建筑防水密封材料

1、第六章 建筑防水密封材料6.1 分類與性能建筑防水用密封材料主要用于建筑物人為設(shè)置的伸縮縫、沉降縫、建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件間的結(jié)合部、門窗框四周、玻璃鑲嵌部等，能起到氣密性和水密性作用的材料。只要用于建筑物面、地下工程、幕墻裝飾工程及其它部位的嵌縫密封防水，起到防水、防塵、隔音、保溫等功能。近年來，隨著人們對建筑工程質(zhì)量和日常使用安全的高度重視，已成為各類建筑不可缺少的功能材料。建筑防水密封材料品種繁多，可分為不定型和定型密封材料兩大類，前者指膏糊狀材料，如PVC油膏、PVC膠泥、瀝青油膏、丙烯酸、氯丁、丁基密封膩?zhàn)?、氯磺化聚乙烯、聚硫、硅酮、聚氨酯等，后者指根?jù)工程要求制成的帶、條、墊狀的密封材

2、料，如止水帶、止水條、防水墊、遇水自膨脹橡膠等。通常所說的密封材料是指不定型材料。近年來，隨著化工建材的不斷發(fā)展，建筑防水密封材料的品種不斷增多，除傳統(tǒng)的塑料防水油膏、橡膠瀝青防水油膏、桐油瀝青防水油膏外，出現(xiàn)了性能優(yōu)異的高分子嵌縫密封材料，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。這些已成為建設(shè)部推薦的新型防水密封材料。防水密封材料分類如下：丁基橡膠改性瀝青密封膏聚合物改性瀝青類SBS改性瀝青密封膏 再生膠改性瀝青密封膏 防水密封材料 硅酮密封膏 聚氨酯密封膏 橡膠型聚硫密封膏 合成高分子類 氯磺化聚乙烯密封膏 丁基密封膏 樹脂型水性丙烯酸酯密封膏密封材料應(yīng)滿足下列要求：

3、(1)水密性和氣密性建筑防水密封材料首先必須具備優(yōu)異的水密性和氣密性，以保證其防水作用。(2)粘著性 要確保結(jié)合部位具有可靠的水密性和氣密性，密封材料要牢固地粘結(jié)在結(jié)合部的表面，不能出現(xiàn)縫隙。(3)耐久性密封材料在大氣中能經(jīng)受一年四季的風(fēng)吹日曬、雨雪凍融等惡劣環(huán)境條件的考驗(yàn)。許多高分子材料在紫外線、臭氧、微生物、酸、堿等環(huán)境中要抗老化，此外還要承受強(qiáng)風(fēng)、地震及氣溫和日照變化而產(chǎn)生的構(gòu)件變形及變位的外力作用。要求密封材料在這些因素作用下仍然保持良好的氣密性和水密性，這就要求密封材料必須經(jīng)受住長期壓縮拉伸震動疲勞作用，必須具備一定的拉伸壓縮循環(huán)型、彈塑性和粘結(jié)性，在惡劣的使役環(huán)境中不能產(chǎn)生急劇的變

4、質(zhì)和損傷，因此，耐久性是建筑防水密封材料的重要性能。(4)無污染性在建筑物經(jīng)常看到由于密封材料的原因引起結(jié)合部周圍出現(xiàn)發(fā)黑的現(xiàn)象，損壞了建筑物的美觀。在這種情況下，即使防水密封材料的防水功能再好，也是失敗的。因此，要做到長時(shí)間使用不產(chǎn)生明顯的污染，選用防水密封材料和應(yīng)用中的維護(hù)管理都是很重要的。6.2 聚合物改性瀝青類密封材料6.2.1 主要配制材料(1)聚合物改性瀝青聚合物瀝青是其密封材料的主要成份，起著水密性、氣密性的重要作用。要求聚合物瀝青具有良好的粘結(jié)性、彈塑性、耐熱性、能適應(yīng)接縫位移的變形性。在聚合物瀝青密封材料中，要求聚合物瀝青同成膜劑、軟化劑有較好的相容性，在氣溫劇烈變化條件下能

