一級建筑師《建筑材料與構造》：瀝青基防水材料

瀝青屬有機膠凝材料，是由很多高分子化合物組成的復雜的混合物，常溫下呈固態(tài)、半固態(tài)或粘稠液態(tài)。

按產(chǎn)源，瀝青分為地瀝青，俗稱松香柏油(包括天然瀝青和石油瀝青)與焦油瀝青，俗稱煤瀝青、柏油、臭柏油(包括煤瀝青和頁巖瀝青等)兩大類。建筑工程中主要使用石油瀝青，但煤瀝青也有少量應用。

(一)石油瀝青

1.石油瀝青的組成

石油瀝青為石油經(jīng)提煉和加工后所得的副產(chǎn)品。由很多高分子碳氫化合物及其非金屬

(氧、氮、硫等)衍生物混合而成，成分復雜且差異較大，因此一般不作化學分析。通常，從使用的角度出發(fā)，按其中的化學成分及物理力學成分相近者劃分為若干組，這些組稱為“組叢”。石油瀝青的組叢及其主要特性如下：

(1)油分。淡黃色液體，占總量的40%～60%，賦予瀝青以流動性。

(2)棚旨(脂膠)。黃色到黑褐色的半固體，占總量15%～30%，賦予瀝青以粘性與塑性。

(3)地瀝青質(zhì)。黑色固體，占總量的lo%～30%，是決定石油瀝青熱穩(wěn)定性與粘性的重要組叢。

此外，還含有少量的瀝青碳、·似碳物及蠟。瀝青碳與似碳物均為黑色粉末，會降低瀝青的粘結力;蠟會降低瀝青的粘性與塑性，增大瀝青對溫度的敏感性。

石油瀝青屬膠體結構，以地瀝青固體顆粒為核心，在其周圍吸附樹脂與油分的互溶物，形成膠團，無數(shù)的膠團分散在油分中，從而形成了膠體結構。由于各組叢間相對比例的不同，膠體結構可劃分為溶膠型、凝膠型和溶凝膠型三種類型。在建筑工程中使用較多的氧化瀝青多屬凝膠型膠體結構。

2.石油瀝青的主要技術性質(zhì)

(1)粘性(粘滯性)。石油瀝青的粘性是反映瀝青內(nèi)部阻礙其相對流動的一種特性，

工程上常用相對粘度(條件粘度)表示。粘稠瀝青的相對粘度常用針入度表示，針人度是指在規(guī)定溫度(25℃)下，以規(guī)定重量(100g)的標準針，在規(guī)定時間(5s)內(nèi)貫人試樣中的深度(按1/lOmm計)，它反映石油瀝青抵抗剪切變形的能力。針入度小，表明瀝青粘度大。見圖20—13。液體石油瀝青的相對粘度可用標準粘度表示，它是指在規(guī)定溫度‘

(25℃等)、規(guī)定直徑d(3、5或lOmm)的孔口流出50mi瀝青所需的時間(秒數(shù))。·

(2)塑性。是指瀝青桫l、力作用下變形能力的大小，也反映了瀝青開裂后的自愈能力。

瀝青的塑性以延度表示。將“8”字形的標準試件放入延度儀25℃的水中，以5cm/min的速度拉伸至拉斷，拉斷時的長度(cm)稱為延度。延度是石油瀝青的重要技術指標之一，延度愈大，塑性愈好。見圖20—14。

(3)溫度穩(wěn)定性。是指瀝青的粘性和塑性隨溫度升降而變化的性能。溫度穩(wěn)定性用軟化點表示，一般用環(huán)球法測定。將瀝青試樣置于規(guī)定的銅環(huán)內(nèi)，上置一個規(guī)定質(zhì)量鋼球，

在水或甘油中逐漸升溫，試件受熱軟化下垂，測得與底板接觸時的溫度(℃)即軟化點，見圖20—15。軟化點高表示瀝青的耐熱性或溫度穩(wěn)定性好(即溫度敏感性小)。

(4)大氣穩(wěn)定性。在大氣因素下，瀝青抵抗老化的性能稱為大氣穩(wěn)定性(耐久性)，

一般用蒸發(fā)試驗(160℃，5h)測定。其指標為蒸發(fā)損失率和蒸發(fā)后針入度比(蒸發(fā)后針人度與原先針人度之比)。前者小而后者大則表示瀝青的大氣穩(wěn)定性好，即老化慢。

主要依據(jù)上述指標，已制定了石油瀝青的部頒標準及國家標準見表20-44。粘稠石油瀝青分為道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青三個品種，每種又分為若干牌號。

牌號主要依據(jù)針人度來劃分，但延度與軟化點等也需符合規(guī)定。同一品種中，牌號愈小則

針人度愈小(粘性增大)，延度愈小(塑性愈差)，軟化點增高(溫度穩(wěn)定性愈好)。應根 據(jù)工程性質(zhì)、氣候條件及工作環(huán)境來選擇瀝青的品種與牌號，如一般屋面用瀝青材料的軟

