第10章 防水材料 返回总目录

本章内容 防水材料的分类 防水卷材 防水涂料 防水密封材料 思考题

防水材料是指能防止雨水、地下水及其他水渗入建筑物或构筑物的一类功能性材料。防水材料广泛应用于建筑工程，亦用于公路桥梁工程、水利工程等。 土木工程防水分为防潮和防渗(漏)两种。防潮是指应用防水材料封闭建筑物表面，防止液体物质渗入建筑物内部。防渗(漏)是指防止液体物质，通过建筑物内部空洞、裂缝及构件之间的接缝，渗漏到建筑物内部或建筑构件内部液体渗出。 防水材料是建筑工程不可缺少的功能性材料，它对提高建筑构件的质量，保证建筑物发挥正常的工程效益起到重要的作用。目前防水材料的造价约占工程总造价的15%，地下室建筑则高达25%～30%。虽然投入较多但效果并不理想，据统计近年来新建工程当年渗漏的维修费用约十多亿，因此防水材料的研究和改进是建设部门急待解决的问题。 传统的防水材料是以纸胎石油沥青油毡为代表，它的抗老化能力差，纸胎的延伸率低，易腐烂。油毡胎体表面沥青耐热性差，当气温变化时，油毡与基底、油毡之间的接头容易出现脱离和开裂的现象，形成水路联通和渗漏。新型的防水材料，大量应用高聚物改性沥青材料来提高胎体的力学性能和抗老化性。应用合成材料、复合材料能增强防水材料的低温柔韧性、温度敏感性和耐久性，极大提高了防水材料的物理化学性能。

针对土木工程性质的要求，不同品种的防水材料具有不同的性能，要保证防水材料的物理性、力学性和耐久性，它们必须具备如下性能。 (1) 耐候性，对自然环境中的光、冷、热等具有一定的承受能力，冻融交替的环境下，在材料指标时间内不开裂、不起泡。 (2) 抗渗性，特别在建筑物内外存在一定水压力差时，抗渗是衡量防水材料功能性的重要指标。 (3) 整体性，防水材料按性质可分为柔性和刚性两种。在热胀冷缩的作用下，柔性防水材料应具备一定适应基层变形的能力。刚性防水材料应能承受温度应力变化，与基层形成稳定的整体。 (4) 强度，在一定荷载和变形条件下，能够保持一定的强度，保持防水材料不断裂。 (5) 耐腐蚀性，防水材料有时会接触液体物质，包括水、矿物水、溶蚀性水、油类、化学溶剂等，因此防水材料必须具有一定的抗腐蚀能力。

防水材料的分类 一、防水材料的分类 现代科学技术和建筑事业的发展，使防水材料的品种、数量和性能发生了巨大的变化。80年代后已形成橡胶、树脂基防水材料和改性沥青系列为主，各种防水涂料为辅的防水体系。建筑防水材料按外形和成分的分类如图10.1所示。

防水材料的分类 图10.1 建筑防水材料的分类

防 水 卷 材 土木工程防水材料中防水卷材是重要的品种之一，20世纪80年代以前沥青防水材料是主流产品，20世纪80年代后逐渐向橡胶、树脂基、改性沥青系列发展，形成了沥青防水卷材、高聚物改性沥青卷材和合成高分子防水卷材三大类型。 一、沥青基防水卷材 传统的沥青防水材料虽然在性能上存在一些缺陷，但是它的价格低廉、货源充足，结构致密、防水性能良好，对腐蚀性液体、气体抵抗力强，粘附性好、有塑性、适应基材的变形。随着对沥青基防水材料胎体的不断改进，目前它在工业、民用建筑、市政建筑、地下工程、道路桥梁、隧道涵洞、水工建筑和国防军事等领域得到广泛的应用。 1. 沥青防水卷材 上世纪50～60年代以来，我国防水材料一直以纸胎石油沥青油毡为代表。由于纸胎耐久性差，现在已基本上被淘汰。目前用纤维织物、纤维毡等改造的胎体和以高聚物改性的沥青卷材已成为沥青防水卷材的发展方向。

防 水 卷 材 沥青防水卷材按其胎体可分为有胎卷材和无胎卷材。有胎卷材是一种用玻璃布、石棉布、棉麻织品、厚纸等作胎体，浸渍石油沥青，表面撒布粉状、粒状或片状防粘材料制成的卷材，也称作浸渍卷材。无胎卷材是将橡胶粉、石棉粉等混合到沥青材料中，经混炼、压延而成的防水材料，也称辊压卷材。沥青防水卷材，是 目前土木建筑中常用的柔性防水材料。 1) 石油沥青玻纤胎防水卷材 石油沥青玻纤胎防水卷材，也称作玻纤胎沥青防水卷材或玻纤胎油毡，属于“弹性体沥青防水卷材”之一。它采用玻璃纤维薄毡为胎体，浸涂石油沥青，并在表面涂撒矿物粉料或覆盖聚乙烯膜等隔离材料，制成可卷曲的片状防水材料。 石油沥青玻纤胎防水卷材按其表面涂撒的材料不同，可分为膜面、粉面和砂面三个品种。按油毡中可溶物含量及其物理性能可分为，合格品(C)、一等品(B)、优等品(A)。石油沥青玻纤胎防水卷材，按10m2标称重(kg)和卷重(kg)分为15、25和35三个标号。 15号玻纤胎油毡适用于一般工业、民用建筑屋面的多层防水，也可作管道包扎。25号、35号适用于屋面、地下设施、水利工程的多层防水。