5、保持良好的防水作用。在高溫環(huán)境中，密封材料在接縫處不發(fā)生滑動和流淌，在低溫條件下，柔韌性好，不脆裂，同時(shí)具有一定的耐久性。作為膠粘劑的聚合物瀝青要求其粘結(jié)強(qiáng)度高，在高溫下不流淌，被粘材料不下滑；在低溫條件下不脆裂，要有一定的柔性，抗疲勞性能良好，抗剪切力要高。常用的聚合物瀝青有：SBS橡膠瀝青、丁基橡膠瀝青、氯丁橡膠瀝青、無規(guī)聚丙烯(APP)瀝青、聚氨酯煤焦油、氯磺化聚乙烯煤焦油、聚硫橡膠瀝青、再生橡膠瀝青、丁苯橡膠瀝青、天然橡膠瀝青、聚氯乙烯煤焦油。(2)軟化劑軟化劑的主要作用是增加聚合物瀝青的可塑性、柔韌性、粘彈性，增加瀝青膠體結(jié)構(gòu)的分散性，使瀝青質(zhì)分開，能夠保護(hù)或恢復(fù)樹脂質(zhì)的膠溶作用，同

6、時(shí)，使聚合物瀝青的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)攤開，使瀝青質(zhì)和聚合物呈高度分散狀態(tài)，從而增加瀝青質(zhì)、聚合物分子間的距離，減少了瀝青質(zhì)或聚合物分子之間的作用力，增加了密封材料的彈塑性，更加適應(yīng)接縫之間的位移變化。軟化劑的加入，也增加了礦物質(zhì)填料顆粒在密封材料中的潤滑性，使礦物填充材料容易流動。軟化劑應(yīng)與聚合物瀝青有較好的相容性，沸點(diǎn)高、揮發(fā)性小、遷移性低、耐寒、耐熱、穩(wěn)定性好，耐光性能優(yōu)良，能使密封材料長期保持粘結(jié)性、感溫性和抗氧化性，調(diào)整密封材料的稠度和下垂值，增加同基層的浸潤性和粘結(jié)力等。在聚合物瀝青密封材料配制中常用的軟化劑主要有：石油系軟化劑、煤油系軟化劑、松焦油系軟化劑和脂肪系軟化劑。石油系軟化劑是石油加

7、工過程中得到的產(chǎn)物，其特點(diǎn)是沸點(diǎn)高。主要包括：機(jī)械油、變壓器油、重油、凡士林、芳烴油、環(huán)烷烴油、三線油、六線油等。在聚合物瀝青密封材料中多選用中質(zhì)和重質(zhì)的機(jī)械有，該油具有沸點(diǎn)高，不易揮發(fā)、不易老化等性能?？筛纳剖┕さ暮鸵仔?，降低瀝青軟化點(diǎn)，增加瀝青的塑性，起到稀釋和軟化作用。機(jī)械油摻量過多會影響到密封材料的粘結(jié)性。作為聚合物瀝青密封材料使用的柴油主要有RC320重柴油。變壓器油具有較好的耐寒性和絕緣性。三線油、六線油是石油餾出部分，為淡綠色液體或粘稠狀物，呈中性，是聚合物瀝青密封材料較好的軟化劑。煤焦油系軟化劑是煤經(jīng)干餾而制得的油狀物，在聚合物瀝青密封材料中，可增加其粘結(jié)性和塑性。松焦油系軟化

