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我国建筑防水材料的发展现状
作者:    发布于:2018-12-19 09:06:44    文字:【】【】【

20世纪80年代引进新型建筑防水材料以来,我国已从单一的以纸胎油毡为代表的传统防水材料发展为5大门类几十个品种的新型防水材料体系,产品的种类和规格基本上涵盖了世界范围内发达国家的主要产品品种和规格,产品质量及技术水平不断提高,但防水造价只占整个工程总价的1%3%,这与发达国家近10%的防水占比仍然相距甚远。

一、建筑防水材料性能及其特点

建筑物与构筑物在使用过程中,都会受到各种自然因素的影响,并且建造形式和防水部位不同,所受的影响因素也不同。如建筑屋面防水层长期暴露于自然环境中,受雨、雪、风、霜、紫外线以及空气污染物的侵蚀;建筑物地下部分不但长期处于水环境中,而且还要承受不均匀沉降的反复作用;而桥梁则是要承受频繁交通载荷的反复应力作用。因此,用于建筑防水的材料,不仅需要具有抵抗复杂应力作用下的力学性能,同时还需要保持在各种自然因素长期影响下综合性能的持久稳定,即人们常说的耐久性。

为保证建筑工程用防水材料的性能稳定及耐久性,要求建筑防水材料应具备以下6个方面的性能:

第一,耐水性。耐水性是防水材料必须具备的功能,指对水基本不吸收,在水的长期侵蚀和微生物作用下保持性能稳定,在水的压力作用下具有不穿透性能。透水率和吸水率是表征耐水性能优劣的典型指标。

第二,抗裂性。抗裂性是指防水材料在非恒温环境中,基层收缩或开裂引起的变形以及应力变化、载荷和冲击等作用下不开裂的性能。优好的抗裂性要求材料具有较高的拉伸强度和抗撕裂强度,并具有较好的断裂延伸性和柔韧性。

第三,温度适应性。温度适应性是指材料在较宽的温度范围内具有稳定的物理力学性能、化学性能和施工应用性能。耐热度和低温柔度是表征温度适应性的典型指标。

第四,耐久性。材料耐久性就是材料在多种环境因素下,能长久保持性能和功能。导致材料老化有多种因素,如温度交替变化、紫外线、臭氧,以及酸雨、盐雾等化学介质及微生物与各种应力作用等。

第五,可操作性。可操作性即材料按一定工艺流程施工于需要防水部位的性能,可操作性包括:施工方便、操作容易、对环境适应性强、与防水基层及相邻部位材料相容性好等。

第六,环保性。环保性即材料的生产、施工和防水工程中,对环境不污染,对人体健康无危害。

防水材料的6个方面性能互相联系、互相制约,在研究材料性能时往往要把各方面性能联系起来统一考虑。

随着防水领域的不断扩大和科学技术的发展,新的防水材料品种不断问世,防水材料由20世纪80年代以前的较少品种,已发展成为多门类多品种的多元化产品结构。不同类型和品种的材料性能和功能都不尽相同。目前,防水材料的分类方法很多,从不同角度和要求有不同的归类形式,如按材料划分为柔性材料、刚性材料;按材料形态划分为卷材、涂料、密封胶材料及制品型材料;按基本组成可划分为沥青基材料、合成高分子材料、水泥基材料。各种材料都可按类别、品名和原材料性能细分。防水材料分类的目的是理顺材料的类别、属性、品种、性状、功能、材料组成和性能指标要求以及相互之间的关系,为各类防水工程的选材提供便利。

二、防水材料的国内外发展现状

1. 国外现状

从全球的角度看,20世纪七八十年代为防水材料的飞速发展期,20世纪90年代是防水材料步入渐进发展阶段。近年来,防水材料领域突破性发展的产品品种较少,更多的是企业自主研发的改进、改良型产品及维修产品。欧美等工业发达国家防水材料发展具有以下突出特点:

第一,虽然防水材料已发展成多门类多品种的产品结构,但以沥青为基料的改性沥青防水卷材和用于叠层防水的沥青卷材仍占市场主导地位,欧洲的改性沥青防水卷材占全球80%以上的市场。

第二,各类防水材料中广泛采用的仍然是人们熟悉的品种如S B SAPP改性沥青防水卷材、EPDM卷材、P V C卷材、聚氨酯防水涂料、聚丙烯酸酯涂料以及聚氨酯密封胶和硅酮密封胶等,但近年来上述产品在品种规格方面有所增加。

