土木工程材料（第三版）课件 第6章 防水材料

第6章防水材料6.1沥青6.2防水卷材6.3防水涂料6.4建筑密封材料第6章防水材料【本章主要内容】本章主要介绍石油沥青的技术性质和应用，煤沥青的特点，改性沥青的类型，常用防水卷材、防水涂料和密封材料的种类和应用。【建议学习方法】参观现场，认识防水材料在工程上的应用；通过课堂试验，掌握石油沥青各项技术性质及其测定方法。防水材料能够防止雨水、地下水及其他水分侵蚀渗透的材料建筑防水的做法刚性防水：防水砂浆、防水混凝土柔性防水：卷材、油膏、涂料自防水：沥青天然沥青煤沥青石油沥青地沥青焦油沥青木沥青泥炭沥青页岩沥青应用主要作为防水、防潮、防腐蚀材料，用于屋面或地下防水工程、防腐蚀工程、铺筑道路以及贮水池、浴池及桥梁等防水防潮层。分类１.油分常温下呈淡黄色至红褐色的油状液体对沥青性质的影响：增加流动性，降低稠度，降低软化点油分含量越多，沥青的流动性越大，变形能力越强。２、树脂（沥青脂胶)

黄色～黑褐色的粘稠半固体。对沥青性质的影响：赋予石油沥青可塑性和粘结性，耐久性差。树脂含量越多，变形能力、粘结力越强，耐老化性差（一）石油沥青的组成（组分）３、地沥青质深褐色～黑色无定形、脆性固体微粒。对沥青性质的影响：提高温度稳定性，但使沥青脆性变大地沥青质含量越高，石油沥青的软化点越高，粘性越大，温度稳定性越好，但同时沥青脆性越强。1.粘滞性（粘性）

定义：反映沥青材料在外力作用下抵抗粘性变形的能力。指标：针入度——固态、半固态沥青粘滞度——液态沥青影响因素：沥青的组成：地沥青质含量增多，粘滞性越大；环境温度：外界温度升高，粘滞性下降。（二）石油沥青的技术性质粘稠石油沥青的针入度是在规定温度（25℃）条件下，以规定质量（100ｇ）的标准针，在规定时间（５s）内贯入试样中的深度来表示，单位以1/10mm计。针入度反映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度值越小，表明粘度越大。25℃、100克重标准针，自由下落5秒，标准针插入试件的深度，单位（1/10mm）。粘滞度是将一定量的液体沥青，在某温度下经一定直径的小孔流出50ml所需的时间常用符号“CT，d”表示粘滞度，其中ｄ为小孔直径（mm），T为试样温度，ｄ有10、５、３mm三种，T通常为25℃或60℃。以秒表示。

２.塑性定义：沥青在外力作用下产生变形而不破坏的性质。影响因素：沥青的组成：树脂含量越多，塑性越好；环境温度：外界温度升高，沥青的塑性增大。表示指标：延度。延度愈大，塑性愈好。测定方法：把沥青制成“８”字形标准试件，置于延度仪内25℃水中，以5cm／min的速度拉伸，用拉断时的伸长度来表示，单位用cm计。延度测定仪

３.温度稳定性定义：沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。影响因素：沥青的粘滞性和塑性随温度变化而变化。石油沥青中地沥青质含量较多时，其温度敏感性较小。在工程中使用时往往加入滑石粉、石灰石粉等矿物填料，以减小其温度敏感性。沥青中含蜡量较多时，则会产生温度较高（60℃左右）时就发生流淌，在温度较低时又易变硬开裂。表示指标：软化点。沥青从固态转变到粘流态时的相应温度测定方法：‘环球法’。铜环：直径15.88mm，高６mm，标准钢球：直径9.53mm，质量3.5ｇ，升温速度：５℃／min，当沥青软化下垂至规定距离（25.4mm）时的温度即为其软化点，以摄氏度（℃）计。（1）高温稳定性脆点：指沥青从高弹态转到玻璃态过程中的某一规定状态的相应温度。

寒冷地区应考虑沥青的脆点。沥青的软化点愈高，脆点愈低，则沥青的温度敏感性越小。沥青的脆点是涂于金属片的试样薄膜在特定条件下，因被冷却和弯曲而出现裂纹的温度，以℃表示。沥青的脆点更直接地反映了其低温抗裂性。（2）低温抗裂性