8、劑是干餾松根、松干后得到的油狀物，在聚合物瀝青密封材料中，可增加其塑性、粘結(jié)性，有較好的軟化能力。脂肪系軟化劑是指植物或動物壓榨出的油脂，主要有棉籽油、蓖麻油、大豆油、菜籽油、桐油等，多作為聚合物瀝青密封材料的成膜材料。(3)成膜劑為了保持聚合物瀝青密封材料中的油分，使其長期保持塑性和彈塑性，需要加入能使密封材料表面干結(jié)成膜的物質(zhì)，即成膜劑。常用的成膜劑有植物或動物的油類。根據(jù)干燥速度的快慢，可分為干性油、半干性油和不干性油。干性油有桐油、亞麻仁油、蘇籽油等，半干性油有大豆油、葵花籽油等，不干性油有棉籽油、蓖麻油、魚油等。在聚合物瀝青膠粘劑中，則不加入成膜劑。(4)礦物填充劑在聚合物瀝青密封材

9、料中加入礦物填充劑可以增大密封材料的體積，降低成本，還可以提高其耐熱性。常用的礦物填充劑有粉狀大理石粉、滑石粉；纖維狀的有石棉纖維、合成纖維等。其用量與礦物填充劑的粒徑、纖維長度和分散程度有關(guān)。在聚合物瀝青膠粘劑中，可根據(jù)使用要求選擇其填充料。例如：耐酸聚合物瀝青膠粘劑可選用輝綠巖粉、石英粉、瓷粉等，耐堿填充劑有溫石棉、石灰石粉、白云石粉等，滑石粉有耐酸的也有耐堿的，由實(shí)驗(yàn)確定。通常選用最多的為滑石粉、粉煤灰、板巖粉、石棉粉。(5)溶劑在聚合物瀝青密封材料和聚合物瀝青膠粘劑中，為了改善施工性能，調(diào)節(jié)其粘度，提高浸潤性，常摻入一定的溶劑。常用的溶劑有：石油系溶劑、煤焦系溶劑、松焦系溶劑，例如：溶

10、劑汽油、二甲苯、松節(jié)油等，此外，還有蒽油、石腦油、礦物油、煤油、輕柴油等。6.2.2 塑料瀝青密封材料塑料瀝青密封材料是以塑料瀝青為主劑的密封材料，由塑料瀝青、軟化劑或增塑劑及相關(guān)的助劑和填充料所組成。塑料瀝青密封材料中，以塑料煤焦油瀝青密封材料應(yīng)用最廣。(1)PVC煤焦油瀝青密封材料在我國最早出現(xiàn)的是PVC膠泥，亦稱聚氯乙烯建筑防水接縫材料，是以聚氯乙烯樹脂改性煤焦油為主劑材料，配以增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑所組成。PVC膠泥具有良好的防水性、彈性、耐熱性、耐寒性、耐老化性，從而廣泛應(yīng)用于建筑防水工程的接縫中，作為接縫防水材料使用。但該材料需在施工前進(jìn)行塑化，趁熱施工，冷卻變硬不能二次進(jìn)行加熱溶

11、化，從而限制了作為商品在市場上銷售，同時(shí)，也限制了它的發(fā)展。PVC膠泥的配方構(gòu)成見表6-1。在PVC膠泥中采用的煤焦油為高溫煤焦油，PVC樹脂中以PVC-SG2型、PVC-SG3型、PVC-SG4型的樹脂較為理想，增塑劑以耐寒性較好的癸二酸二辛酯，柔軟性較好的鄰苯二甲酸二丁酯應(yīng)用較多。為防止在制作PVC膠泥時(shí)，PVC樹脂降解或使用過程中老化降解，需加入穩(wěn)定劑，以三鹽基硫酸鉛(3PbOPbSO4H2O)使用最多效果也不錯(cuò)，其次是硬脂酸或硬脂酸鉛，填充劑以滑石粉使用最多。PVC油膏俗稱塑料油膏，同樣是由煤焦油、聚氯乙烯樹脂或廢聚氯乙烯塑料、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、稀釋劑、和填充劑所組成。PVC油膏的配方