表10-1 石油沥青玻纤胎防水卷材物理力学性能(GB/T 14686—93) 防 水 卷 材 玻纤胎油毡具有较高的抗拉强度，防渗漏性能好，可达到A级防水标准。该材料防老化、抗腐蚀性、耐候性强。经与改性沥青复合后，弹性、柔软性、抗震性都得到很大的提高，例如经SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)改性的产品，能够在-15℃～-25℃低温下保持良好的柔韧性。石油沥青玻纤胎防水卷材物理力学性能要求如表10-1所示。 表10-1 石油沥青玻纤胎防水卷材物理力学性能(GB/T 14686—93) 标 号 15号 25号 35号 等 级 优等 一等 合格 可溶物含量≥(g/m2) 800 700 1300 1200 2100 2000 不透水性 压力≥(MPa ) 0.1 0.15 0.2 保持时间(min) 30 耐热度(℃) 85℃±2℃ 受热2 h 涂盖层无滑动 拉力≥(N) 纵 向 300 250 200 400 320 270 横 向 150 130 180 240 柔 度 温度≤(℃) 5 10 弯曲半径 绕r=15mm弯板无裂纹 绕r=25mm弯板无裂纹

表10-2 铝箔面沥青防水卷材物理力学性能(JC 504—92) 防 水 卷 材 2) 铝箔面沥青防水卷材 铝箔面沥青防水卷材，也称为铝箔面油毡。它采用玻纤毡为胎体，浸涂氧化石油沥青，表面用压纹铝箔粘面，其面撒布细颗粒矿物材料或覆盖聚乙烯膜而制成的防水材料。 铝箔面油毡按物理性能可分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)，按10m2的标称重，分为30号和40号(kg/m2)两种标号。 30号铝箔面油毡，适用于外露屋面多层卷材防水工程的面层。40号铝箔面油毡，即适用于外露层面的单层防水，也适用于外露屋面的多层防水工程。铝箔面沥青防水卷材物理力学性能要求如表10-2所示。 表10-2 铝箔面沥青防水卷材物理力学性能(JC 504—92) 标 号 30 40 等 级 优等 一等 合格 可溶性物质含量≥ (g/m2) 1600 1500 2100 2050 2000 拉力纵横向均≥ (N) 500 450 400 550 断裂延伸率纵横向均≥ (%) 2 柔度①，绕r=35mm，无裂纹(℃) 5 10 耐热度 (85±2)℃ 受热2 h 涂层无滑动 分 层 (50±2)℃ 浸水7d无分层现象 注：① 柔度指油毡在一定温度下(如：0℃)的展延程度。

防 水 卷 材 2. 高聚物改性沥青卷材 石油沥青本身不能满足土木工程对它的性能要求，在低温柔韧性、高温稳定性、抗老化性、粘附能力、耐疲劳性和构件变形的适应性等方面都存在缺陷。因此，常用一些高聚物、矿物填料对石油沥青进行改性，如SBS改性沥青、APP改性沥青、PVC改性沥青、再生胶改性沥青、橡塑改性沥青和铝箔橡塑改性沥青等。 新型改性沥青防水卷材主要有弹性体SBS改性沥青卷材、塑性体APP改性沥青卷材、改性沥青聚乙烯胎卷材和自粘聚合物改性沥青防水卷材等。 1) 弹性体改性沥青防水卷材 弹性体改性沥青防水卷材是用沥青或热塑性弹性体(如SBS)改性沥青浸渍胎基，两面涂以弹性体沥青涂盖层，上表面撒以细砂、矿物粒(片)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防水卷材。 SBS防水卷材是弹性体改性沥青防水卷材中使用较广泛的一种，按胎基分为聚酯胎(PY)和玻纤胎(G)两类。按卷材表面覆盖材料可分为聚乙烯膜(PE)、细砂(S)与矿物粒(片)料(M)三种。按物理力学性能分为I型和II型。 SBS防水卷材物理力学性能应符合表10-3的规定。

防 水 卷 材 表10-3 SBS卷材物理力学性能(GB 18242—2000) 注：表中1～6项为强制性项目。 胎基 PY G 型号 I II 可溶物含量(g/ m2)≥ 2mm — 1300 3mm 2100 4mm 2900 不透水性 压力(MPa) 0.3 0.2 保持时间(min)≥ 30 耐热度(℃) 90 105 无滑动、流淌、滴落 拉力(N/50mm) ≥ 纵向 450 800 350 500 横向 250 300 最大拉力时延伸率(%) ≥ 40 低温柔度(℃) -18 -25 无裂纹 撕裂强度(N)≥ 170 200 人工气候 加速老化 外观 1级 拉力保持率(%)≥ 80 -10 -20 注：表中1～6项为强制性项目。

