防水材料是建筑工程上不可缺少的主要建筑材料之一。包括沥青基(及改性沥青基)
防水材料、树脂基防水材料以及橡胶基防水材料。
一、沥青基防水材料
沥青属有机胶凝材料，是由很多高分子化合物组成的复杂的混合物，常温下呈固态、半固态或粘稠液态。
按产源，沥青分为地沥青，俗称松香柏油(包括天然沥青和石油沥青)与焦油沥青，俗称煤沥青、柏油、臭柏油(包括煤沥青和页岩沥青等)两大类。建筑工程中主要使用石油沥青，但煤沥青也有少量应用。
(一)石油沥青
1.石油沥青的组成
石油沥青为石油经提炼和加工后所得的副产品。由很多高分子碳氢化合物及其非金属
(氧、氮、硫等)衍生物混合而成，成分复杂且差异较大，因此一般不作化学分析。通常，从使用的角度出发，按其中的化学成分及物理力学成分相近者划分为若干组，这些组称为“组丛”。石油沥青的组丛及其主要特性如下：
(1)油分。淡黄色液体，占总量的40%～60%，赋予沥青以流动性。
(2)棚旨(脂胶)。黄色到黑褐色的半固体，占总量15%～30%，赋予沥青以粘性与塑性。
(3)地沥青质。黑色固体，占总量的lo%～30%，是决定石油沥青热稳定性与粘性的重要组丛。
此外，还含有少量的沥青碳、·似碳物及蜡。沥青碳与似碳物均为黑色粉末，会降低沥青的粘结力;蜡会降低沥青的粘性与塑性，增大沥青对温度的敏感性。
石油沥青属胶体结构，以地沥青固体颗粒为核心，在其周围吸附树脂与油分的互溶物，形成胶团，无数的胶团分散在油分中，从而形成了胶体结构。由于各组丛间相对比例的不同，胶体结构可划分为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。在建筑工程中使用较多的氧化沥青多属凝胶型胶体结构。
2.石油沥青的主要技术性质
(1)粘性(粘滞性)。石油沥青的粘性是反映沥青内部阻碍其相对流动的一种特性，
工程上常用相对粘度(条件粘度)表示。粘稠沥青的相对粘度常用针入度表示，针人度是指在规定温度(25℃)下，以规定重量(100g)的标准针，在规定时间(5s)内贯人试样中的深度(按1/lOmm计)，它反映石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度小，表明沥青粘度大。见图20—13。液体石油沥青的相对粘度可用标准粘度表示，它是指在规定温度‘
(25℃等)、规定直径d(3、5或lOmm)的孔口流出50mi沥青所需的时间(秒数)。·
(2)塑性。是指沥青桫l、力作用下变形能力的大小，也反映了沥青开裂后的自愈能力。
沥青的塑性以延度表示。将“8”字形的标准试件放入延度仪25℃的水中，以5cm/min的速度拉伸至拉断，拉断时的长度(cm)称为延度。延度是石油沥青的重要技术指标之一，延度愈大，塑性愈好。见图20—14。
(3)温度稳定性。是指沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能。温度稳定性用软化点表示，一般用环球法测定。将沥青试样置于规定的铜环内，上置一个规定质量钢球，
在水或甘油中逐渐升温，试件受热软化下垂，测得与底板接触时的温度(℃)即软化点，见图20—15。软化点高表示沥青的耐热性或温度稳定性好(即温度敏感性小)。
(4)大气稳定性。在大气因素下，沥青抵抗老化的性能称为大气稳定性(耐久性)，
一般用蒸发试验(160℃，5h)测定。其指标为蒸发损失率和蒸发后针入度比(蒸发后针人度与原先针人度之比)。前者小而后者大则表示沥青的大气稳定性好，即老化慢。
主要依据上述指标，已制定了石油沥青的部颁标准及国家标准见表20-44。粘稠石油沥青分为道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青三个品种，每种又分为若干牌号。
牌号主要依据针人度来划分，但延度与软化点等也需符合规定。同一品种中，牌号愈小则
