浅论建筑防水材料

2014-03-27高艳芹

中华建设科技 2014年1期

关键词：新型防水材料发展

高艳芹

【摘要】本文主要从传统防水材料和新型防水材料两方面来介绍防水材料，突出强调新型防水材料，浅谈国内外新型防水材料的发展概况。

【关键词】新型；防水材料；发展

1. 建筑防水材料

建筑防水材料（简称防水材料）是一类能使建筑物和构筑物具有防渗、防漏功能的材料，是建筑物的一个重要组成部分。

1.1防水材料的作用。防水材料的防渗作用是指防止地下水、雨水或地基中的盐分等腐蚀性介质渗透到建筑构件或地基基础的内部，防止由此而造成的性能劣化，甚至失效。防漏作用是指防止雨水、雪水、地下水等从屋顶、墙面、地基或混凝土构件的接缝处渗漏到建筑使用空间，蓄水结构或渠道结构内的水向外渗漏或建筑物、构筑物内部相互止水。所以防水材料是能保护建筑物和构筑物及其构件不受水的侵蚀和破坏，保证建筑物和构筑物正常使用的一类不可缺少的功能性材料。目前已广泛应用于工业与民用建筑、市政建筑、地下水工程、道路、桥梁、地铁、隧道、涵洞、大坝、渠道护坡、海港工程、国防工事、洞库等领域。正确选择和合理使用建筑防水材料，对保证建筑物和构筑物的质量和使用功能，延长其使用寿命是至关重要的环节。

1.2建筑防水材料的种类。建筑防水材料的品种很多，分类方法也很多，通常可按下列方法分类。

1.2.1按材料的性质划分。

（1）柔性材料。柔性材料又可以分为高弹性防水材料——橡胶、柔性树脂的硫化物（固化物）；塑性（延性）防水材料——非反应性材料，如腻子。

（2）刚性材料。如防水砂浆及混凝土、金属板材等。

1.2.2按材料的外观形态及使用功能划分。

（1）防水卷材。适用于平整的大面积施工。施工快捷、防水效果好。但是卷材与基层（底材）的粘接、卷材接缝处的防水处理是其薄弱环节。不宜用于像卫生间这样面积小、形状复杂、边缘及接缝密集的部位，易被基层不平处尖角刺穿而失效。

（2）防水涂料。可形成无缝的整体防水层，防水效果好。边缘处防水处理简易，宜用于形状复杂、边缘多的部位。涂层与基层贴合紧密，粘结强度高，提高了耐裂缝及水密性。对基层的平整度要求不高，不会出现尖角刺穿的现象。采用刷涂施工效率低，劳动强度大。采用喷涂施工可提高工效，但环境污染大。

（3）防水密封材料。

（4）防水胶黏剂。它是防水材料的主要配套材料，用于粘接防水卷材，填充基层的微裂缝，填平粗糙的表面，使卷材与基层粘贴密实。它不仅具有较大的粘接强度，还应具有较好耐水性和水密性。

（5）灌浆材料。灌浆材料能减少基础渗漏、改善裂隙岩体的物理力学性质，增加建筑物和构筑物地基的整体稳定性，提高其抗渗性、强度和耐久性。在建筑工程和水利工程中得到广泛应用。灌浆材料可以分为三大类。

A.无机灌浆材料。主要是水泥、石灰和黏土类灌浆材料。

B.沥青灌浆材料。

C.化学灌浆材料。又可以分为水玻璃类灌浆材料、木质素类灌浆材料、环氧树脂类灌浆材料、甲基丙烯酸甲酯类灌浆材料（甲凝灌浆材料）、丙烯酰胺类灌浆材料（丙凝灌浆材料）、聚氨酯类灌浆材料（氰凝灌浆材料）等。

（6）刚性防水材料。

（7）堵漏防水材料。

1.2.3按基体（母体）材料的类型划分。

（1）无机材料。如水泥等。

（2）天然有机材料。如石油沥青、煤沥青、焦煤油等。

（3）合成高分子材料。如聚氨酯、环氧树脂、氯丁橡胶、有机硅、氯化聚乙烯等。

（4）上述两种或多种材料的复合材料。

1.3建筑防水材料应具有的性能。建筑防水材料应具有以下性能：

（1）具有较高的耐水解性和抵抗水的渗透性（水密性），以及较好的耐酸、碱、盐等介质的腐蚀性。

（2）有较宽的温度稳定性，在低温下不龟裂，在高温下不流淌。

（3）有较大的断裂伸长率和拉伸强度，能承受基层的伸缩、开裂引起的位移变形，本身不开裂、不透水。

（4）塑性大，与基层粘接牢固，剥离强度高，或具有较大的高弹性，能与基层形成稳定的不透水整体。

（5）具有较好的耐候性，对紫外线、热、氧等有较高的稳定性。

（6）工艺性好，施工简便，毒性低，对环境污染小，价格便宜。

2. 传统防水材料

传统建筑防水材料是指传统的石油沥青纸胎油毡、沥青涂料等防水材料。包括石油沥青、煤沥青和煤焦油。如沥青防水卷材（沥青油毡）、沥青溶液（冷底子油）、乳化沥青、沥青胶（沥青玛蹄脂）、沥青砂浆和混凝土、沥青防水涂料、沥青石膏、沥青麻止水填料等。