防 水 卷 材 SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯)高聚物属嵌段聚合物，采用特殊的聚合方法使丁二烯两头接上苯乙烯，不需硫化成型就可以获得弹性丰富的共聚物。所有改性沥青中，SBS改性沥青的性能是目前最佳的。改性后防水卷材，既具有聚苯乙烯抗拉强度高、耐高温性好，又具备聚丁二烯弹性高、耐疲劳性和柔软性好的特性。 SBS卷材在常温下有弹性，在高温下有热塑性、低温柔性好，以及耐热性、耐水性和耐腐蚀性好的特性。其中聚酯毡的机械性能、耐水性和耐腐蚀性最优。玻纤毡价格低，但其强度较低、无延伸性。 SBS卷材适用于工业与民用建筑的屋面和地下防水工程，尤其适用于较低气温环境的建筑防水。 2) 塑性体改性沥青防水卷材 塑性体改性沥青防水卷材是用沥青或热塑性弹性体(如无规聚丙烯APP或聚烯烃类聚合物APAO、APO)改性沥青浸渍胎基，两面涂以塑性体沥青涂盖层，上表面撒以细砂、矿物粒(片)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防水卷材。 APP防水卷材是塑性体改性沥青防水卷材中使用较广泛的一种，按胎基分为聚酯胎(PY)和玻纤胎(G)两类。按上表面材料分为聚乙烯膜(PE)、细砂(S)与矿物粒(片)料(M)三种。按物理力学性能分为I型和II型。 APP防水卷材物理力学性能应符合表10-4的规定。

防 水 卷 材 表10-4 APP卷材物理力学性能(GB 18243—2000) 胎基 PY G 型号 I II 可溶物含量(g/ m2)≥ 2mm — 1300 3mm 2100 4mm 2900 不透水性 压力(MPa) 0.3 0.2 保持时间(min)≥ 30 耐热度(℃)① 110 130 无滑动、流淌、滴落 拉力(N/50mm) ≥ 纵向 450 800 350 500 横向 250 300 最大拉力时延伸率(%) ≥ 25 40 低温柔度(℃) -5 -15 无裂纹 撕裂强度，N≥ 170 200 人工气候 加速老化 外观 1级 拉力保持率(%)≥ 80 3 -10

防 水 卷 材 注：表中1～6项为强制性项目。 ① 当需要耐热度超过130℃卷材时，该指标可由供需双方协商确定。 APP卷材耐热性优异，耐水性、耐腐蚀性好，低温柔性较好(但不及SBS卷材)。其中聚酯毡的机械性能、耐水性和耐腐蚀性性能优良。玻纤毡的价格低，但强度较低无延伸性。 APP卷材适用于工业与民用建筑的屋面和地下防水工程，以及道路、桥梁等建筑物的防水，尤其适用于较高气温环境的建筑防水。 3) 改性沥青聚乙烯胎防水卷材 用改性沥青为基料，以高密聚乙烯膜为胎体和覆面材料，经滚压、水冷、成型而制成的防水卷材。 按基料不同，产品可分为氧化改性沥青防水卷材、丁苯橡胶改性氧化沥青防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材。按产品的物理性能，可分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)。 改性沥青聚乙烯胎防水卷材物理力学性能见表10-5。

表10-5 改性沥青聚乙烯胎防水卷材物理力学性能(JC/T 633—96) 防 水 卷 材 表10-5 改性沥青聚乙烯胎防水卷材物理力学性能(JC/T 633—96) 类 别 OEE MEE PEE 等 级 优等 一等 合格 不透水性 压力0.3MPa，保持3min，不透水 耐热度 温度(℃) 85～95 加热时间 2h，不流淌，不起泡 稳定性 加热恒温 (%) 2h，尺寸变化不大于2.5 拉力 纵 向(N) 100～140 横 向(N) 100～120 断裂延伸率(%) 200～250 柔 度 -5～-15 弯曲半径 厚3mm r=15mm，厚4mm r=25mm，弯180º 3S 无裂纹

防 水 卷 材 改性沥青聚乙烯胎防水卷材具有防水、隔热、保温、装饰、耐老化、耐低温的多重功能，其抗拉强度高、延伸率大、施工方便、价格较低。适用于工业与民用建筑工程的地下室防水、屋面防水工程。 4) 自粘聚合物改性沥青防水卷材 自粘聚合物改性沥青防水卷材，是一种在国内外刚刚崛起很有发展前景的新型防水材料。它具有较高的不透水性、抗变形性、自愈性和低温柔性等。由于它施工简单、铺设速度快，已成为当今防水材料的“新宠”。这种防水材料在国内外均属于起步阶段，无论在原材料、配方、工艺、应用和施工等方面，都在不断研究和探索之中。 自粘聚合物改性沥青防水卷材，是以高聚物、优质重交沥青、增塑剂、增粘剂、抗老化剂等为基料，以高弹高强高分子树脂膜、铝箔等为表面材料的无胎防水材料。它采用防粘纸作为隔离层。 目前的卷材基料主要有橡胶SBS、弹性体等，表面材料主要有聚乙烯膜(非外露防水工程)、铝箔(外露防水工程)和无膜(辅助防水工程)等。

表10-6 自粘聚合物改性沥青防水卷材技术要求比较 防 水 卷 材 由于我国产聚乙烯拉力偏低，自粘聚合物改性沥青防水卷材的力学性能远远低于国外产品。2000年左右我国生产聚酯毡为胎体的自粘有胎防水卷材，其物理性能达到或超过了国际现有水平。2002年我国颁布了JC 898—2002《自粘聚合物改性沥青聚酯胎防水材料》行业标准。它与美国ASTM D1970—2000的技术要求比较见表10-6。 表10-6 自粘聚合物改性沥青防水卷材技术要求比较 标 准 指 标 中国JC 898—2002 美国ASTM D1970—2000 拉力，厚2mm、3mm, N/5cm 350，450 220 撕裂强度 型号 Ⅰ型：1.5mm、2mm、3mm；Ⅱ型 N 125 、200 ；250 89 低温柔性(℃) Ⅱ型，-30 -29 水蒸气透湿率( g/m2) 5.7×10-9

