第八章瀝青與防水材料

1、第八章第八章 瀝青與防水材料瀝青與防水材料教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，（1）了解石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)，掌握石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)及選用；（2）了解防水材料的分類(lèi)、用途及使用現(xiàn)狀；（3）掌握石油瀝青防水卷材、SBS改性瀝青卷材及APP改性瀝青卷材及合成高分子防水卷材的特點(diǎn)與應(yīng)用。本章內(nèi)容本章內(nèi)容10.1 10.1 石油瀝青石油瀝青10.1.1 瀝青的分類(lèi)10.1.2 石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)10.1.3 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)10.1.4 石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)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 石油瀝青防水卷材10.2.3 高聚物改性瀝青防水卷材10.

2、2.4 合成高分子防水卷材課堂練習(xí)復(fù)習(xí)思考題10.1.1 10.1.1 瀝青的分類(lèi)瀝青的分類(lèi)l 瀝青材料瀝青材料是由高分子碳?xì)浠衔锛捌溲苌锝M成的、黑色或深褐色、不溶于水而幾乎全溶于二硫化碳的非晶態(tài)有機(jī)材料。l 分地瀝青和焦油瀝青兩大類(lèi)：瀝青地瀝青地瀝青天然瀝青：天然瀝青：由地表或巖石中直接采集、提煉 加工后得到的瀝青。石油瀝青：石油瀝青：由提煉石油的殘留物制得的瀝青， 其中包含石油中所有的重組份。煤瀝青：煤瀝青：由煤焦油蒸餾后的殘留物制取 的瀝青。頁(yè)巖瀝青：頁(yè)巖瀝青：由頁(yè)巖焦油蒸餾后的殘留物制 取的瀝青。焦油瀝青焦油瀝青10.1 10.1 石油瀝青石油瀝青10.1.2 10.1.2 石油瀝

3、青的組成與結(jié)構(gòu)石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)l 定義定義：石油瀝青是由石油經(jīng)蒸餾、吹氧、調(diào)和等工藝加工得到的殘留物，主要為可溶于二硫化碳的碳?xì)浠衔锏陌牍腆w粘稠狀物質(zhì)。l 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：根據(jù)石油瀝青中各組分的化學(xué)組成和相對(duì)含量的不同，可以形成溶膠型、凝膠型、溶膠凝膠型三種不同的膠體結(jié)構(gòu)。l 化學(xué)組分化學(xué)組分：有三組分和四組分兩種分析方法：l三組分分析法三組分分析法：三組分分析法是將石油瀝青分離為油分、樹(shù)脂和瀝青質(zhì)三個(gè)組分。l四組分分析法四組分分析法：四組分分析法是將瀝青分離為瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分和膠質(zhì)。 通常將石油瀝青分為三組分。l石油瀝青的組分石油瀝青的組分組分名稱(chēng)顏色溶劑在石油瀝青中的含量作用備注油

4、分淡黃至紅褐色溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑但不溶于酒精40%60%使瀝青具有流動(dòng)性瀝青中最輕的組分樹(shù)脂質(zhì)黑褐色或紅褐色的汽油、苯等有機(jī)溶劑15%30%使瀝青具有塑性與黏結(jié)性瀝青質(zhì)黑色不溶于汽油、酒精10%30%決定石油瀝青的溫度穩(wěn)定性和粘性含量越多，瀝青軟化點(diǎn)越高，脆性越大10.1.3 10.1.3 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)l粘滯性l定義定義：瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互位移的抵抗變形的能力，是瀝青材料最為重要的性質(zhì)。l指標(biāo)指標(biāo)：工程上，對(duì)于半固體或固體的石油瀝青用針入度指標(biāo)表示。針入度越大，表示瀝青越軟，粘度越小。l測(cè)試測(cè)試：l塑性塑性l定義定義：瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而