针人度愈小(粘性增大)，延度愈小(塑性愈差)，软化点增高(温度稳定性愈好)。应根 据工程性质、气候条件及工作环境来选择沥青的品种与牌号，如一般屋面用沥青材料的软
化点应比本地区屋面最高温度高20℃以上(图20—15)。在满足使用要求的前提下，应尽量选用牌号较大者为好。
建筑石油沥青多用于屋面与地下防水工程，还可用作建筑防腐蚀材料。道路石油沥青多用于路桥工程、车间地坪及地下防水工程等。
还有一种防水防潮石油沥青，牌号分为3号、4号、5号、6号，按针人度指数划分。
其针人度与30号建筑沥青相近，但软化点高，质量好，它特别适宜作为油毡的涂敷材料，也可作为屋面及地下防水的粘结材料。
(二)煤沥青
煤沥青是煤焦厂或煤气厂的副产品，烟煤干馏时得到煤焦油，煤焦油有高温和低温两种，多用高温煤焦油，煤焦油分馏加工提取各种油类(其中重油为常用的木材防腐油)后所剩残渣即为煤沥青。根据蒸馏程度的不同，划分为低温、中温、高温煤沥青三类。建筑工程中多使用低温煤沥青。
. 与石油沥青相比，煤沥青塑性较差，受力时易开裂;温度稳定性及大气稳定性均较差。但与矿料的表面粘附性较好，防腐性较好。这些优缺点由其组丛特性决定。
(三)改性石油沥青
石油加工厂生产的沥青通常只控制耐热性指标(软 化点)，其他的性能，如塑性、大气稳定性、低温抗裂性等则很难全面达到要求，从而影响了使用效果。为解决这个问题而采用的方法之一是：在石油沥青中加入某些矿物填充料等改性材料，得到改性石油沥青，或进而生产各种防水制品。
常用的改性材料有橡胶、树脂及矿物填充料等。
在石油沥青中加入矿物填充料(粉状为滑石粉等;纤维状，如石棉绒)，可提高沥青的粘性与耐热性，减少沥青对温度的敏感性。
橡胶是沥青的重要改性材料。橡胶能在一50一十150℃温度范围内保持显著的高弹性能，此外，还具有良好的扯断强力、定伸强力、撕裂强力、耐疲劳强力、不透水性、不透气性、耐酸碱性及电绝缘性等。按来源，橡胶可分为天然橡胶与合成橡胶(以石油、天然气和煤作为主要原料)两大类。常用氯丁橡胶、丁基橡胶，再生橡胶与耐热性丁苯橡胶
(SBS)等作为石油沥青的改性材料。它们与沥青间有较好的混溶性，并可使改性沥青具有橡胶的许多优点，如高温变形性小、低温柔性好等。
树脂作为改性材料可使得到的改性沥青提高耐寒性、耐热性、粘性及不透气性。但由于树脂与石油沥青的相溶性较差，故可用的树脂品种较少，常用的有：古马隆树脂，·聚乙烯、聚丙烯树脂，酚醛树脂及天然松香等。
由于树脂与橡胶之间有较好的相溶性，故也可同时加入树脂与橡胶来改善石油沥青的性质，使沥青兼具树脂与橡胶的优点与特性。
(四)沥青的应用
1.冷底子油
冷底子油是一种沥青涂料，将建筑石油沥青(30%～40%)与汽油或其他有机溶剂(60%一70%)相溶合而成。冷底子油实际上是常温下的沥青溶液。其粘度小，渗透性好。
在常温下将冷底子油刷涂或喷到混凝土、砂浆或木材等材料表面后，即逐渐渗入毛细孔中，待溶剂挥发后，便形成一层牢固的沥青膜，使在其上做的防水层与基层得以牢固粘贴。对基面，要求洁净、干燥、水泥砂浆找平层的含水率≤10%。
2.沥青胶(玛碲脂)
沥青胶为沥青与矿质填充料的均匀混合物。填充料可为粉状的，如滑石粉、石灰石粉;也可为纤维状的，如石棉屑、木纤维等。
沥青胶分热用与冷用两种。在热用沥青胶中，粉状填充料掺量一般为沥青重量的10%一25%，纤维状填充料一般为5%一10%;而冷用沥青胶的配比一般是：沥青40%～50%，绿油25%～30%，矿粉10%～30%，有时还加人5%以下的石棉。
沥青胶可用来粘贴防水卷材，用作接缝材料等。(厚度1～1.5mm，≤2mm)。
沥青胶的标号主要按耐热度划分，对柔韧性和粘结力也作了规定。应根据工程性质、屋面坡度和当地历年最高气温来选择标号。
. 沥青胶的技术性质及选用见表20-45、表20-46。
3.乳化沥青