第三,新一代防水材料及其系统技术在世界范围各国得到广泛认同,主要指T P O防水卷材及其机械固定单层屋面系统、高密度聚乙烯自粘胶膜卷材及其预铺施工方法,以及自交联聚丙烯酸酯冷屋面涂料及其与各种卷材复合成型的白色卷材等环保节能材料。

第四,防水系统配套水平不断提高,尤其是EPDMPVCTPO,配套系统均包括密封胶粘材料、异型部位预制成型件,如泛水、管道根等部位、配套的施工机具等,在国外普遍推行不是仅仅卖单一产品而是提供系统的解决方案,以确保工程质量。

第五,防水工程施工一般都有专门的承包商,实施施工防水工程质量保证期制度,保证期有5年、10年,最长的保证期达15年。

2. 国内现状

我国防水材料的发展大致可分为古代、近代和现代3个历史阶段。近代可追溯到建国前的1947年,即纸胎沥青油毡第1个工厂的建立。此后,纸胎沥青油毡一统天下,这种局面一直持续到了20世纪80年代中期。

20世纪80年代以后,我国从国外引进E P DM卷材生产线和一批改性沥青卷材生产线,开始了我国现代防水材料的发展。经过了30多年的发展,现已形成了包括沥青基防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、密封材料、刚性防水和止水堵漏材料、专用及配套材料在内的7大门类,多系列多品种规格,高、中、低性能档次的多元化产品系列。进入21世纪以后,国外快速发展的T P O、喷涂聚脲、喷涂硬泡聚氨酯、以及氟树脂涂料等在国内也相继问世。

目前,我国防水材料就门类品种而言完全能满足各类建设工程的需要,但总体技术水平与国外仍存在差距,突出表现在产品的质量水平、应用系统的配套水平和施工技术水平以及仍然存在建筑渗漏等几个方面。

三、几种常见防水材料的发展概况

近年来,虽然有部分新型的防水材料出现,但以高聚物改性沥青防水卷材、高分子防水卷材和防水涂料为主的整体防水格局仍未改变,其所占的市场份额仍高达80%以上,同时上述3大类材料也是在国家十二五规划中重点发展的防水品种,而防水行业的主要技术创新也是围绕上述产品展开的,因此,接下来将重点介绍这3类产品目前的发展状况。

1. 高聚物改性沥青防水卷材

沥青材料是由复杂的碳氢化合物和碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的高分子混合物,由于沥青材料具有不吸水、粘结强度高、耐腐蚀等一系列优越的性能,故很早以前就被人们用作防水、防潮、防腐和粘结材料。以沥青为基本原料制成的防水卷材也是国际上最先应用的有机柔性防水材料。

沥青为基料制成的沥青基防水卷材是目前国际上使用量最多、应用领域最广、产量最大的一类防水材料。该类材料长期牢固占据主导地位,得益于20世纪60年代的2次历史性变革,一是法国和意大利先后发明了用SB SA P P对沥青进行改性,改性后的沥青克服了自身冷脆热淌的致命弱点;二是工业上将聚酯纤维无纺布用作防水卷材胎基。

将改性沥青和聚酯纤维毡结合在一起的做法,不但产生了新的沥青基防水卷材品种,而且使防水材料的性能大幅度提高,完全能满足各种防水工程的需要。沥青基防水卷材按其涂盖用沥青的不同可划分为氧化沥青防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材2大类。

按胎基材料的不同划分为复合胎、聚酯胎、玻纤胎防水卷材,高聚合物改性沥青防水卷材较好地解决了传统沥青材料低温脆裂和高温流淌的缺陷,大幅度提高了沥青基防水卷材料的使用寿命,因此成为了九五以来我国重点发展的一类防水材料,在我国乃至全球防水领域均占有重要的地位。

高聚物改性沥青防水卷材的主要种类如图1所示。这些类型的改性沥青防水卷材,在防水工程中最常用,占据主导地位的是SBSAPP改性沥青防水卷材,其次是自粘聚合物改性沥青防水卷材。在改性沥青防水卷材中又以S BS改性沥青聚酯胎防水卷材使用范围最广,应用数量最大。但自粘聚合物改性沥青防水卷材近10年来发展迅速,其应用比例也在逐年提高。

