浅谈新型建筑防水材料

2020-03-03 03:26:16 来源：范文大全收藏下载本文

浅谈新型建筑防水材料

孙媛媛

（中南大学土木工程学院，湖南长沙410075）

【摘要】本文主要介绍防水材料，突出强调新型防水材料。除此之外，本次论文的主要目的为搜集现有各种防水材料的特性及施工特点，利用纳米技术等新兴技术，对已有防水材料进行改进，向单层、冷施工的方向发展。新型防水材料的开发与应用对提高建筑工程质量，完善人居环境有着重要的意义。

【关键词】新型；建筑；防水材料；纳米技术；产业化

Review to New Building Waterproof Material

Sun Yuanyuan （Civil Engineering College，Central South University，Changsha，Hunan 410075，China）【 abstract 】This paper introduces new waterproof materials, highlight new waterproof material.In addition,the main purpose of this paper is to collect existing waterproofing properties of the materials and construction features, the use of nanotechnology and other emerging technologies, there are waterproof material to improve the direction of the single-layer, cold construction.The development and application of new waterproof materials to improve the quality of construction, improve the living environment has an important significance.【 key words 】New; Building construction; Waterproof material; Nanotechnology; Industrialization

一、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。 i．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。

ii．建筑防水材料的种类

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。

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：①无机灌浆材料 ②沥青灌浆材料 ③化学灌浆材料。

（6）刚性防水材料（7）堵漏防水材料

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

二、纳米技术的诞生

纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德·费曼 1959 年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法。从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。范曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求？他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。” 1990 年，IBM 公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排，纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把 35 个原子移动到各自的位置，组成IBM 三个字母。这证明范曼是正确的，二个字母加起来还没3个纳米长。不久科学家不仅能够操纵单个的原子，而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外延长生长技术，科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法，每次只造出一层分子。目前，制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。

著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。

三、纳米材料的特性以及其与建筑防水材料所要求性能的高度契合

1、纳米材料的特性

广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（0.1nm~100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。特性 : （1）表面与界面效应：这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。

（2）小尺寸效应：当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。

（3）量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。

（4）宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。

2、建筑防水材料所要求的物理及化学性能

如石油沥青特性 : (1)防水性：石油沥青是憎水性的胶凝材料，本身结构致密、不溶于水，同时具有良好的塑形以及与矿物材料的粘附性和粘结力，故它具有良好的防水性。

(2) 黏滞性：是指沥青在外力作用下，抵抗变形的能力。沥青在常温下的状态不同，黏滞性的指标也不同。对于在常温下呈固体或半固体的石油沥青，以其针入度来表示黏滞性的大小；对于在常温下呈液体的石油沥青，以黏滞度来表示其黏滞性的大小。

(3) 塑形：是指沥青在外力作用下，产生变形而不破坏，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。塑形用延度来表示。

(4) 温度敏感性：是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。沥青是高分子非晶态物质，没有一定的熔点，随着温度的升降发生变化（固体→半固体→液体）的变化。

(5) 大气稳定性：是指沥青在热、阳光、氧气等大气因素的长期综合作用下，抵抗衰老的性能。在大气因素的综合作用下，沥青中低分子组分向高分子组分转变，且树脂转变为地沥青质比油份转变为树脂的速度快的多，油份和树脂逐渐减少，地沥青质逐渐增多，使沥青的流动性、塑性和粘结性降低，硬脆性增大，这种现象称之为石油沥青的“老化”。

四、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。

i．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。

5、堵漏材料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。 ii．我国新型防水材料的发展前景

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。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。

参考文献

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