乳化沥青是一种冷施工的防水涂料，是沥青微粒(粒径1/tm左右)分散在有乳化剂的水中而成的乳胶体。乳化剂可分为阴离子乳化剂(如肥皂、洗衣粉等)、阳离子乳化剂(如双甲基十八烷溴胺等)、非离子乳化剂(如石灰膏、膨润土等)以及胶体乳化剂(建筑
工程不宜用)四大类。常用的乳化沥青有：
耐热度:用2mm厚的沥青胶粘合两张油纸，不低于下列温度时在45‘角的坡板上停放5h，沥青胶不应流出，油纸不滑动
柔韧性:涂在沥青油毡上的2mm的沥青胶层，在18℃±2℃时，围绕下列直径(mm)的圆棒以5。均衡的速度弯曲成半周，沥青胶结材料不应有裂纹
粘结力:将两张用沥青胶粘贴在一起的沥青油纸揭开时，若被撕开的面积超过粘贴面积的l/2时，则认为粘结力不合格，否则为合格
(1)皂液乳化沥青。其组成材料为沥青、皂类复合乳化剂及水。可与玻璃纤维布等配合使用。
(2)石灰乳化沥青。其组成材料为沥青、石灰膏乳化剂与水，属厚质防水涂料。
其他还有膨润土乳化沥青、石棉乳化沥青等。
4.建筑防水沥青嵌缝油膏
这是一种冷用膏状材料，它以石油沥青为基料，加入改性材料(如废橡胶粉或硫化鱼油)、稀释剂(如松节油等)及填充剂(石棉绒、滑石粉等)等混合而成。主要在屋面、墙面、沟槽等处作防水层的嵌缝材料。
嵌缝油膏的标号主要按照耐热度与低温柔性来划分，其标号与技术性能见表20-47。
施工时，应注意基屋表面的清洁与干燥，用冷底子油打底并干燥后，再用油膏嵌缝。
油膏表面可加覆盖层(如油毡塑料等)。
5.沥青防水卷材
沥青防水卷材必须具备良好的耐水性、温度稳定性、强度、延展性、抗断裂性、柔韧性及大气稳定性等性质。
(1)常用油毡。常用油毡指用低软化点沥青浸渍原纸，然后以高软化点沥青涂盖两面，再涂刷或撒布隔离材料(粉状或片状)而制成的纸胎防水卷材。分为石油沥青油毡与煤沥青油毡两类。
石油沥青油毡分为200、350、500三种标号，它们是按所用原纸每平方米的质量克数(g/m2)来划分的，各标号油毡的性能应符合表20-48规定。
每卷油毡总面积为(20i0.3)m’，幅宽有915mm与1000mm两种。
每卷油毡中允许有一处接头，其中较短的一段长度不应少于2500mm，接头处应剪切整齐，并加长150mm备作搭接。优等品中有接头的油毡数不得超过批量的3%。
需注意的是：在施工时，石油沥青油毡要用石油沥青胶粘结，煤沥青油毡则用煤沥青胶粘结。
纸胎的抗拉能力低、易腐烂、耐久性差，可用玻璃纤维毡、黄麻织物、铝箔等作为胎体制作油毡。
储运时，油毡应在45—50℃以下立放，堆高不超过两层，自生产之日起产品保存期为一年。
(2)沥青再生胶油毡。这是一种无胎防水卷材，由再生橡胶、10号石油沥青及碳酸钙填充料，经混炼、压延而成。沥青再生胶油毡具有较好的弹性，不透水性与低温柔韧性，以及较高的延伸性、抗拉强度与热稳定性。这些优点使之适用于水工、桥梁、地下建筑物管道等重要防水工程，以及建筑物变形缝的防水处理。
(3)SBS改性沥青。SBS改性沥青防水卷材属弹性体沥青防水卷材，以聚酯纤维无纺布等为胎体，以SBS橡胶改性沥青为面层，表面带有砂粒或覆盖PE膜。具有较高的耐热性、低温柔性、弹性及耐疲劳性等，施工时可以冷粘贴(氯丁粘合剂)，也可以热熔粘贴。
适合于寒冷地区和结构变形频繁的建筑。
(4)APP改性沥青防水卷材。这一类卷材属塑性体沥青防水卷材，以无规聚丙烯
(APP)等为沥青的改性材料，卷材具有良好的强度、延伸性、耐热性、耐紫外线照射及耐老化性能，单层铺设，适合于紫外线辐射强烈及炎热地区屋面使用。
·以上两种改性沥青防水卷材均以10in~卷材的标称重量(kg)作为卷材的标号。玻纤毡胎基的卷材分为25号、35号和45号三种标号;聚酯毡胎基的卷材分为25号、35号、45号和55号四种标号。厚度有2mm、3mm、4mm、Sram等规格。
二、合成高分子防水材料
合成高分子防水材料主要有以合成橡胶、合成树脂或它们两者的共混体为基料的防水材料。
(一)防水卷材
目前国内这一类卷材每卷长大多为20m。