2.1传统防水材料的现状。这类防水材料存在着对温度敏感、拉伸强度和延伸率低、耐老化性能差的缺点：特别是用于外露防水工程，高低温特性都不好，容易引起老化、干裂、变形、折断和腐烂等现象：这类防水材料目前虽然己规定了“三毡四油”的防水做法，以适当延长其耐久年限，但却增加了防水层的厚度，同时也增加了工人的劳动强度，特别是对于屋面形状复杂、凸出屋面部分较多的屋顶来说，施工就很困难，质量也难以保证，也增加了维修保养的难度：目前传统的石油沥青纸胎袖毡在中小城市中用作防水层的比例仍很大，连同玻璃布胎油毡、玻璃纤维胎油毡在内约占我国防水材料的85%左右。

2.2传统防水材料的缺点。作为传统的建筑防水材料，沥青油毡具有的优点一般包括货源足、价格低廉、施工技术成熟等，可以满足建筑物的一般防水要求。但是，随着科学技术的发展，大量新型建筑结构材料的应用，沥青油毡愈来愈曝露出许多缺点。这些缺点大致概括如下：

（1）热施工。施工时必须现场熬制用于粘结的硬沥青，既污染了环境，又影响施工人员的健康。

（2）沥青原料延伸率较小。沥青原料延伸率为4～8%，因此，在一定的温度及外力作用下的抗变形能力较差，它不能满足由于温差、屋面基层伸缩变形而产生的应力应变，不可避免地产生裂纹，最后导致漏水。

（3）沥青对温度的敏感性强。沥青使用的温度范围窄小，一般不到80摄氏度，小于10摄氏度左右即发脆。所以，沥青屋面易发生起泡、起鼓、开裂、滑移、流淌等现象。

（4）施工工序较多、工序较长。沥青屋面施工工序较多，特别是拐角、弯点处施工更困难。沥青屋面在维修时，必须整体拆除，造成修缮不便。由于沥青油毡在潮湿基层上及雨天不能施工，在高温或低温天气因油毡相粘或发脆不易开卷也影响施工，因此施工工期不能得到保证。

3. 新型防水材料

新型建筑防水材料是相对传统石袖沥青油毡及其辅助材料等传统建筑防水材料而言的，其“新”字一般来说有两层意思，一是材料“新”，二是施工方法“新”。改善传统建筑防水材料的性能指标和提高其防水功能，使传统防水材料成为防水“新”材料，是一条行之有效的途径，例如对沥青进行催化氧化处理，沥青的低温冷脆性能得到了根本的改变，使之成为优质氧化沥青，纸胎沥青油毡的性能得到了很大提高，在这基础上用玻璃布胎和玻璃纤维胎来逐步代替纸胎，从而进一步克服了纸胎强度低、伸长率差、吸油串低等缺点，提高了沥臂油毡的品质。

3.1新型防水材料产生背景。据1983年统计，我国石油沥青油毡总产量为3345万卷，其中国家安排的17个油毡定点生产产量为2200万卷，只能满足建筑防水需要量的60%，石油沥青的缺口则更大。1986年城乡建设环境保护部颁发的建筑技术政策中明确指出要“改善沥青防水材料与防水涂料质量，发展中、高档防水卷材、涂料以及防水嵌缝密封材料，“七五”期间重点开发防水、防火和保温隔热材料新品种，全面开展应用新技术的研究开发工作，建立与制定产品系列、标准与应用规程，后十年普遍达到国际七、八十年代水平”。因此，提高防水工程的质量，延长其使用寿命，解决石油沥青系制品的供应不足，研究新型防水材料及施工技术就成为建筑防水工程迫切需要解决的课题。1985年全国技术成果交易会防水系列材料及施工技术的交易额高达一亿元以上，成为交易会上成交金额最高的项目，这充分说明了对新型防水材料开发与应用的迫切要求。

3.2主要新型防水材料。新型建筑防水材料主要有合成高分子防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材以及防水涂料、防水密封材料、堵漏材料、刚性防水材料等。