12、構(gòu)成見表6-1。表6-1 PVC煤焦油瀝青密封材料組分項(xiàng) 目煤焦油聚氯乙烯樹脂增塑劑熱穩(wěn)定劑填充劑稀釋劑PVC膠泥10010157100.412030PVC油膏10010185100.212030518在PVC油膏中，可選用采用PVC樹脂，也可選用廢聚氯乙烯塑料，以廢聚氯乙烯塑料應(yīng)用最多、最廣。當(dāng)選用PVC塑料，其熱穩(wěn)定劑和增塑劑摻量可以根據(jù)廢PVC塑料的老化程度適量調(diào)整。一般比PVC樹脂油膏用量要少，其原因是廢PVC塑料中含有這些助劑的成份。稀釋劑多選用二甲苯或其它沸點(diǎn)較高的芳烴溶劑，以免在制作中減少揮發(fā)。在PVC油膏中可以選用軟煤瀝青代替煤焦油，在選擇煤瀝青生產(chǎn)PVC油膏時(shí)，適當(dāng)增加增塑劑

13、的用量，以提高其低溫柔韌程度。為了增加PVC油膏的柔韌性，有時(shí)還加入糠醛作為一種優(yōu)良的溶劑。根據(jù)JC/T798-1997聚氯乙烯建筑防水接縫材料，塑料瀝青密封材料分為熱塑法施工的聚氯乙烯膠泥和熱熔法施工的塑料油膏兩種產(chǎn)品。稱為J型和G型。PVC接縫材料按耐熱度80和低溫柔性-10，耐熱度80和低溫柔性-20，定為801和802兩個(gè)型號。產(chǎn)品按下列順序標(biāo)記：名稱、類型、型號、標(biāo)準(zhǔn)號。標(biāo)記示例如下：對J型PVC接縫材料要求為均勻粘稠物，無結(jié)塊、無雜質(zhì)。對G型PVC接縫材料要求為黑色塊狀物，無焦渣等雜質(zhì)，無流淌現(xiàn)象。其物理性能見表6-2。 PVC接縫材料主要用于建筑防水工程中的接縫密封。表6-2 聚

14、氯乙烯建筑接縫材料物理性能項(xiàng) 目技 術(shù) 要 求801802密度(g/cm3)規(guī)定值±0.1下垂值(mm)80 不大于4低溫柔性，溫度() 柔性(無裂縫)-10-20拉伸粘結(jié)性最大抗拉強(qiáng)度(MPa)0.020.15最大延伸率(%) 不小于300浸水拉伸粘結(jié)性最大抗拉強(qiáng)度(MPa)0.020.15最大延伸率(%) 不小于250彈性恢復(fù)率(%) 不小于80揮發(fā)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為主劑的密封材料，它是由聚氨酯預(yù)聚體、煤焦油、交聯(lián)劑、催化劑和填充劑等成分組成。多為雙組分密封材料，屬于反應(yīng)型密封材料。作為密封材料所用的聚氨酯類聚合

15、物是由二異氰酸酯與帶烴端基的聚醚聚酯二元醇，在異氰酸酯過量的情況下，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)制得的異氰酸酯封端的預(yù)聚體。聚氨酯煤焦油密封材料的配方構(gòu)成如下： A：聚氨酯預(yù)聚體 100B：甘油 1.82.5 蓖麻油 612 煤焦油 80100 增塑劑 1.53 催化劑 0.51.5 填充劑 100150在該密封材料中，聚氨酯預(yù)聚體、煤焦油為主劑材料，甘油為固化劑，也可選用三羥甲基丙烷。蓖麻油是脂肪酸的三甘油酸，可作為羥基化合物與異氰酯反應(yīng)生成預(yù)聚體，并可與低分子二元醇或二元胺作擴(kuò)鏈劑使用，提高聚氨酯煤焦油密封材料的柔韌性和彈性。為提高聚氨酯預(yù)聚體與固化劑的固化速度，需加入固化促進(jìn)劑或稱催化劑，常用的催化劑有

