一级建筑师《建筑材料与构造》：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。

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