（1）高聚物改性沥青防水卷材。高聚物改性沥青防水卷材系以高聚物改性的沥青为涂盖材料，以玻纤毡、黄麻布、聚酯毡为胎体所制成的卷材，它克服了普通沥青油毡的不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延伸率较大等优异性能，是我国今后大力发展和推广的防水卷材之一。

（2）合成高分子防水卷材。合成高分子防水卷材，系以合成橡胶、合成树脂或两者的共混体为基料，加入适当化学助剂和填充料等经过塑炼混炼、压延或挤出成型、硫化、定型等工序加工而成。该卷材具有抗拉强度高，断裂伸长率大，抗撕裂强度高，耐热、耐低温性能好以及耐腐蚀、耐老化、可冷施工等优良特性，是高档次防水卷材，也是我国今后要大力发展的新型防水材料。

（3）高聚物改性沥青防水涂料。高聚物该性沥青防水材料通常是用再生橡胶、合成橡胶、SBS或树脂对沥青进行改性而制成的溶剂型或水乳型涂涂膜防水材料。通过对沥青改性的防水涂料，具有高温不流淌、低温不脆裂、耐老化、增加延伸率和粘结力等性能，能够显著提高防水材料的物理性能，扩大应用范围。

（4）刚性防水材料。主要是水泥防水砂浆及混凝土、金属板材等。刚性防水本身具有很好的水密性，但其接缝处仍需采用柔性防水材料来密封。混凝土性脆、易产生裂缝而漏水。金属板材易锈蚀而失效，而且造价较贵，所以在使用上收到一定的限制。

（5）堵漏材料。这是针对建筑物和构筑物由于种种原因形成裂缝或孔洞而产生的渗漏进行修补或抢修用的材料。堵漏止水材料应不溶于水，且具有较好的耐水解性和水密性。自身强度和粘接强度较高，能在潮湿面上或水中快速固化、粘接，最好具有较大的高弹性和水胀性。

（6）防水密封材料。又称嵌缝材料。主要用于建筑物和构筑物中各种接缝或裂缝的嵌填以保持水密性。防水密封材料应具有较大的塑性和粘结性，或具有较大的高弹性，以适应接缝或裂缝拉压等位移变形，保持水密性。防水密封材料可以分为定性密封材料，如带状、条状、棒状、卷状等定性产品，包括硫化型和非硫化型两种；不定形密封材料，包括液状和膏状两大类。

3.3防水工程施工实例。

3.3.1大连北良有限公司38万吨筒仓仓边坑内防水、堵漏。

（1）工程现状：由于仓边坑工期紧迫，坑外急需填土，因此业主同意将仓边坑的防水改为防水；仓边坑的混凝土个别部位质量较差，有蜂窝、麻面，甚至有猫洞，产生渗透水；仓边坑地下二层，总防水面积2000平方米。

（2）防水、堵漏施工方案：首先清除地坑四周壁面及二层地面的灰尘和残留砂浆；并用水清洗干净；除有宽0.22mm以上裂缝和蜂窝、麻面、渗漏点需作特殊处理外，其余按喷涂工艺对整个仓边坑壁面喷涂奇罗混凝土防护剂三遍。

3.3.2灵山大佛底座（万佛殿顶）、荷花座、万佛殿底板混凝土渗水。

（1）工程现状：施工完成后，以上三层人行道部分的混凝土由于冬季施工产生较多的裂缝，雨季渗水，三层总防水面积约3000平方米。

（2）防水、堵漏施工方案：首先消除需处理混凝土面的灰尘和残留砂浆；并用水清洗干净；除有宽0.2mm以上裂缝和蜂窝、麻面需作特殊处理外，其余按喷涂工艺对施工面均匀喷涂奇罗混凝土防护剂3遍。

3.4国外新型建筑防水材料的发展。

（1）建筑防水材料随着现代工业技术的发展，正在趋向于高分子材料化，逐步摆脱防水性能较差的沥青系防水材料。目前，国际上形成“防水工程学”、“防水材料学”等学科，每年在国际上申请的有关防水材料专利100多项。下面简述一些国家的防水材料的发展情况。在美国，防水嵌缝油膏用得比较多的是聚氨酯系列油膏，一般为单组分。效果更好的有硅树脂、多硫嵌缝材料，但由于价格较高，仅使用在高级的建筑中。嵌缝油膏发展的方向是非溶剂型的聚氨酯密封材料，以降低成本，改善性能。根据哈夫大学统计，美国沥青的油毡用量降低，而采用玻纤胎、聚酯胎的防水卷材以及橡胶改性的防水卷材增加较快，防水薄膜（有胶黏剂及隔离纸）的发展速度也很快。在防水涂料中，美国的乳化沥青及焦油聚氨酯防水涂膜使用的比较多。