1.三元乙丙橡胶防水卷材
这是一种以三元乙丙橡胶为主体制成的无胎卷材，是目前耐老化性最好的一种防水卷材，在一60～120℃的温度范围下使用，寿命可长达20年以上。它具有良好的耐候性，耐臭氧性，耐酸碱腐蚀性，耐热性与耐寒性。它的抗拉强度高达7.5MPa以上，延伸率超过450%，其施工方法主要是用合成橡胶类胶粘剂，如CX--404BN2等，进行粘结，易于操作。因此，这种防水卷材堪称当前最先进、最具发展前途的一个新品种。这种新型防水卷材的缺点是遇到机油时将产生溶胀，以及一次支付造价较高(但相对其性能及寿命，总体效益仍然合算)。施工时，基层处理剂可用聚氨酯底胶，基层胶粘剂可用CX--404胶，用银色着色剂作保护涂层。
2.聚氯乙烯防水卷材
这是一种树脂基的无胎防水卷材，分为两大类：S型(以煤焦油与PVC，即聚氯乙烯树脂，为基料)和P型(以增塑聚氯乙烯树脂为基料)，它的抗拉强度在14—17.5MPa，伸长率可高达300%，且具有良好的尺寸稳定性与耐腐蚀性;其低温柔性与耐老化性也较好，故在建筑防水工程中广泛使用。
3.氯丁橡胶卷材
这种防水卷材是以氯丁橡胶为主要原料制成的。其性能与二元乙丙橡胶卷材相比，多数指标虽稍逊但相仿，而耐低温性能要差一些。这种防水卷材已广泛用于地下室混凝土结构、屋面、桥面及蓄水池的防水层。
4.氯化聚乙烯—橡胶共混型防水卷材
这类防水卷材不但具有氯化聚乙烯特有的高强度和优异的耐臭氧、耐老化性能，而且具有橡胶所特有的高弹性、高延伸性以及良好的低温柔性。
(二)密封材料
密封材料应首先考虑其粘结性与使用部位。
1.聚氨酯密封膏
聚氨酯密封膏是性能最好的密封材料之一。一般用双组分配制，甲乙两组分按比例混合，经固化反应成弹性体。具有高的弹性、粘结力与防水性，良好的耐油性、耐候性、耐久性及耐磨性。与混凝土的粘接性良好，且不需打底，故可用于屋面、墙面的水平与垂直接缝，公路及机场跑道的外缝、接缝，还可用于玻璃与金属材料的嵌缝以及游泳池工程等。
2.硅酮密封膏
硅酮密封膏具有优异的耐热、耐寒性和良好的耐候性，分为F类和G类两类。F类为建筑接缝用，G类为镶嵌玻璃用。目前大多用单组分(聚硅氧烷)配制，施工后与空气中的水分进行交联反应，形成橡胶弹性体。
3.聚氯乙烯嵌缝接缝膏和塑料油膏(即聚氯乙烯胶泥和塑料油膏)
聚氯乙烯嵌缝接缝膏以煤焦油和聚氯乙烯(PVC)树脂粉为基料，配以增塑剂、稳定剂及填充料在140℃下塑化而成的热施工防水材料。目前另有一种PVC--SR型胶泥，为冷施工型防水材料。
塑料油膏则以废旧聚氯乙烯(PVC)塑料代替PVC树脂粉，其余不变，来生产聚氯乙烯嵌缝接缝膏，因此成本较低，有较大发展前途。宜热施工，并可冷用。
这两种密封膏均具有良好的粘结性、防水性、弹塑性，还有良好的耐热、耐寒、耐腐蚀和耐老化性。因而适于屋面嵌缝，也可用于输供水系统及大型墙板嵌缝，效果良好。
4.丙烯酸类密封膏
通常为水乳型。这类密封膏在一般基底上不产生污渍，有良好的抗紫外线性能及延伸性能，但耐水性不算很好。
(三)防水涂料
防水涂料按液态类型也可分为溶剂型、水乳型及反应型三类。大多采用冷施工。
1.聚氧酯防水涂料
属双组分反应型涂料。固化的体积收缩小，可形成较厚的防水涂膜，具有弹性高、延伸率大、耐高低温性好、耐油、耐化学药品等优点。为高档防水涂料，价格较高。施工时双组分需准确称量拌合，使用较麻烦，且有一定的毒性和可燃性。
2.硅橡胶防水涂料
硅橡胶防水涂料具有良好的防水性、渗透性、成膜性、弹性、粘结性、耐水性和耐湿热低温性。适应基层复形的能力强，可渗入基底，与基底牢固粘结。成膜速度快，可在潮湿基层上施工，无毒、无味、不燃，可配成各种颜色。适用于地下工程、屋面等防水、防渗及渗漏修补工程，也是冷藏库优良的隔汽材料，但价格较高。这种涂料有1号和2号两种，1号用于表层和底层，2号用于中间作为加强层。
其他防水材料还有防水剂、粉末状防水材料、防水注浆堵漏材料等。