5、不破壞，外力除去后仍能保持其變形后的形狀的性質(zhì)。l指標(biāo)指標(biāo)：用延伸度（延度）或延伸率和來(lái)表征。延度值愈大，表示瀝青塑性越好。l試驗(yàn)：塑性是瀝青柔性防水的決定因素。l溫度敏感性溫度敏感性l定義定義：石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能，是瀝青的重要指標(biāo)之一。l指標(biāo)指標(biāo)：用軟化點(diǎn)來(lái)表示溫度敏感性。軟化點(diǎn)高，說(shuō)明瀝青的耐熱性能好；軟化點(diǎn)低的瀝青夏季易變軟。l試驗(yàn)試驗(yàn)：l大氣穩(wěn)定性大氣穩(wěn)定性l定義：石油瀝青在熱、陽(yáng)光、氧氣和潮濕等因素長(zhǎng)期綜合作用下抵抗老化的性能。l指標(biāo)：以瀝青試樣在加熱蒸發(fā)前后的“蒸發(fā)損失百分率”和“蒸發(fā)后針入度比”來(lái)評(píng)定。蒸發(fā)損失百分率愈小，蒸發(fā)后針入度比愈大，則表示瀝青大

6、氣穩(wěn)定性愈好，亦即“老化”愈慢。l瀝青的其他性質(zhì) 除以上四種主要性質(zhì)外，石油瀝青還有溶解度、閃點(diǎn)和燃點(diǎn)等性質(zhì)。 10.1.4 石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用l石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)l石油瀝青按用途分為建筑石油瀝青、道路石油瀝青、防水防潮石油瀝青和普通石油瀝青。l石油瀝青的牌號(hào)主要根據(jù)針入度、延度和軟化點(diǎn)等指標(biāo)劃分，并以針入度值表示以針入度值表示。同一品種的石油瀝青材料，牌號(hào)越高，則粘性越小，針入度越大，塑性越好，延度越大，溫度敏感性越大，軟化點(diǎn)越低。 l石油瀝青的應(yīng)用石油瀝青的應(yīng)用選用依據(jù) ：工程類(lèi)別（房屋、道路、防腐） 當(dāng)?shù)貧夂驐l件 所處工作部位（屋面、地下） 道路石油瀝青： 主要用于道

7、路路面或車(chē)間地面等工程，選用時(shí)應(yīng)注意工程的要求、施工方法環(huán)境溫度。 也可用作密封材料、粘結(jié)劑及瀝青涂料，一般選用粘性較大和軟化點(diǎn)較高的。建筑石油瀝青： 主要用作制造防水材料、防水涂料和瀝青嵌逢膏用于屋面及地下防水、溝槽防水、防腐蝕及管道防腐等工程。 選用屋面用石油瀝青軟化點(diǎn)應(yīng)比本地區(qū)屋面最高溫度高20。 軟化點(diǎn)過(guò)低夏季易流淌；軟化點(diǎn)過(guò)高冬季易硬碎。 武漢、長(zhǎng)沙等地區(qū)屋面溫度約達(dá)68，選用瀝青應(yīng)在90左右。普通石油瀝青 普通石油瀝青溫度敏感性大，針入度較大，粘性較小、塑性較差，在建筑商不宜直接使用。 可對(duì)普通石油瀝青進(jìn)行處理使其達(dá)到要求的軟化點(diǎn)和針入度，改善其性能。 請(qǐng)比較下列A、B兩種建筑石油