目前,高聚物改性沥青防水卷材在我国防水工程中占有重要的地位,2012年,其在所有防水产品中的占比约为43%,年增长速度最高时达到16%

2. 高分子防水卷材

以合成橡胶、合成树脂、橡塑共混以及T P O材料为基料,加入适量的化学改性剂和填充剂等,经过混炼、塑炼、压延或挤出成型等加工工艺制成的片状可卷曲的防水材料称为高分子防水卷材(或片材)。

不少橡胶和树脂材料都可以用来制造高分子防水卷材,还可以同时用2种以上的橡胶、树脂或橡胶和树脂共混制成卷材;橡胶类卷材又可按加工工艺划分为硫化型和非硫化型2种;树脂类按加工工艺可分为交联型和非交联型。以上各种材料做基料均可制成均质型、织物内增强型、纤维背衬型或增强背衬型等构造的产品。因而,高分子防水卷材的品种也是多种多样。

高分子防水卷材虽多种多样,但目前及今后一段时间内我国发展的产品主要有E P D M防水卷材(硫化型)、TPO防水卷材、PVC防水卷材、HDPE自粘胶膜防水卷材(预铺法施工)以及EVAECB塑料排水板、土工膜防渗产品。

IIRC S PE卷材和CR防水卷材仅在国外有少量的应用。合成高分子防水卷材一般都具有拉伸强度高、断裂伸长率大、撕裂强度高,对基层伸缩或开裂变形适应性强、耐热度高、低温柔韧性好和耐腐蚀性能好等特点。HDPE自粘胶膜防水卷材及其预铺反粘技术于20世纪80年代末在美国问世,90年代初进入中国,并以其预铺反粘施工可实现防水层与现浇混凝土形成永久的结合,能有效防止窜水现象的发生,受到生产企业和用户的一致认可。

该产品及其施工技术已列入《建设事业十一五推广和限制技术公告》和《地下工程防水技术规范》,其中,北京东方雨虹防水技术股份有限公司通过技术革新,在H D P E预铺反粘技术方面打破了国外垄断,推动了国产HDPE自粘胶膜防水卷材的快速发展。

3. 防水涂料

涂料是一种无定形的材料,常温下呈流态,半流态液体或粉状加水现场拌合,通过刮涂、刷涂、辊涂或喷涂在结构表面,经溶剂挥发,水分蒸发,组分间的化学反应或反应挥发固化形成一定厚度具有防水能力的涂膜,使表面与水隔绝起到防水、防潮作用。人们把这种防水方式称为涂膜防水,采用的材料称为防水涂料。

防水涂料具有冷施工、复杂形状易于施工,涂层为连续无接缝,工程一旦渗漏易于查找和维修等优点,在国外被视为卷材的重要补充。防水涂料的缺点是涂层厚度和均匀性不易掌握和控制,施工和固化成膜受环境制约等。

涂料按材料性能可分为柔性(以有机材料为基材制成)和刚性(以水泥为基材制成);按主要成膜物质的种类(即基本原料)分为橡胶类、合成树脂类、改性沥青和沥青类、聚合物水泥类、渗透结晶类和水化涂层类;按固化成型的类别分为反应型、挥发型、反应挥发型和水化结晶渗透型,以下予以重点介绍:

反应型高分子防水涂料:主要成膜物质为高分子材料,分为固化剂固化型和湿气固化型,其中双组分聚氨酯防水涂料、聚脲防水涂料、聚甲基丙烯酸甲酯防水涂料为固化剂固化典型产品,单组分聚氨酯防水涂料为湿气固化成型高分子防水涂料。

挥发型防水涂料:分为溶剂挥发型和水份挥发型,依靠溶剂挥发成型的为溶剂挥发型,该类型涂层干燥速度快,结膜致密的特点,主要产品种类为乳化沥青类防水涂料;水分挥发型是通过水分挥发成型的涂料,主要产品为聚合物乳液类防水涂料。

反应挥发型防水涂料:以水分挥发为主(高分子乳液),经过微粒的接触变形而结膜,无毒、环保,可在潮湿基面施工;无机物水化反应为辅(水泥及活性物质),主要产品包括聚合物水泥(J S)防水涂料、聚合物水泥防水灰浆和聚合物水泥防水砂浆类产品。

渗透结晶型防水涂料:以硅酸盐水泥、石英砂及活性化学物质组成的具有特殊功能的无机类防水材料,该材料通过活性化学物质与水泥水化产物、游离氧化钙和氢氧化钙反应生成不溶的结晶体来堵塞修补混凝土的缺陷。



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