16、二月桂酸二丁基錫，辛酸亞錫、異辛酸亞錫以及鉍、鋅、鈷、鐵、銻等有機(jī)酸金屬鹽等，以二月桂酸二丁基錫應(yīng)用最多。增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁酯等。填充劑應(yīng)用最多的是滑石粉，還可以加入防老劑及紫外線吸收劑等。2.3 瀝青的技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)主要由以下幾個(gè)方面：(1)粘滯性(粘性viscosity) 石油瀝青的粘滯性是反映瀝青材料內(nèi)部阻礙其相對流動的一種特性，用粘度表示。粘性的實(shí)質(zhì)反映了瀝青膠體的緊密程度。粘性大小與組分含量及溫度有關(guān)。地瀝青質(zhì)含量多，同時(shí)有適量的膠質(zhì)，而油分含量較少時(shí)，呈凝膠結(jié)構(gòu)，粘性大。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高，粘度降低；反之粘度提高。對于粘稠石油瀝

17、青的粘度是用針入度儀測定的針入度(penetration)來表示。針入度是用一定重量的標(biāo)準(zhǔn)針(200g,100g或50g)，在一定的溫度(0、25或46.1)條件下，經(jīng)一定時(shí)間(5s或60s)插入瀝青試樣的深度，以1/10mm為單位表示。通常采用的試驗(yàn)條件是標(biāo)準(zhǔn)針重100g，溫度25，貫入時(shí)間5s。針入度值大小反映石油瀝青抵抗剪切變形能力，針入度愈小，表明粘度愈大。對于液體石油瀝青的粘度是用標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)測定的標(biāo)準(zhǔn)粘度表示。標(biāo)準(zhǔn)粘度是在規(guī)定溫度(20、25、30或60)、規(guī)定直徑(3.5或10mm)的孔口流出的50cm3瀝青所需時(shí)間，常用符號“CtdT”表示，d為流孔直徑(mm)，t為試樣溫度，T

18、為流出50cm3瀝青的時(shí)間(s)。T值大，表明粘度大。(2)塑性 塑性是指石油瀝青受到外力作用時(shí)，產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，則仍保持變形后的形狀的性質(zhì)。石油瀝青的塑性與其組分、溫度等因素有關(guān)，當(dāng)石油瀝青中油分和地瀝青質(zhì)適量時(shí)，樹脂含量愈多，瀝青膜層越厚，塑性越大，溫度升高，塑性增大。反之瀝青膜層薄，塑性差，當(dāng)膜層薄至1m，塑性近于消失，即接近于彈性。瀝青之所以能隨建筑物變形而變形，防水層不致破裂。若一旦破裂，由于其塑性大而具有較強(qiáng)的自愈合能力。(1) 建筑石油瀝青的技術(shù)要求建筑石油瀝青按瀝青的針入度值劃分為40號、30號和10號三個(gè)標(biāo)號。建筑石油瀝青針入度較小、軟化點(diǎn)較高，但延度較小。建筑

19、石油瀝青的技術(shù)性能應(yīng)符合GB/T494-1998建筑石油瀝青的規(guī)定，見表2-1。 (2) 道路石油瀝青的技術(shù)要求在國家標(biāo)準(zhǔn)GB50092-96瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范中，將道路石油瀝青分為中、輕交通量道路石油瀝青和重交通量道路石油瀝青兩種。中、輕交通量道路石油瀝青的技術(shù)要求見表2-2。重交通量道路石油瀝青的技術(shù)要求見表2-3。中、輕交通量道路石油瀝青用于二級以下公路和城市次干路、支路路面。重交通量道路石油瀝青用于高速公路、一級公路和城市快速路、主干路鋪筑路面。表2-2 中、輕交通道路石油瀝青技術(shù)要求 標(biāo) 號試驗(yàn)項(xiàng)目A-200A-180A-140A-100甲A-100乙A-60甲A-60乙針入度(