防 水 卷 材 自粘聚合物改性沥青防水卷材适用于屋面、墙体、地下室、卫生间、水池、地铁、水库等防水防漏工程。特别适用于油库、化工厂、纺织厂、粮库的防水，对构件变形部位、木结构、金属结构的防水有独到之处。 自粘聚合物改性沥青防水卷材施工要求较高，基层表面应该坚固、平整、干燥、无灰无油污；基层面要均匀涂刷专用处理剂；铺粘前要弹线定位，转角处应做成圆角；收头和四周末端，应采用密封膏封头；基层处理剂和密封膏要密封保存。 二、 合成高分子防水卷材 合成高分子防水卷材是除沥青基防水卷材外，近年来大力发展的防水卷材。合成高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或者两者共混体为基料，加入适量的化学助剂、填充料等，经混炼、压延或挤出等而制成的防水卷材或片材。 合成高分子防水卷材耐热性和低温柔韧性好，拉伸强度、抗撕裂强度高、断裂伸长率大，耐老化、耐腐蚀、耐候性好，适应冷施工。 合成高分子防水卷材品种很多，目前最具代表的有合成橡胶类三元乙丙橡胶防水卷材、聚氯乙烯防水卷材和氯化聚乙烯——橡胶共混防水卷材。

表10-7 三元乙丙橡胶卷材的物理力学性能(HG 2402—92) 防 水 卷 材 1. 三元乙丙橡胶防水卷材 三元乙丙(EPDM)橡胶防水卷材，是以三元乙丙橡胶为主体，加入一定量的丁基橡胶、软化剂、补强剂、填充剂、促进剂和硫化剂等，经配料、密炼、拉片、过滤、压延或挤出成型、硫化等制成的防水卷材。 EPDM卷材的物理力学性能见表10-7。 表10-7 三元乙丙橡胶卷材的物理力学性能(HG 2402—92) 项 目 性 能 指 标 一 等 品 合 格 品 拉伸强度(MPa)，≥ 8.0 7.0 断裂伸长率(% )，≥ 450 撕裂强度(N/cm )，≥ 280 245 脆性温度(℃ )，≥ -45 -40 不透水性(MPa )，30min 0.3 0.1 臭氧老化，40℃，168h，拉伸40%，pphm 500无裂纹 100无裂纹 热蒸汽老化 80℃，168h 拉伸强度变化率(%) -20～40 -20～50 断裂伸长变化率(%) 30 撕裂强度变化率(%) -40～40 -50～50 热老化伸长率，80℃，168h，100% 无裂纹 扯断伸长率 (%)，-20℃，≥ 200

防 水 卷 材 EPDM卷材具有耐老化、耐热性好(>160℃)、使用寿命长(30年～50年以上)、拉伸强度高、延伸率大、冷施工、对基层开裂变形适应性强、重量轻、可单层施工等特点。美国、日本的新建屋面和维修防水工程的三分之一左右都是应用的EPDM防水卷材。 三元乙丙橡胶防水卷材，适用于外露屋面、大跨度、振动大、年限要求长、防水质量要求高的工程。 2. 聚氯乙烯防水卷材 聚氯乙烯(PVC)防水卷材是以聚氯乙烯树脂为主要原料，掺加填充料(如铝矾土)和适量的改性剂、增塑剂(如邻苯二甲酸二辛脂)及其他助剂(如煤焦油)，经混炼、压延或挤出成型的防水卷材。 该防水卷材根据其基料的组成及其特性分为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。 该防水卷材的物理力学性能应符合表10-8的规定。

表10-8 聚氯乙烯防水卷材物理力学性能(GB 12952—91) 防 水 卷 材 表10-8 聚氯乙烯防水卷材物理力学性能(GB 12952—91) 项 目 P型 S型 优等品 一等品 合格品 拉伸强度(MPa)≥ 15.0 10.0 7.0 5.0 2.0 断裂伸长率(%≥ 250 200 150 120 热处理尺寸变化率(%)≥ 3.0 低温弯折性 -20℃，无裂纹 抗渗透性 不透水 抗穿孔性 不渗水 剪切状态下的粘合性 ≥2.0N/mm或在接缝外断裂 试验室处理后卷材相对于未处理时的允许变化 热 老 化 处 理 外观质量 无气泡、不粘结、无孔洞 拉伸强度相对变化率(%) ±20 ±25 +50 -30 断裂伸长率相对变化率(%) -20℃无裂纹 -15℃ 无裂纹 -20℃ -10℃ 人 工 候 水 溶 液

防 水 卷 材 PVC防水卷材耐老化性能好(耐用年限25年以上)、拉伸强度高、断裂伸长率极大、原材料丰富、价格便宜。用热风焊铺粘施工方便，不污染环境。适用于我国南北方广大地区防水要求高、耐用年限长的工业与民用建筑的防水工程。用于屋面防水时，可做成单层外露防水。 3. 氯化聚乙烯——橡胶共混防水卷材 它以氯化聚乙烯和合成橡胶共混物为主体，加入一定的稳定剂、软化剂、促进剂、硫化剂，经混炼、压延等工艺制得的防水材料。 根据共混材料的不同分为S型和N型，以氯化聚乙烯与合成橡胶共混体制成的防水卷材为S型；以氯乙烯与合成橡胶和再生橡胶共混体制成的防水卷材为N型。氯化聚乙烯——橡胶共混防水卷材物理力学性能见表10-9。 该防水卷材不但具有氯化聚乙烯特有的高强度、优异的耐臭氧、耐老化性能，还具备橡胶和塑料的高弹性、高延伸性和良好的低温柔性。从物理性能上看，氯化聚乙烯——橡胶共混防水卷材接近三元乙丙橡胶防水卷材的性能，最适应屋面单层外露防水。