8、瀝青的針入度、延度及軟化點(diǎn)測(cè)定值。若于南方夏季炎熱地區(qū)屋面選用何種瀝青較合適，請(qǐng)討論。 討論表6-8 兩種建筑石油瀝青的針入度、延度及軟化點(diǎn)測(cè)定值編號(hào)針入度/0.01mm(25，100g，5s)延度/cm(25，5cm/min)軟化點(diǎn)/A30572B222.5101討論：宜用B石油瀝青，一般屋面用瀝青應(yīng)比當(dāng)?shù)匚菝婵赡苓_(dá)到的最高溫度高出2025，亦即比當(dāng)?shù)刈罡邷囟雀叱?0左右。南方炎熱地區(qū)氣溫相當(dāng)高，A瀝青軟化點(diǎn)較低，難以滿(mǎn)足要求，夏季易流淌?？蛇xB，但B瀝青延伸度較小，在嚴(yán)寒地區(qū)不宜使用，否則易出現(xiàn)脆裂現(xiàn)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、料概述定義定義：防水材料是指具有防止建筑工程結(jié)構(gòu)免受雨水、地下水、生活用水浸蝕的材料。堵水材料還需滿(mǎn)足帶水操作的施工要求。 分類(lèi)分類(lèi)：根據(jù)外觀形態(tài)分類(lèi)防水卷材防水涂料密封材料剛性防水材料根 據(jù) 特 性 分 類(lèi)柔性剛性具有一定柔韌性和較大延伸率的防水材料，如防水卷材、有機(jī)涂料，它們構(gòu)成柔性防水層。較高強(qiáng)度和無(wú)延伸能力的防水材料，如防水砂漿、防水混凝土等，它們構(gòu)成剛性防水層。l 定義定義：是一種可卷曲的片狀防水材料。l 分類(lèi)分類(lèi)：根據(jù)組成材料分為瀝青防水卷材、高聚物改性瀝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、溫度穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性，必要的機(jī)械強(qiáng)度、延伸性、柔韌性和抗斷裂能

10、能力。力。l 趨勢(shì)趨勢(shì)：傳統(tǒng)的瀝青防水卷材性能遠(yuǎn)不及改性瀝青，將逐漸被改性瀝青卷材代替。防水卷材10.2.2 10.2.2 石油瀝青防水卷材石油瀝青防水卷材l 瀝青防水卷材屬于傳統(tǒng)的防水卷材，是采用原紙、纖維織物、纖維氈等胎體浸涂瀝青，表面撒布粉狀、粒狀或片狀材料制成可卷曲的片狀防水材料。l 是我國(guó)目前產(chǎn)量最大的防水材料，成本較低，屬較低檔的防水卷材。l 因存在污染環(huán)境和容易起鼓、老化和滲漏等工程質(zhì)量問(wèn)題，最終將被其他高性能的防水材料所取代。l主要石油瀝青防水卷材主要石油瀝青防水卷材名稱(chēng)應(yīng)用特點(diǎn)石油瀝青紙?zhí)ビ蜌旨執(zhí)ビ蜌謨r(jià)格低，目前在我國(guó)防水工程中仍占主導(dǎo)地位。但低溫柔性差，胎體易腐爛，耐用年限

11、短，屬限制淘汰產(chǎn)品。石油瀝青玻璃布油氈低溫柔性?xún)?yōu)于紙?zhí)ビ蜌?，性能指?biāo)中還增加了耐霉菌性的要求，適用于地下防水、防腐層，以及屋面防水層及管道（熱管道除外）等的防腐保護(hù)層。 石油瀝青玻璃纖維胎油氈 與玻璃布油氈的特性差不多，應(yīng)用范圍也基本相同；用于地下防水的一些部位，具有更大的適應(yīng)性；可采用冷瀝青粘法施工，也可用熱瀝青粘結(jié)法進(jìn)行施工。 l 高聚物改性防水卷材是在傳統(tǒng)瀝青防水卷材的基礎(chǔ)上，將填充、改性材料等添加劑摻入瀝青材料或其他主體材料中，經(jīng)混煉、壓延或擠出成型而成的卷材。l 高聚物改性瀝青防水卷材克服了傳統(tǒng)瀝青防水卷材的不足，具有高溫不流淌、低溫不脆裂、拉伸強(qiáng)度較高、延伸率較大等優(yōu)異性能。l 常