４.大气稳定性（耐久性）定义：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。老化：

大气稳定性即为沥青抵抗老化的性能。低分子化合物逐步转变成高分子物质；油分和树脂逐渐减少，地沥青质逐渐增多；流动性和塑性逐渐减小，硬脆性逐渐增大的过程。5、安全性（1）闪点：是试样在规定的开口杯盛样器内，按规定的升温速度受热时所蒸发的气体，以规定的方法与试焰接触，初次发生一瞬即灭的火焰时的试样温度，以℃表示。（2）燃点：试样继续受热时，蒸气接触火焰能持续燃烧时间不少于５ｓ时的试样温度，以℃表示。沥青材料在使用时必须加热，加热温度必须低于闪点。粘滞性、塑性、温度稳定性是石油沥青材料的主要性质，也是划分石油沥青牌号的依据。牌号的命名为针入度平均值。在同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌号愈大，沥青愈软。同时随着牌号增加，沥青的粘性减小（针入度增加），塑性增加（延度增大），而温度敏感性增大（软化点降低）。品种牌号主要应用道路石油沥青200、180、140、100甲、100乙、60甲、60乙主要在道路工程中作胶凝材料建筑石油沥青40、30、10主要用于制造油纸、油毡、防水涂料和嵌缝膏等，使用在防水及防腐工程中普通石油沥青75、65、55含蜡量较高，粘结力差，一般不用于建筑工程中（三）石油沥青的应用（四）沥青的掺配较硬沥青的掺量（%）=100-较软沥青的掺量煤沥青煤沥青是炼焦或生产煤气的副产品，是煤焦油经分馏提取各种油品后的残渣。防腐性好，适用于地下防水层或防腐蚀材料。

煤沥青煤沥青是炼焦或生产煤气的副产品，是煤焦油经分馏提取各种油品后的残渣。防腐性好，适用于地下防水层或防腐蚀材料。

改性沥青是沥青与一种或数种掺加剂的混合物，通常这些掺加剂是天然的或人工合成的弹性体。应用于改善沥青性能的改性剂主要有：1.橡胶（合成橡胶）2.树脂（塑料）3.橡胶树脂4.矿物填料（纤维状/粉状）在基胎上浸涂沥青后，在表面撒布粉状或片状的隔离材料而制成的防水卷材。沥青玻纤胎卷材是以玻纤毡为胎基，浸涂石油沥青，并在两面覆以隔离材料制成的防水卷材。用途：沥青玻纤胎卷材适用于一般工业与民用建筑的多层防水，并用于包扎管道(热管道除外)，作防腐保护层，也用于屋面、地下、水利等工程的多层防水。卷材按单位面积质量分为15、25号；按上表面材料分为PE膜面和砂面两种，也可按生产厂要求采用的其他类型的上表面材料；按力学性能分为I型、Ⅱ型。分类：（一）沥青防水卷材

1.防水卷材构成：胎基材料、浸渍材料、隔离材料

胎基材料：浸渍材料：改性沥青覆面（隔离）材料：铝箔、细砂、聚乙烯膜聚酯毡抗拉强度高，高伸长率；玻纤毡抗拉强度高，较低伸长率；聚乙烯膜抗拉强度低，极高伸长率；玻璃布、黄麻、铝箔等（二）改性沥青防水卷材可溶物含量物理性能①拉力②伸长率③不透水性④低温柔性⑤耐热度⑥撕裂强度2.改性沥青防水卷材质量指标弹性体改性沥青防水卷材（SBS）

（1）具有优异的耐高、低温性能和耐久性；（2）具有良好的机械力学性能；（3）施工方便。SBS改性沥青防水卷材广泛适用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适用于寒冷地区和结构变形频繁的建筑物防水3.常用改性沥青防水卷材（1）具有更高的耐高性和耐紫外线性能；（2）低温柔性较差（3）施工方便比较柔软，下表面有自粘胶或热塑膜APP改性沥青防水卷材广泛适用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适用于高温或有强烈太阳辐射地区的建筑物防水塑性体改性沥青防水卷材（APP）3.常用改性沥青防水卷材高分子防水材料卷材品种：硫化橡胶类、非硫化橡胶类、树脂类。（三）高分子防水材料卷材特点：1.抗拉强度高：可达16MPa,属高强度；2.伸长率大：可达1000%，属弹性；3.温度范围宽：-40℃至+80℃；4.自重小：每平方米小于2kg;5.冷作业：常温下铺贴；6.不耐穿刺：尖锐物易穿透；7.易老化：在阳光、紫外线等作用下性质劣化。