表10-9 氯化聚乙烯——橡胶共混防水卷材物理力学性能 (JC/T 684—1997) 防 水 卷 材 表10-9 氯化聚乙烯——橡胶共混防水卷材物理力学性能 (JC/T 684—1997) 项 目 性 能 指 标 S型 N型 拉伸强度(MPa) 7 5 断裂伸长率( % ) ≥ 400 250 撕裂强度(kN/m) ≥ 24.5 20 不透水性(MPa ), 10h 0.3 0.2 热老化保持率，(80±2)℃，168h，拉伸强度(% )，≥ 80 脆性温度(℃) -40 -20 伸长率, 20% 无裂纹 臭氧老化，1 000pphm，40℃，168h，无裂纹 伸长率40% 伸长率20%

防 水 涂 料 保护建筑物构件不被水渗透或湿润，能形成具有抗渗性涂层的涂料，称为防水涂料。按照分散剂的不同可分为溶剂涂料、水乳型涂料两种。随着科技的发展，涂料产品不仅要求施工方便、成膜速度快、修补效果好，还须延长使用寿命、适应各种复杂工程的需求。 防水涂料中，聚氨酯、橡胶和树脂基的涂料属高档涂料。氯丁橡胶改性沥青涂料及其他橡胶改性的沥青涂料属中档涂料。低档涂料主要有再生胶改性沥青涂料、石油沥青基防水涂料等。防水涂料的发展前景依赖于新型聚合物的推广和应用。 一、 沥青类防水涂料 沥青类防水涂料是以沥青为基料，通过溶解或形成水分散体构成的防水涂料。沥青防水涂料除具有防水卷材的基本性能外，还具有施工简单、容易维修、适用于特殊建筑物的特点。 直接将未改性或改性的沥青溶于有机溶剂而配制的涂料，称为溶剂型沥青涂料。将石油沥青分散在水中，形成稳定的水分散体而构成的涂料，称为水乳型沥青防水涂料。沥青类防水涂料的分类如图10.2所示。 乳化沥青和高聚物改性沥青涂料，是目前土木工程中应用较广的两类防水涂料。

防 水 涂 料 乳化沥青是将沥青热融后，经机械剪切的作用，以细小的沥青微滴分散于含有乳化剂的水溶液中，形成水包油(O/W)型的沥青乳液，或者将微小的水滴稳定地分散在沥青中形成的油包水(W/O)型的沥青乳液。乳化剂带有亲油基与新水基两相，在它的作用下降低了水和油的界面张力，使它能够吸附于沥青微滴和水滴相互排斥的界面上。当乳化剂以单分子状态溶于水中时，其亲油基的一端被水排斥，亲水基一端被水吸引。亲油基端为了成为稳定分子，它一方面把亲水基端留在水中，而自己伸向空气；另外让亲油基尽量靠拢，减少亲油基和水的接触面积。前者形成单分子膜，后者形成胶束。大量的胶束集聚形成球状胶束，球状胶束将亲油基完全包含在球体内，几乎与水脱离接触。这样，胶束外只剩下亲水基，使沥青与水形成互不相溶的两相。当乳化沥青涂料覆盖在基层上后，水在空气中蒸发，剩下的沥青胶团聚集在一起即形成防水层。

防 水 涂 料 图10.2 沥青类防水涂料分类

防 水 涂 料 乳化沥青的粘度、储存的稳定性、破乳的速度和微粒大小分布等都是乳化沥青质量的重要指标，可以通过以下办法改善乳化沥青的性能。 (1) 增加乳化沥青和粘度，通过增加沥青含量；改变水相的酸性或增加乳化剂；加大乳化过程中的流量和降低沥青的粘度等办法来增加乳化沥青的粘度。 (2) 减少乳化沥青的粘度，通过减少沥青含量、改变乳化剂配方和降低流经乳化机的流量来减少乳化沥青的粘度。 (3) 加大乳化液的破乳率，破乳率的大小取决于矿物质的类型和微粒的大小分布。可采取增加沥青含量、改变水相的酸度和添加破乳剂等办法。 (4) 改善乳化沥青的储存性，采取加入稀释剂、增加乳化液浓度、加入中和性盐类、选用微粒均匀的乳化液等办法来改善乳化沥青的储存稳定性。 (5) 改变乳化微粒的分布状态，加入一定的酸、改变生产条件，如增加沥青含量、改变水相成分、提高生产温度等。 沥青是一种化学结构、物理性能相当复杂的建筑材料，为了达到工程的需求，必须对沥青内部结构进行改性来实现沥青物理性能的改善。