12、用的該類(lèi)防水卷材有SBS改性瀝青防水卷材和APP改性瀝青防水卷材等。 10.2.3 10.2.3 高聚物高聚物改性瀝青防水卷材改性瀝青防水卷材SBS改性瀝青防水卷材SBS改性瀝青防水卷材是用SBS改性瀝青浸滯胎基，兩面涂以SBS瀝青涂蓋層，上表面撒以細(xì)砂、礦物粒（片）料或覆蓋聚乙烯膜，下表面撒以細(xì)砂或覆蓋聚乙烯膜所制成的一類(lèi)卷材。該類(lèi)卷材使用聚酯氈和玻纖氈兩種胎基。聚酯氈（長(zhǎng)絲聚酯無(wú)紡布）機(jī)械性能很好，耐水性、耐腐蝕性也很好，是各種胎基中最高級(jí)的。玻纖氈耐水性、耐腐蝕性好，價(jià)格低，但強(qiáng)度低，無(wú)延展性。SBS改性瀝青防水卷材的最大特點(diǎn)是低溫柔性好，冷熱地區(qū)均適用，特別適用于寒冷地區(qū)，可用于特別重

13、要及一般防水等級(jí)的屋面、地下防水工程、特殊結(jié)構(gòu)防水工程。施工可采用熱熔法，亦可采用冷粘法。APP改性瀝青防水卷材APP改性瀝青防水卷材屬塑性體瀝青防水卷材中的一種。它是用APP改性瀝青浸漬胎基（玻纖氈、聚酯氈），并涂蓋兩面，上表面撒以細(xì)砂、礦物粒（片）料或覆蓋聚乙烯膜，下表面撒以砂或覆蓋聚乙烯膜的一類(lèi)防水卷材。APP改性瀝青防水卷材的性能接近SBS改性瀝青卷材。其最突出的特點(diǎn)是耐高溫性能好，130高溫下不流淌，特別適合高溫地區(qū)或太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈地區(qū)使用。另外，APP改性瀝青防水卷材熱熔性非常好，特別適合熱熔法施工，也可用冷粘法施工。 l 合成高分子防水卷材是隨著合成高分子材料的發(fā)展而出現(xiàn)的以合成橡

14、膠、合成樹(shù)脂或兩者共混體系為基料，加入適量化學(xué)助劑，經(jīng)塑煉、混煉、壓延或擠出成型、硫化、定型等工序加工制成的可卷取的無(wú)胎防水卷材。l 拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度高，斷裂伸長(zhǎng)率極大，耐熱性和低溫柔性好，耐腐蝕，耐老化，適宜冷粘施工，性能優(yōu)異，是目前大力發(fā)展的新型高檔防水卷材。l 級(jí)防水構(gòu)造必須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膠類(lèi)的三元乙丙橡膠防水卷材、合成樹(shù)脂的聚氯乙烯防水卷材和氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材。 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）橡膠防水卷材三元乙丙橡膠防水卷材就是以三元乙丙橡膠為主要原料，摻入適

15、量的丁基橡膠、硫化劑、促進(jìn)劑、軟化劑、填充料等，經(jīng)過(guò)密煉、拉片、過(guò)濾、壓延或擠出成型、成型、硫化等工序加工制成防水卷材。三元乙丙橡膠防水卷材具有以下顯著特點(diǎn)：A. 耐老化性能最好，使用壽命長(zhǎng)（3050年以上）。B. 拉伸強(qiáng)度高（7.0MPa以上），斷裂伸長(zhǎng)率極大（450以上），對(duì)粘結(jié)基層變形開(kāi)裂的適應(yīng)跟蹤能力極強(qiáng)。C. 耐高低溫性能好。其中脆性溫度在-40以下。三元乙丙橡膠防水卷材是目前性能最優(yōu)的防水卷材，廣泛適用于防水要求高、耐用年限長(zhǎng)的工業(yè)與民用建筑的防水工程，特別適用于屋面工程作單層外露防水。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樹(shù)脂為主要原料，摻加填充料和適量的改性