高分子防水材料是以橡胶或高聚物为主要原料，加入填料、增塑剂等经混炼、压延、挤出制成的片状防水卷材（无胎类防水卷材）。属于高档防水卷材。防水涂料——是以沥青.合成高分子材料等为主体,在常温下呈无定形流态或半固态,经涂布能在结构物表面形成坚韧的防水膜物料的总称。防水涂料固化成膜后具有良好的防水性能,特别适合于各种复杂、不规则部位的防水,能形成无接缝的完整防水膜。防水涂料广泛应用于工业与民用建筑的屋面、地下室﹑桥涵及地面等的防水、防潮﹑防渗工程。沥青基防水卷材用基层处理剂：俗称冷底子油或底涂料,是指用稀释剂(汽油、柴油.煤油、苯等溶剂或乳化剂)对沥青进行稀释的产物。分类:冷底子油分为水乳型(W)和溶剂型(S)。特点:黏度小.流动性好,涂刷在混凝土,砂浆或木材等基面上,能很快渗入基层孔隙中,封闭基层毛细孔隙,待溶剂挥发后,形成的涂膜便与基面牢固结合,从而提高基层的抗渗能力,又能增强后铺防水材料与基层之间的黏结。应用:由于冷底子油形成的涂膜较薄,一般不单独作防水材料使用,仅用作沥青基防水卷材施工配套使用的基层处理剂,以增强基层与其他防水材料的黏结。沥青与改性沥青防水涂料以沥青为基料,用合成高分子聚合物进行改性,制成水乳型或溶剂型的防水涂料。分类:有水乳型(W)和溶剂型(S)。主要品种有再生橡胶改性沥青防水涂料、水乳型氯丁橡胶沥青防水涂料、丁苯橡胶(SBS)弹性体改性沥青防水涂料、无规聚丙烯(APP)塑性体改性沥青防水涂料等。特点:柔韧性、抗裂性、拉伸强度、耐高低温性能、使用寿命等方面比沥青类涂料有很大的改善。可在常温下施工,无毒、无污染;能在潮湿基层施工,对混凝土、木材、石棉板都有优异的黏结性;低温延伸性特优,能良好地适应基层变形,确保工程防水质量;耐高温、耐腐蚀,耐老化。应用:适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防水等级的屋面、地面、混凝土地下室、卫生间及路桥、隧道等防水工程。合成高分子防水涂料以合成橡胶或树脂为主要成膜物质制成的单组分或多组分的防水涂料。分类:按成膜机理和溶剂种类分为溶剂型、水乳型和反应型,按组分分为单组分和多组分,按产品性能分为Ⅰ类和Ⅱ类。主要品种有聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、有机硅防水涂料和EVA防水涂料等。特点:无毒、无味,安全环保;强度高、延伸性好、柔韧性好,耐高低温性好;耐水﹑酸、碱、盐和抗紫外线能力强,使用寿命长;施工方便,在任何规则或不规则的基面上刷、刮均能形成连续不断的防水层,且可在潮湿基面上施工,不起泡,成膜效果好,固化快,能有效缩短工期。应用:适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防水等级的屋面、地下室、水池、卫生间及路桥、隧道等防水工程。建筑密封材料又称嵌缝材料,用于嵌入建筑物缝隙中承受位移,起到气密和水密的作用,分为定型(如密封条、压条、密封带﹑密封垫等)和非定型(如密封膏,嵌缝膏,密封胶)两大类。建筑防水沥青嵌缝油膏是以石油沥青为基料，加入改性材料、稀释剂和填充料混合制成的冷用膏状嵌缝材料。所用改性材料有废橡胶粉和硫化鱼油，稀释剂有重松节油、机油，填充料有石棉绒和滑石粉等。按其耐热性和低温柔性分为702和801两个型号。（1）特点：具有良好的粘结性、耐热性和低温柔性，适用于冷施工。