在90左右。普通石油沥青 普通石油沥青温度敏感性大，针入度较大，粘性较小、塑性较差，在建筑商不宜直接使用。 可对普通石油沥青进行处理使其达到要求的软化点和针入度，改善其性能。 请比较下列A、B两种建筑石油

8、沥青的针入度、延度及软化点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。 讨论表6-8 两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值编号针入度/0.01mm(25，100g，5s)延度/cm(25，5cm/min)软化点/A30572B222.5101讨论：宜用B石油沥青，一般屋面用沥青应比当地屋面可能达到的最高温度高出2025，亦即比当地最高温度高出50左右。南方炎热地区气温相当高，A沥青软化点较低，难以满足要求，夏季易流淌。可选B，但B沥青延伸度较小，在严寒地区不宜使用，否则易出现脆裂现象。 10.2 10.2 防水材料防水材料l10.2.1 10.2.1 防水材料概述防水材

9、料概述定义定义：防水材料是指具有防止建筑工程结构免受雨水、地下水、生活用水浸蚀的材料。堵水材料还需满足带水操作的施工要求。 分类分类：根据外观形态分类防水卷材防水涂料密封材料刚性防水材料根 据 特 性 分 类柔性刚性具有一定柔韧性和较大延伸率的防水材料，如防水卷材、有机涂料，它们构成柔性防水层。较高强度和无延伸能力的防水材料，如防水砂浆、防水混凝土等，它们构成刚性防水层。l 定义定义：是一种可卷曲的片状防水材料。l 分类分类：根据组成材料分为沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和高分子防水卷材。l 性能要求性能要求：良好的耐水性、温度稳定性和大气稳定性，必要的机械强度、延伸性、柔韧性和抗断裂能

10、能力。力。l 趋势趋势：传统的沥青防水卷材性能远不及改性沥青，将逐渐被改性沥青卷材代替。防水卷材10.2.2 10.2.2 石油沥青防水卷材石油沥青防水卷材l 沥青防水卷材属于传统的防水卷材，是采用原纸、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材料。l 是我国目前产量最大的防水材料，成本较低，属较低档的防水卷材。l 因存在污染环境和容易起鼓、老化和渗漏等工程质量问题，最终将被其他高性能的防水材料所取代。l主要石油沥青防水卷材主要石油沥青防水卷材名称应用特点石油沥青纸胎油毡纸胎油毡价格低，目前在我国防水工程中仍占主导地位。但低温柔性差，胎体易腐烂，耐用年限

11、短，属限制淘汰产品。石油沥青玻璃布油毡低温柔性优于纸胎油毡，性能指标中还增加了耐霉菌性的要求，适用于地下防水、防腐层，以及屋面防水层及管道（热管道除外）等的防腐保护层。 石油沥青玻璃纤维胎油毡 与玻璃布油毡的特性差不多，应用范围也基本相同；用于地下防水的一些部位，具有更大的适应性；可采用冷沥青粘法施工，也可用热沥青粘结法进行施工。 l 高聚物改性防水卷材是在传统沥青防水卷材的基础上，将填充、改性材料等添加剂掺入沥青材料或其他主体材料中，经混炼、压延或挤出成型而成的卷材。l 高聚物改性沥青防水卷材克服了传统沥青防水卷材的不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度较高、延伸率较大等优异性能。l 常

12、用的该类防水卷材有SBS改性沥青防水卷材和APP改性沥青防水卷材等。 10.2.3 10.2.3 高聚物高聚物改性沥青防水卷材改性沥青防水卷材SBS改性沥青防水卷材SBS改性沥青防水卷材是用SBS改性沥青浸滞胎基，两面涂以SBS沥青涂盖层，上表面撒以细砂、矿物粒（片）料或覆盖聚乙烯膜，下表面撒以细砂或覆盖聚乙烯膜所制成的一类卷材。该类卷材使用聚酯毡和玻纤毡两种胎基。聚酯毡（长丝聚酯无纺布）机械性能很好，耐水性、耐腐蚀性也很好，是各种胎基中最高级的。玻纤毡耐水性、耐腐蚀性好，价格低，但强度低，无延展性。SBS改性沥青防水卷材的最大特点是低温柔性好，冷热地区均适用，特别适用于寒冷地区，可用于特别重

13、要及一般防水等级的屋面、地下防水工程、特殊结构防水工程。施工可采用热熔法，亦可采用冷粘法。APP改性沥青防水卷材APP改性沥青防水卷材属塑性体沥青防水卷材中的一种。它是用APP改性沥青浸渍胎基（玻纤毡、聚酯毡），并涂盖两面，上表面撒以细砂、矿物粒（片）料或覆盖聚乙烯膜，下表面撒以砂或覆盖聚乙烯膜的一类防水卷材。APP改性沥青防水卷材的性能接近SBS改性沥青卷材。其最突出的特点是耐高温性能好，130高温下不流淌，特别适合高温地区或太阳辐射强烈地区使用。另外，APP改性沥青防水卷材热熔性非常好，特别适合热熔法施工，也可用冷粘法施工。 l 合成高分子防水卷材是随着合成高分子材料的发展而出现的以合成橡