防 水 涂 料 改性沥青根据高低聚合物含量的不同分为两相： ① 改性沥青中低聚合物含量小于4%的时候，沥青呈连续相。由于聚合物吸收了沥青中的油分，沥青相中的沥青质含量增加，从而使沥青的粘度和弹性增加。聚合物相的加强作用，提高了高温下沥青的力学性能；低温环境下，聚合物的劲度模量小于沥青的劲度模量，由此降低了沥青的低温脆性。 ② 当改性沥青中聚合物含量大于10%时，沥青中的油分对聚合物有一定的塑化作用。沥青中的重质部分分散在聚合物连续相中，这时体系反映出的性质基本是聚合物的性质。若是4%～8%的中等量聚合物改性沥青，在体系中会形成沥青和聚合物两相交联的连续相，其性质往往随温度变化，产品性能不稳定。因此第一种状态，聚合物吸附沥青中的油分，经溶胀后形成连续网状结构，是最大限度发挥聚合物改性作用的关键。 例如采用SBS改性沥青时，其中的苯乙烯段被溶解抑制在沥青的棒状结构中，丁二烯链却缠绕在这种结构周围。由于SBS两端抑制在沥青中间，因此SBS对沥青结构的缠绕非常紧密。这种结构往往伴随着沥青与聚合物之间化学性质和物理性能的改变。 根据改性沥青高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性的要求，聚合物改性剂主要分为两大类：热塑性弹性体和橡胶改性剂，如嵌段聚合物SBS；热塑性树脂改性剂，如热塑性共聚物乙烯-乙酸乙烯(EVA)。

防 水 涂 料 1. SL—2溶剂型SBS橡胶改性沥青防水涂料 主要适用于各种建筑物屋面、地下室、地沟、涵洞的防水、防潮工程；可以作为防水卷材的冷施工粘结剂；也可作为建筑物防水系统维修补漏及管道防腐等工程的材料。 2. 石棉乳化沥青防水涂料 石棉乳化沥青防水涂料又称水性石棉沥青防水涂料。它是以石油沥青为基料，石棉作分散剂，在强制搅拌下制成的厚质防水涂料。 该防水涂料无毒、不燃、水性冷施工、无污染，可在潮湿基层上铺设。其耐水、耐热、耐候、抗裂和稳定性都优于一般的乳化沥青。由于填料采用了无机纤维矿物，它的乳化膜比化学膜更坚固。其不足之处在于施工环境温度一般要在15℃以上，但气温过高易粘脚。 石棉乳化沥青防水涂料铺抹在基层上后，水分的蒸发使悬浮体内部的结构重新分布，分散度极细小的沥青颗粒、石灰和石棉绒互相挤靠包裹。沥青凝结成膜时石灰在沥青中形成均匀的蜂窝状骨架，构成一种耐热性高、抗老化性好的防水层。 石棉乳化沥青防水涂料目前在我国的应用较广泛、效果也较好，配以玻纤布、无纺布等，可适用于钢筋混凝土屋面、地下室、厨池的防水层。

防 水 涂 料 3. 水乳型再生橡胶沥青防水涂料 水乳型再生橡胶沥青防水涂料是以石油沥青为基料和再生橡胶为改性材料复合而成的水性防水涂料。该防水涂料是由再生橡胶和石油沥青的微粒，借助阴离子型表面活性剂的作用，使阴离子型再生胶乳和沥青乳液稳定分散在水中形成乳状混合液。 水乳型橡胶沥青类防水涂料是国内外较通用的一种防水涂料，与同类溶剂型产品比较，它以水取代了汽油，其安全性、环境性更胜一筹。这种涂料因以合成胶乳为原料，因而其价格贵。 水乳型再生橡胶沥青防水涂料，能够在各种复杂表面形成防水膜，具有一定的柔韧性和耐久性。以水为分散剂，无毒、不燃、无异味，安全可靠。可在常温下冷施工，操作简单、维护方便，能够在潮湿无积水的表面施工。原料来源广泛，价格较低。其缺点是一次涂刷成膜较薄，产品质量易受生产条件的影响，气温低于5℃不易施工。产品适用于工业、民用混凝土基层屋面、浴厕、厨房间的防水，沥青珍珠岩保温层屋面防水，地下混凝土建筑防潮，旧油毡屋面翻修和刚性自防水屋面的维修。

防 水 涂 料 二、其他品种防水涂料 我国20世纪70年代主要生产氯丁胶和橡胶改性沥青防水涂料，至20世纪80年代推出焦油聚氨酯防水涂料以来，各种高分子材料的防水涂料层出不穷。液态、粉末态、溶剂型、水乳型、反应型、纳米型、快速型、美术型等新产品不断在工程建设中亮相。 1. 聚氨酯防水涂料 聚氨酯防水涂料是一种化学反应型涂料，它由异氰酸酯基的聚氨酯预聚体和含有多羟基或胺基的固化剂，以及其他助剂按一定比例混合而成。按生产原料不同，一般分为聚醚型聚氨酯类产品和聚酯型聚氨酯类产品。前者耐水性优良，后者具有较高的机械强度和氧化稳定性。聚氨酯防水涂料多以双组分形式使用，我国目前有焦油系列双组分聚氨酯涂膜防水材料和非焦油系列双组分聚氨酯涂膜防水材料两类。 聚氨酯预聚体一般以过量的异氰酸酯与多羟基聚酯或聚醚反应，生成异氰酸基高分子化合物，这是防水涂料的主剂。预聚体中的异氰酸酯基很容易与带活性氢的化合物(如乙醇、胺、多元醇、水等)反应，在固化剂的作用下形成几乎不产生体积收缩的橡胶状弹性体。