（2）应用：主要用作屋面、墙面、沟和槽的防水嵌缝材料。使用沥青嵌缝油膏嵌缝时，缝内应洁净干燥，先刷涂冷底子油一道，待其干燥后即嵌填油膏。油膏表面可加建筑石油沥青、油毡、砂浆、塑料为覆盖层。1.沥青嵌缝油膏聚氨酯建筑密封胶是以聚氨基甲酸酯聚合物为主要成分的的建筑密封材料。（1）分类：按包装形式分为单组分(Ⅰ)和多组分(Ⅱ)；按流动性分为非下垂型(N)和自流平型(L)。N型用于立缝或斜缝的密封，不下垂；L型用于水平接缝的密封，能自动流平。（2）特点：具有优良的耐磨性和低温柔软性、性能可调节范围较广、拉伸强度高、粘结性好、弹性好；具有优良的复原性，适合于动态接缝；耐候性、耐油性能优良，但耐水性差，特别是耐碱水性欠佳。（3）应用：用于屋面、墙面的水平和垂直接缝，尤其适用于游泳池工程，也可用于玻璃、金属材料的嵌缝，他还是公路及机场跑道的补缝、接缝的好材料。2.聚氨酯建筑密封胶聚硫建筑密封胶是以液态聚硫橡胶为基料的常温硫化双组分建筑密封材料。（1）分类：按流动性分为非下垂型(N)和自流平型(L)；按其伸长模量分为高模量(HM)和低模量(LM)两个次级别。（2）特点：具有良好的粘结性、耐水性、耐酸碱性、耐高低温性(-50～120℃)、耐辐射性，无毒、无污染，气密性好。（3）应用：LM型具有流淌性，适用于城市的休闲广场地面变形缝、停车场、给排水、机场跑道、混凝土公路、池底、地下工程、水利工程等水平面混凝土结构的变形缝密封；HM型适用于混凝土屋面板、楼板、墙板、金属幕墙、玻璃窗、钢铝窗、贮水池、上下管道等的接缝密封。3.聚硫建筑密封胶丙烯酸酯建筑密封胶是以丙烯酸酯为基料的单组分水乳型建筑密封胶。（1）分类：按移位能力分为12.5(拉伸压缩率为12.5%)和7.5两个级别。其中，12.5级密封胶按其弹性恢复率又分为12.5E(弹性体，弹性恢复率≥40%)和12.5P(塑性体，弹性恢复率＜40%)两个次级别。（2）特点：粘结力强，具有很好的弹性，能适应一般伸缩变形的需要；耐候性好，能在-20～100℃情况下长期保持柔韧性，耐水、耐酸性好。（3）应用：主要用于屋面、墙板、门窗嵌缝。其中，12.5E主要用于接缝密封，12.5P和7.5P主要用于一般装饰装修工程的填缝。但他们的耐水性能较差，所以不宜用于经常泡在水中的部位，如不宜用于广场、公路、桥面等的接缝中，也不宜用于水池、污水厂、灌溉系统、堤坝等水下接缝中。丙烯酸类密封胶一般在常温下用挤枪嵌填于各种清洁、干燥的缝内。4.丙烯酸酯建筑密封胶硅酮密封胶是以聚硅氧烷为主要成分的单组分室温固化型的建筑密封胶。（1）分类：按固化剂机理分为A型和B型；按用途分为镶装玻璃用(G)和建筑接缝用(F)两种；按移位能力分为25和20两个级别。（2）特点：具有优异的耐热、耐寒性和良好的耐候性，与各种材料都有较好的粘结性能；具有良好的耐拉伸-压缩疲劳性能，耐水性好。（3）应用：F类适用于预制混凝土墙板、水泥板、大理石板的外墙接缝，混凝土和金属框架的粘结，卫生间和公路接缝的防水密封等；G类主要用于镶嵌玻璃和建筑门窗的密封。5.硅酮密封胶止水带是采用天然橡胶与各种合成橡胶为主要原料，掺加各种助剂及填充料，经塑炼、混炼、压制成型。（1）分类按用途分为变形缝用止水带(B)、施工缝用止水带(S)和有特殊耐老化要求的接缝用止水带(J)；按材料分为塑料止水带(P)、橡胶止水带(R)和钢边止水带(G)；按设置位置分为中埋式止水