14、胶、合成树脂或两者共混体系为基料，加入适量化学助剂，经塑炼、混炼、压延或挤出成型、硫化、定型等工序加工制成的可卷取的无胎防水卷材。l 拉伸强度和抗撕裂强度高，断裂伸长率极大，耐热性和低温柔性好，耐腐蚀，耐老化，适宜冷粘施工，性能优异，是目前大力发展的新型高档防水卷材。l 级防水构造必须有一道合成高分子防水卷材。l 合成高分子防水卷材很多，最具有代表性的有合成橡胶类的三元乙丙橡胶防水卷材、合成树脂的聚氯乙烯防水卷材和氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材。 10.2.4 10.2.4 合成高分子防水卷材合成高分子防水卷材三元乙丙（EPDM）橡胶防水卷材三元乙丙橡胶防水卷材就是以三元乙丙橡胶为主要原料，掺入适

15、量的丁基橡胶、硫化剂、促进剂、软化剂、填充料等，经过密炼、拉片、过滤、压延或挤出成型、成型、硫化等工序加工制成防水卷材。三元乙丙橡胶防水卷材具有以下显著特点：A. 耐老化性能最好，使用寿命长（3050年以上）。B. 拉伸强度高（7.0MPa以上），断裂伸长率极大（450以上），对粘结基层变形开裂的适应跟踪能力极强。C. 耐高低温性能好。其中脆性温度在-40以下。三元乙丙橡胶防水卷材是目前性能最优的防水卷材，广泛适用于防水要求高、耐用年限长的工业与民用建筑的防水工程，特别适用于屋面工程作单层外露防水。聚氯乙烯（PVC）塑料防水卷材聚氯乙烯防水卷材是以聚氯乙烯树脂为主要原料，掺加填充料和适量的改性

16、剂、增塑剂及其他助剂，经混炼、压延或挤出成型而成的防水卷材。PVC防水卷材根据其基料的组成及特性分为S型和P型。S型是以煤焦油与聚氯乙烯树脂混溶料为基料的柔性卷材；P型是以增塑聚氯乙烯为基料的塑性卷材。在卷材的实际生产中，S型卷材的PVC树脂掺有较多的废旧塑料，因此S型卷材性能远低于P型卷材。以P型产品为代表的PVC卷材的突出特点是拉伸强度高，断裂伸长率也较大，与三元乙丙橡胶防水卷材相比，PVC防水卷材性能稍逊，但其优势是原材料丰富，价格比合成橡胶便宜。氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材是以氯化聚乙烯（聚乙烯的氯化产物）树脂和合成橡胶共混物为主体，加入各种适量的助剂和填料，经

17、混炼、压延或挤出等工序制成的防水卷材。氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材兼有塑料和橡胶的特点。它不仅具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所特有的高弹性、高延伸性和良好的低温柔性。从物理性能来看，氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材的性能指标已接近三元乙丙橡胶防水卷材，其适用范围和施工方法与三元乙丙橡胶防水卷材基本相同。由于原材料丰富，价格上较三元乙丙橡胶防水卷材有优势。 夏季中午铺设沥青防水卷材夏季中午铺设沥青防水卷材 某住宅楼面于8月份施工，铺贴沥青防水卷材全是白天施工，以后卷材出现鼓化、渗漏，请分析原因。 分析答案分析：夏季中午炎热，屋顶受太阳辐射，温度较高。此时铺贴沥青

18、防水卷材基层中的水气会蒸发，集中于铺贴的卷材内表面，并会是卷材鼓泡。此外，高温时沥青防水卷材软化，卷材膨胀，当温度降低后卷材产生收缩，导致短裂。还需指出的是，沥青中还含有对人体有害的挥发物，在强烈阳光照射下，会使操作工人得皮炎等疾病。故铺贴沥青防水卷材应尽量避开炎热中午。 东北某城市高档高层住宅小区楼群屋面需铺设防水卷材，有以下几种材料可选用，请选择： 石油沥青纸胎油毡 玻纤毡胎APP改性沥青防水卷材 三元乙丙橡胶防水卷材 聚氯乙烯防水卷材 分析：是传统的防水卷材，具有价格低廉的优点，但低温柔性较差，温度敏感性较强，且易老化，是低档的防水卷材，最终将被新型高档的防水卷材所取代，不宜用于高档高层建筑。分析：属于塑性体沥青防水卷材，老化期在20年以上，耐紫外线能力比其他改性沥青防水卷材都强，最适宜用在强烈阳光照射的地方使用，而在寒冷的东北地区使用效果则不是最好。分析：宜优先选用，因其耐老化性好，使用寿命可达3050年以上，拉伸强