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。