防 水 涂 料 为了实现固化体的交联，往往在聚氨酯中引进多官能度的多元醇及三聚异氰酸酯等聚合物，它能使涂膜具有更好的耐热稳定性和耐化学介质的稳定性，如异氰酸酯三聚合得到稳定的异氰酸酯。这种特殊的氮杂六元结构，使聚氨酯产品具有优良的耐热稳定性，其在150℃～200℃不分解。 由于聚氨酯高分子结构的特性，使它具备优异的耐候、耐油、耐臭氧、不燃烧、抗撕裂、耐温(-30℃～80℃)、耐久等特性。 聚氨酯防水涂料属于高档合成高分子防水涂料，它具有很多突出的优点：容易形成较厚的防水涂膜；能够在复杂的基层表面施工，其端头容易处理；整体性强，涂膜层无接缝；冷施工，操作安全；涂膜具有橡胶弹性，延伸性好，抗拉、抗撕裂强度高；防水年限可达10年以上等。 聚氨酯防水涂料适用于各种地下、浴厕、厨房等的防水工程；污水池的防漏；地下管道的防水、防腐工程等。 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成的复合乳液，再添加一定量的外加剂而制得的乳液型防水涂料。本品是以水为分散介质的水乳型涂料，失水后固体物质颗粒密度增大、集聚。在交联剂、催化剂的作用下进行交联反应，形成均匀、致密、弹性的橡胶连续膜。

防 水 涂 料 硅橡胶防水涂料兼有涂膜防水和渗透防水的双重特性，适合于复杂构件表面的施工，无毒、无味、不燃、安全、冷施工、操作简单，可配制成各种颜色具有一定的装饰效果。硅橡胶防水涂料缺点主要有原材料价格高，成本大；要求基层有较好的平整度；固体含量较低，一次涂刷层较薄；气温低于5℃不宜施工等。 硅橡胶防水涂料适用于屋面、地下、输贮水构建物等的防水、防潮工程。 3. 水泥基渗透结晶型防水涂料 水泥基渗透结晶型防水涂料是由硅酸盐水泥、石英砂、特殊的活性物质及一些添加剂组成的无机粉末状防水材料，简称为CCCW。 水泥基渗透结晶型防水涂料是一种刚性防水材料，与水作用后材料中含有硅酸盐活性化学离子，通过载体向混凝土内部渗透、扩散，与混凝土孔隙中的钙离子进行化学反应，形成不溶于水的硅酸钙结晶体填塞毛细孔道，使混凝土结构致密、防水。 水泥基渗透结晶型防水涂料在土木工程施工建设中具有一些独特的性能。 (1) 能够在迎水面和背水面上施工，与混凝土能够组成完整、持久的整体。 (2) 可以在100%湿润或初凝混凝土基面上施工。 (3) 在混凝土浇筑场面惯常程序施工中(扎钢筋、加强网、回填土等)，无需进行特别保护，无需在混凝土表面做找平面，易于施工，可在处理48小时后进行其他施工。

防 水 涂 料 (4) 能封闭不大于0.4mm的混凝土裂缝，在其表面受损的情况下，其防水、抗化学侵蚀的特性不会改变。能抵抗海水、侵蚀性地下水，氯化物、碳酸化合物、氧化物、硫酸盐、硝酸盐等化学物质的侵蚀，起到保护混凝土和钢筋的作用。 (5) 与混凝土、砖块、砂浆完全相容；允许混凝土透气，促使混凝土全面干燥；能够增强混凝土抗压性能。 (6) 无毒无害，可应用于饮水工程领域。 这种防水涂料适用于地下工程、水池、水塔等混凝土结构工程的迎水面和背水面的`防水处理，它为混凝土工程提供了可以信赖的防水材料和工艺。

防水密封材料 土木工程中为了保证建筑物的水密性和气密性，凡具备防水功能和防止液、气、固侵入的密封材料，称为防水密封材料。它的基本功能是填充构形复杂的间隙，通过密封材料的变形或流动润湿，使缝隙、接头不平的表面紧密接触或粘接，从而达到防水密封的作用。 防水密封材料可应用于建筑物门窗密封、嵌缝，混凝土、砖墙、桥梁、道路伸缩的嵌缝，给排水管道的对接密封，电器设备制造安装中的绝缘、密封，航天航空、交通运输器具、机械设备连接部位的密封和各种构件裂缝的修补密封等。 防水密封材料的基材主要有油基、橡胶、树脂、无机类等，其中橡胶、树脂等性能优异的高分子材料是防水密封材料的主体，故称为高分子防水密封材料。防水密封材料有膏状、液状和粉状等。防水密封材料按其形态的分类，如图10.3所示。

防水密封材料 图10.3 防水密封材料的分类

防水密封材料 一、 非定形防水密封材料 非定形密封材料是现场成形的密封材料，多数以橡胶、树脂、合成材料为基料制成，它填充于缝隙中起到密封作用。 1. 硅橡胶防水密封材料 硅橡胶防水密封胶是以聚硅氧烷为主要成分的非定形密封材料，是一种可以在室温下固化或加热固化的液态橡胶。 硅橡胶防水密封材料具有耐热、耐寒、绝缘、防水、防震、耐化学介质、耐臭氧、耐紫外线、耐老化、耐一些有机溶剂和稀酸，贮存性稳定，密封性能持久，硫化后的密封胶在-50～250℃范围内长期保持弹性。 硅橡胶防水密封材料广泛适用于建筑工程的预制构件嵌缝密封、防水堵漏，汽车工业的填圈、阀盖、油盖，洗衣机、吸尘器、冰箱、电表的接缝密封，飞机油箱密封，电子元件、仪表防震、防潮、绝缘、隔热的填充材料。 2. 丙烯酸酯防水密封材料 丙烯酸酯防水密封材料是以丙烯酸酯类聚合物为主要成分的非定形密封材料。它所采用丙烯酸酯主要是聚丙烯酸酯橡胶和溶液型的丙烯酸酯。丙酸酯聚合物分子的主链是由饱合烃组成，并带有羧基，因而具有很强的耐热、耐油、耐光化学、耐氧降解的特性。丙烯酸酯橡胶最高使用温度180℃，间断或短时间使用温度可达200℃，150℃热空气中老化数年无明显变化。