16、劑、增塑劑及其他助劑，經(jīng)混煉、壓延或擠出成型而成的防水卷材。PVC防水卷材根據(jù)其基料的組成及特性分為S型和P型。S型是以煤焦油與聚氯乙烯樹(shù)脂混溶料為基料的柔性卷材；P型是以增塑聚氯乙烯為基料的塑性卷材。在卷材的實(shí)際生產(chǎn)中，S型卷材的PVC樹(shù)脂摻有較多的廢舊塑料，因此S型卷材性能遠(yuǎn)低于P型卷材。以P型產(chǎn)品為代表的PVC卷材的突出特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度高，斷裂伸長(zhǎng)率也較大，與三元乙丙橡膠防水卷材相比，PVC防水卷材性能稍遜，但其優(yōu)勢(shì)是原材料豐富，價(jià)格比合成橡膠便宜。氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材是以氯化聚乙烯（聚乙烯的氯化產(chǎn)物）樹(shù)脂和合成橡膠共混物為主體，加入各種適量的助劑和填料，經(jīng)

17、混煉、壓延或擠出等工序制成的防水卷材。氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材兼有塑料和橡膠的特點(diǎn)。它不僅具氯化聚乙烯所特有的高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐臭氧、耐老化性能，而且具有橡膠類(lèi)材料所特有的高彈性、高延伸性和良好的低溫柔性。從物理性能來(lái)看，氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材的性能指標(biāo)已接近三元乙丙橡膠防水卷材，其適用范圍和施工方法與三元乙丙橡膠防水卷材基本相同。由于原材料豐富，價(jià)格上較三元乙丙橡膠防水卷材有優(yōu)勢(shì)。 夏季中午鋪設(shè)瀝青防水卷材夏季中午鋪設(shè)瀝青防水卷材 某住宅樓面于8月份施工，鋪貼瀝青防水卷材全是白天施工，以后卷材出現(xiàn)鼓化、滲漏，請(qǐng)分析原因。 分析答案分析：夏季中午炎熱，屋頂受太陽(yáng)輻射，溫度較高。此時(shí)鋪貼瀝青

18、防水卷材基層中的水氣會(huì)蒸發(fā)，集中于鋪貼的卷材內(nèi)表面，并會(huì)是卷材鼓泡。此外，高溫時(shí)瀝青防水卷材軟化，卷材膨脹，當(dāng)溫度降低后卷材產(chǎn)生收縮，導(dǎo)致短裂。還需指出的是，瀝青中還含有對(duì)人體有害的揮發(fā)物，在強(qiáng)烈陽(yáng)光照射下，會(huì)使操作工人得皮炎等疾病。故鋪貼瀝青防水卷材應(yīng)盡量避開(kāi)炎熱中午。 東北某城市高檔高層住宅小區(qū)樓群屋面需鋪設(shè)防水卷材，有以下幾種材料可選用，請(qǐng)選擇： 石油瀝青紙?zhí)ビ蜌?玻纖氈胎APP改性瀝青防水卷材 三元乙丙橡膠防水卷材 聚氯乙烯防水卷材 分析：是傳統(tǒng)的防水卷材，具有價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但低溫柔性較差，溫度敏感性較強(qiáng)，且易老化，是低檔的防水卷材，最終將被新型高檔的防水卷材所取代，不宜用于高檔高層建筑。分析：屬于塑性體瀝青防水卷材，老化期在20年以上，耐紫外線(xiàn)能力比其他改性瀝青防水卷材都強(qiáng)，最適宜用在強(qiáng)烈陽(yáng)光照射的地方使用，而在寒冷的東北地區(qū)使用效果則不是最好。分析：宜優(yōu)先選用，因其耐老化性好，使用壽命可達(dá)3050年以上，拉伸強(qiáng)