20、25,100g,5s)/0.1mm200300160200120160901209012050805080延度D(15,5cm/min)/cm,10010090607040軟化點(diǎn)(環(huán)球法)/ ,3045354538484252425245554555閃點(diǎn)(COC)/ , 180200230230230230230溶解度(三氯乙烯)/%, 99.099.099.099.099.099.099.0蒸發(fā)損失試驗(yàn)，163,5h質(zhì)量損失/%，1111111針入度比/%，50606065657070注：當(dāng)25延度達(dá)不到100cm,但15延度不小于100cm時(shí)，也認(rèn)為是合格的。 表2-3 重交通道路瀝青技術(shù)

21、要求 標(biāo) 號試驗(yàn)項(xiàng)目AH-130AH-110AH-90AH-70AH-50針入度(25,100g,5s)/0.1mm1201401001208010060804060延度D(15,5cm/min)/cm,10010010010080軟化點(diǎn)(環(huán)球法)/ ,40504151425244544555閃點(diǎn)(COC)/ , 230溶解度(三氯乙烯)/%, 99.0含蠟量(蒸餾法)/%，3密度(15)/(g/cm3)實(shí)測紀(jì)錄薄膜加熱試驗(yàn)163,5h質(zhì)量損失/%，1.31.21.00.80.6針入度比/%，4548505558延度(25)/cm,7575755040延度(15)/cm實(shí)測紀(jì)錄注：1.有條件時(shí)

22、，應(yīng)測定瀝青60溫度的動力粘度(Pa·s)及135溫度的運(yùn)動粘度(mm2/s),并在檢驗(yàn)報(bào)告中注明；2.對高速公路、一級公路和城市快速路、主干路的瀝青路面，如有需要，用戶可對薄膜加熱試驗(yàn)后的15延度、粘度等指標(biāo)向供方提出要求。(3)液體石油瀝青的技術(shù)要求液體石油瀝青是指在常溫下呈液體狀態(tài)的瀝青。它可以是油分含量較高的直餾瀝青，也可以是稀釋劑稀釋后的粘稠瀝青。隨稀釋劑揮發(fā)速度的不同，瀝青的凝結(jié)速度快慢也不同。國家標(biāo)準(zhǔn)GB50092-96瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定，依據(jù)凝結(jié)速度的快慢，液體石油瀝青可分為AL(R)-1和AL(R)-2兩個(gè)標(biāo)號，中凝和慢凝液體瀝青按粘度分為AL(M)-1AL

23、(M)-6和AL(S)-1和AL(S)-6等六個(gè)標(biāo)號。煤瀝青是將煤焦油進(jìn)行蒸餾，蒸去水分和所有的輕油及部分中油、重油和蒽油后所得的殘?jiān)?。根?jù)蒸餾程度不同，煤瀝青為低溫瀝青、中溫瀝青和高溫瀝青。建筑上所采用的煤瀝青多為粘稠或半固體的低溫瀝青。與石油瀝青相比，由于兩者成分不同，煤瀝青具有如下性能特點(diǎn)：(1)由固態(tài)或粘稠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)(或液態(tài))的溫度間隔較小，夏天易軟化流淌，而冬天易脆裂，即溫度敏感性較大。(2)含揮發(fā)性成分和化學(xué)穩(wěn)定性差的成分較多，在熱、陽光、氧氣等長期綜合作用下，煤瀝青的組成變化較大，易硬脆，故大氣穩(wěn)定性差。(3)含有較多的游離碳，塑性較差，容易因變形而開裂。(4)因含有蒽、酚等，故有毒性和臭味，防腐能力較好，適用于木材的防腐處理。(5)因含表面活性物質(zhì)較多，與礦物表面的粘附力較好。2.4 瀝青的摻配、改性及主