（2）在苏联，过去使用得较多的是热用的沥青玛蹄脂近年来他们也注意发展以高分子材料改进的防水材料，如使用塑料防水材料，并将塑料和混凝土构件制成一体化防水构件。另外，使用的较多是一种以高分子材料改性的流动性好，强度高、变形强、粘结性能较佳的嵌缝油膏。它们的质量百分比为：沥青65～75%，合成橡胶2.5～4%，有机溶剂10～15%，石棉6～10%，水泥6～10%。

（3）日本是建筑防水材料发展最快的国家之一。多年来，他们注意汲取其他国家防水材料的先进经验，并大胆使用新材料、新工艺，使建筑防水材料向高分子化方向发展。目前，日本的高分子防水材料价格已低于沥青防水材料，并且使用沥青系防水材料的比例也从70年代的70%下降到50%（1988年），新型高分子防水材料的施工面积也达到了50%左右（1988年）。

（4）综上所述，随着现代工业的发展，国外今后的防水结构趋向于简便的单层防水，建筑防水材料趋向于冷施工的高分子材料，而热施工的、沥青系多层叠合防水结果将逐渐减少，这个发展趋势也必定是我国今后建筑防水材料的发展方向。

3.5我国新型防水材料的发展前景。

3.5.1新型防水材料的开发、应用，它不仅在建筑中与密封、保温要求相结合，也在舒适、节能、环保等各个方面提出更新的标准和更高的要求。应用范围已扩展到铁路、高速公路、水利、桥梁等各个领域。

3.5.2如今，在生产和施工中高能耗、低质量、使用寿命短、不符合环保要求的防水材料易被淘汰，相继发展的防水材料是符合国情、能与国际接轨的新型防水材料。按国家建材行业及制品导向目录要求及市场走势，SBS、APP改性沥青防水卷材仍是主导产品，将大力发展；高分子防水卷材重点发展三元乙丙橡胶（EPDM）、聚氯乙烯（PVC）P型两种产品，并积极开发热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材。防水涂料前景看好是聚氯酯防水材料（尤其是环保单组分）及丙烯酸酯类。密封材料仍重点发展硅酮、聚氨酯、聚硫、丙烯酸。防水保温一体化材料、刚性防水材料、防渗堵漏材料、金属屋面材料、沥青瓦、土木材料有一定市场。

3.5.3在“十五”期间，我国经济进入新的阶段，新型防水材料年平均增长率将逐步加大，预计在全国防水工程的占有率达到50%以上。新型防水材料应用于工业与民用建筑，特别是住宅建筑的屋面、地下室、厕浴、厨房、地面防水外，还将广泛用于新建铁路、高速公路、轻轨交通（包括桥面、隧道）、水利建设、城镇供水工程、污水处理工程、垃圾填埋工程以及建筑物外墙防水。

3.5.4我国的建筑防水材料虽然取得了显著的进步，但仍然存在着值得注意的问题：

（1）改性沥青防水卷材不合格产品充斥市场，施工方法不规范，用偷工减料形式降低成本，不能保证施工质量。

（2）高分子卷材质量达到标准要求，但有个别施工单位技术不成熟，不能保证施工质量。个别生产（施工）单位使用EPDM粘合剂不过关。

（3）防水涂料质量达不到要求，有些涂料仍是有味溶剂型，应向水质、厚质方向发展。彩色聚氨酯防水涂料直接应用户外时，抗老化性差、掉色、使用寿命短。聚合物乳液建筑防水涂料品质和抗污染性差，应需解决。

3.5.5建筑工程防水历来是建筑界十分关心的问题。据有关资料介绍，由于建筑工程防水的渗漏，给国家造成很大的经济损失。建筑防水工程质量问题，是一门综合科学，涉及到各方面因素，如主体结构设计、防水构造设计、防水材料选择、防水材料质量、防水施工技术、管理与维护等等。

3.5.6仅就防水施工而言，施工人员不懂施工或者称无证上岗，施工不认真、有章不循，更有甚者在施工当中偷工减料，用劣质不合格防水材料充当合格品，欺骗用户等等，显然，这些因素是造成建筑渗漏的主要原因之一。

4. 结语

随着社会进步和时代发展，建筑物整体结构的变化，建筑物防水构造多样化设计，要求匹配的应该是质量好、使用年限长、施工方便、没有污染、功能型、甚至是纳米防水材料及应用技术。防水材料的生产与应用面临新的挑战，从而促进新型防水材料的发展。

参考文献

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[2]韩喜林.新型防水材料应用技术[M].北京：中国青年出版社，1979.

[3]邓钫印.建筑工程防水材料手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.