化點應比本地區(qū)屋面最高溫度高20℃以上(圖20—15)。在滿足使用要求的前提下，應盡量選用牌號較大者為好。

建筑石油瀝青多用于屋面與地下防水工程，還可用作建筑防腐蝕材料。道路石油瀝青多用于路橋工程、車間地坪及地下防水工程等。

還有一種防水防潮石油瀝青，牌號分為3號、4號、5號、6號，按針人度指數(shù)劃分。

其針人度與30號建筑瀝青相近，但軟化點高，質(zhì)量好，它特別適宜作為油氈的涂敷材料，也可作為屋面及地下防水的粘結材料。

(二)煤瀝青

煤瀝青是煤焦廠或煤氣廠的副產(chǎn)品，煙煤干餾時得到煤焦油，煤焦油有高溫和低溫兩種，多用高溫煤焦油，煤焦油分餾加工提取各種油類(其中重油為常用的木材防腐油)后所剩殘渣即為煤瀝青。根據(jù)蒸餾程度的不同，劃分為低溫、中溫、高溫煤瀝青三類。建筑工程中多使用低溫煤瀝青。

. 與石油瀝青相比，煤瀝青塑性較差，受力時易開裂;溫度穩(wěn)定性及大氣穩(wěn)定性均較差。但與礦料的表面粘附性較好，防腐性較好。這些優(yōu)缺點由其組叢特性決定。

(三)改性石油瀝青

石油加工廠生產(chǎn)的瀝青通常只控制耐熱性指標(軟 化點)，其他的性能，如塑性、大氣穩(wěn)定性、低溫抗裂性等則很難全面達到要求，從而影響了使用效果。為解決這個問題而采用的方法之一是：在石油瀝青中加入某些礦物填充料等改性材料，得到改性石油瀝青，或進而生產(chǎn)各種防水制品。

常用的改性材料有橡膠、樹脂及礦物填充料等。

在石油瀝青中加入礦物填充料(粉狀為滑石粉等;纖維狀，如石棉絨)，可提高瀝青的粘性與耐熱性，減少瀝青對溫度的敏感性。

橡膠是瀝青的重要改性材料。橡膠能在一50一十150℃溫度范圍內(nèi)保持顯著的高彈性能，此外，還具有良好的扯斷強力、定伸強力、撕裂強力、耐疲勞強力、不透水性、不透氣性、耐酸堿性及電絕緣性等。按來源，橡膠可分為天然橡膠與合成橡膠(以石油、天然氣和煤作為主要原料)兩大類。常用氯丁橡膠、丁基橡膠，再生橡膠與耐熱性丁苯橡膠

(SBS)等作為石油瀝青的改性材料。它們與瀝青間有較好的混溶性，并可使改性瀝青具有橡膠的許多優(yōu)點，如高溫變形性小、低溫柔性好等。

樹脂作為改性材料可使得到的改性瀝青提高耐寒性、耐熱性、粘性及不透氣性。但由于樹脂與石油瀝青的相溶性較差，故可用的樹脂品種較少，常用的有：古馬隆樹脂，·聚乙烯、聚丙烯樹脂，酚醛樹脂及天然松香等。

由于樹脂與橡膠之間有較好的相溶性，故也可同時加入樹脂與橡膠來改善石油瀝青的性質(zhì)，使瀝青兼具樹脂與橡膠的優(yōu)點與特性。

(四)瀝青的應用

1.冷底子油

冷底子油是一種瀝青涂料，將建筑石油瀝青(30%～40%)與汽油或其他有機溶劑(60%一70%)相溶合而成。冷底子油實際上是常溫下的瀝青溶液。其粘度小，滲透性好。

在常溫下將冷底子油刷涂或噴到混凝土、砂漿或木材等材料表面后，即逐漸滲入毛細孔中，待溶劑揮發(fā)后，便形成一層牢固的瀝青膜，使在其上做的防水層與基層得以牢固粘貼。對基面，要求潔凈、干燥、水泥砂漿找平層的含水率≤10%。

2.瀝青膠(瑪碲脂)

瀝青膠為瀝青與礦質(zhì)填充料的均勻混合物。填充料可為粉狀的，如滑石粉、石灰石粉;也可為纖維狀的，如石棉屑、木纖維等。

瀝青膠分熱用與冷用兩種。在熱用瀝青膠中，粉狀填充料摻量一般為瀝青重量的10%一25%，纖維狀填充料一般為5%一10%;而冷用瀝青膠的配比一般是：瀝青40%～50%，綠油25%～30%，礦粉10%～30%，有時還加人5%以下的石棉。

瀝青膠可用來粘貼防水卷材，用作接縫材料等。(厚度1～1.5mm，≤2mm)。

瀝青膠的標號主要按耐熱度劃分，對柔韌性和粘結力也作了規(guī)定。應根據(jù)工程性質(zhì)、屋面坡度和當?shù)貧v年最高氣溫來選擇標號。

. 瀝青膠的技術性質(zhì)及選用見表20-45、表20-46。

3.乳化瀝青

乳化瀝青是一種冷施工的防水涂料，是瀝青微粒(粒徑1/tm左右)分散在有乳化劑的水中而成的乳膠體。乳化劑可分為陰離子乳化劑(如肥皂、洗衣粉等)、陽離子乳化劑(如雙甲基十八烷溴胺等)、非離子乳化劑(如石灰膏、膨潤土等)以及膠體乳化劑(建筑