防水密封材料 丙烯酸酯密封胶具有橡胶的弹性和柔软性，有良好的耐水、耐溶剂性等。由于冷流动性差，不能用于伸缩大的变形缝，嵌缝时要用热施工方法。 乳液型聚丙烯酸酯密封胶的优点：通过水分蒸发或吸收而固化，固化时间快；含水量少，体积收缩小；柔软性、伸长率、复原性、耐水性、粘附性、耐候性优良；贮存稳定性好等。 溶剂型丙烯酸酯密封胶的主要特性有通过溶剂蒸发常温下固化，固化时间较长、同时体积收缩大、复原性较差；对各种基材的粘接力良好；使用年限可达20年；常温贮存稳定性6个月；施工时需加热到50℃左右。 丙烯酸酯防水密封材料适用于钢、铝、木门窗与墙体、玻璃间的接缝密封；以及刚性屋面、内外墙、管道、混凝土构件的接缝密封。

防水密封材料 二、 定形防水密封材料 定形防水密封材料一般可分为弹性和非弹性型，它们是具有一定形状和尺寸的密封材料。适用于建筑工程的各种接缝，如伸缩缝、沉降缝、施工缝、构件接缝、门窗框接缝和窗墙管接缝等。主要应用的品种有止水带、密封垫和密封条等。 定型密封材料按材料性能分作刚性和柔性，刚性定型密封材料多采用金属制成，柔性定型密封材料一般用天然橡胶、合成橡胶、塑料、合成材料等制成。柔性密封材料按密封机理，又可分为遇水膨胀型非定形密封材料和遇水非膨胀型定形密封材料。有的将密封腻子等称为定形密封产品，实际它最终是依据现场施工情况而成形，因而它仍属于非定形密封材料。 建筑定形密封材料的要求有具有良好的水密性、气密性和耐久性；具有良好的弹性、塑性和强度；有耐热、耐低温、耐腐蚀的性能；要求制作尺寸精度高，不致在构件振动、变形等过程中脆裂、脱落。 1. 聚氨酯遇水膨胀橡胶密封材料 橡胶本身是疏水结构物质，但其中的杂质、亲水性蛋白质、合成橡胶中的乳化剂等都是水溶性或亲水性物质。这种橡胶与水接触时，亲水性物质就会扩散到渗入橡胶中的水中溶解或膨胀，从而在橡胶内外形成渗透压差。这种渗透压差对于水向橡胶内部的渗透具有促进作用。根据这个原理，将具有高亲水性物质掺入橡胶中，只要它们不被水溶解抽出，大量的吸水能造成整个橡胶材料的体积膨胀，达到防水漏的效果。

防水密封材料 聚氨酯遇水膨胀橡胶材料，主要以聚醚多元醇为原料制成的亲水性聚氨酯预聚体。当多元醇中亚乙基醚单元的含量超过20%时，即可制成具有吸水性的聚氨酯材料。聚氨酯材料中存在大量的极性链节容易旋转，采用适当的交联固化能产生较好的回弹性能。与水相遇后其链节和水能生成氢链，从而导致材料体积的膨胀。 这种聚氨酯预聚体可以制成遇水膨胀的嵌缝腻子型防水材料，也可以通过与一定量橡胶混合，制成复合的遇水膨胀弹性体。国产821AF和821BF遇水膨胀密封材料，都属于这类产品。 821AF水溶性聚氨酯注浆液止水材料，它由亲水性聚醚与异氰酸酯经化学合成制得一种不溶于水的单组份注浆材料。它具有如下特点：与水混合后粘度小，可灌性好；遇水后自行分解、乳化、发泡、进行聚合反应，其反应速度可调；止水性好，延伸性良好，弹性、抗渗性、低温性好，对水质无污染。821AF水溶性聚氨酯注浆液，适用于各种混凝土构件裂缝、施工缝的灌浆防水堵漏，隧道掘井建筑中破裂带止水和软基加固和水塔、水池、地下室等的防水堵漏。

防水密封材料 2. 刚性止水带 刚性止水带也称金属止水带，它用钢、铜、铝、合金钢板等制成。钢止水带和铜止水带主要应用于水坝及大型构建物，金属防水材料采用焊接拼接，因此其焊拼缝质量是至关重要的。 金属防水材料在地下水的侵蚀下易产生腐蚀现象，因此对金属材料、焊条、焊剂的选择，对保护材料的方法都有相关的规定。

思考题 1. 建筑防水材料防潮、防漏的功能及必备性能。 2. 石油沥青玻纤胎防水卷材的性能。 3. 乳化沥青制备原理及性能改造办法。 4. 聚氨酯高分子的结构特性对产品性能的影响。 5. 水泥基渗透结晶型防水涂料的作用机理和施工特点。 6. 丙乳聚合物对水泥砂浆结构性能改善的作用。 7. 针对环氧树脂高分子材料的问题，如何进行改性？