工程不宜用)四大類。常用的乳化瀝青有：

耐熱度:用2mm厚的瀝青膠粘合兩張油紙，不低于下列溫度時在45‘角的坡板上停放5h，瀝青膠不應流出，油紙不滑動

柔韌性:涂在瀝青油氈上的2mm的瀝青膠層，在18℃±2℃時，圍繞下列直徑(mm)的圓棒以5。均衡的速度彎曲成半周，瀝青膠結材料不應有裂紋

粘結力:將兩張用瀝青膠粘貼在一起的瀝青油紙揭開時，若被撕開的面積超過粘貼面積的l/2時，則認為粘結力不合格，否則為合格

(1)皂液乳化瀝青。其組成材料為瀝青、皂類復合乳化劑及水?？膳c玻璃纖維布等配合使用。

(2)石灰乳化瀝青。其組成材料為瀝青、石灰膏乳化劑與水，屬厚質(zhì)防水涂料。

其他還有膨潤土乳化瀝青、石棉乳化瀝青等。

4.建筑防水瀝青嵌縫油膏

這是一種冷用膏狀材料，它以石油瀝青為基料，加入改性材料(如廢橡膠粉或硫化魚油)、稀釋劑(如松節(jié)油等)及填充劑(石棉絨、滑石粉等)等混合而成。主要在屋面、墻面、溝槽等處作防水層的嵌縫材料。

嵌縫油膏的標號主要按照耐熱度與低溫柔性來劃分，其標號與技術性能見表20-47。

施工時，應注意基屋表面的清潔與干燥，用冷底子油打底并干燥后，再用油膏嵌縫。

油膏表面可加覆蓋層(如油氈塑料等)。

5.瀝青防水卷材

瀝青防水卷材必須具備良好的耐水性、溫度穩(wěn)定性、強度、延展性、抗斷裂性、柔韌性及大氣穩(wěn)定性等性質(zhì)。

(1)常用油氈。常用油氈指用低軟化點瀝青浸漬原紙，然后以高軟化點瀝青涂蓋兩面，再涂刷或撒布隔離材料(粉狀或片狀)而制成的紙?zhí)シ浪聿摹７譃槭蜑r青油氈與煤瀝青油氈兩類。

石油瀝青油氈分為200、350、500三種標號，它們是按所用原紙每平方米的質(zhì)量克數(shù)(g/m2)來劃分的，各標號油氈的性能應符合表20-48規(guī)定。

每卷油氈總面積為(20i0.3)m’，幅寬有915mm與1000mm兩種。

每卷油氈中允許有一處接頭，其中較短的一段長度不應少于2500mm，接頭處應剪切整齊，并加長150mm備作搭接。優(yōu)等品中有接頭的油氈數(shù)不得超過批量的3%。

需注意的是：在施工時，石油瀝青油氈要用石油瀝青膠粘結，煤瀝青油氈則用煤瀝青膠粘結。

紙?zhí)サ目估芰Φ?、易腐爛、耐久性差，可用玻璃纖維氈、黃麻織物、鋁箔等作為胎體制作油氈。

儲運時，油氈應在45—50℃以下立放，堆高不超過兩層，自生產(chǎn)之日起產(chǎn)品保存期為一年。

(2)瀝青再生膠油氈。這是一種無胎防水卷材，由再生橡膠、10號石油瀝青及碳酸鈣填充料，經(jīng)混煉、壓延而成。瀝青再生膠油氈具有較好的彈性，不透水性與低溫柔韌性，以及較高的延伸性、抗拉強度與熱穩(wěn)定性。這些優(yōu)點使之適用于水工、橋梁、地下建筑物管道等重要防水工程，以及建筑物變形縫的防水處理。

(3)SBS改性瀝青。SBS改性瀝青防水卷材屬彈性體瀝青防水卷材，以聚酯纖維無紡布等為胎體，以SBS橡膠改性瀝青為面層，表面帶有砂?；蚋采wPE膜。具有較高的耐熱性、低溫柔性、彈性及耐疲勞性等，施工時可以冷粘貼(氯丁粘合劑)，也可以熱熔粘貼。

適合于寒冷地區(qū)和結構變形頻繁的建筑。

(4)APP改性瀝青防水卷材。這一類卷材屬塑性體瀝青防水卷材，以無規(guī)聚丙烯

(APP)等為瀝青的改性材料，卷材具有良好的強度、延伸性、耐熱性、耐紫外線照射及耐老化性能，單層鋪設，適合于紫外線輻射強烈及炎熱地區(qū)屋面使用。

·以上兩種改性瀝青防水卷材均以10in~卷材的標稱重量(kg)作為卷材的標號。玻纖氈胎基的卷材分為25號、35號和45號三種標號;聚酯氈胎基的卷材分為25號、35號、45號和55號四種標號。厚度有2mm、3mm、4mm、Sram等規(guī)格。

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