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    建筑防水材料是建筑材料的一個(gè)重要組成部分 , 屬于功能性材料 , 建筑物和構(gòu)筑物之所以要采用防水材料其主要目的是為了防潮、防滲、防漏。我國(guó)在建筑工程防水材料方面的投入每年呈遞增趨勢(shì)。 2003 年 , 在工程總造價(jià)中防水工程造價(jià)達(dá)到 15 % 以上 , 特別是地下室的防水造價(jià)比例已達(dá)工程總造價(jià)的 25 % ～ 30 % [ 1 ] 。我國(guó)建筑防水涂料年使用量占防水材料總量的 10 % 左右 , 有的地區(qū) ( 例如廈門防水涂料使用量 ) 占防水材料總量的 50 % 左右 [ 2 ] 。雖然在防水工程方面的投入很大 , 但防水效果不理想 , 新建工程當(dāng)年滲漏率都在 10 % 左右 , 國(guó)家每年用于防水方面的維修費(fèi)將近 20 億元。建筑防水效果的好壞 , 關(guān)鍵在于防水材料是否具有良好的性能。近年來 , 我國(guó)防水材料的研究取得了很大進(jìn)步 , 先后開發(fā)了油膏類、卷材類、溶劑型黏稠液、水基型乳液和粉劑型防水材料 , 并得到了廣泛的應(yīng)用。 

    1 防水涂料的概念及分類

    1. 1 防水涂料的概念 

    建筑防水涂料。 ( 簡(jiǎn)稱防水涂料 ) 是一種建筑防水材料。將涂料單獨(dú)或與胎體增強(qiáng)材料復(fù)合 , 分層涂刷或噴涂在需要進(jìn)行防水處理的基層表面 , 即可在常溫條件下形成一個(gè)連續(xù)無縫整體且具有一定厚度的涂膜防水層 , 從而能滿足工業(yè)與民用建筑的屋面、地下室、衛(wèi)生間和外墻等部位防水抗?jié)B要求。防水涂料一般是由瀝青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物與瀝青、合成高分子與水泥或以無機(jī)復(fù)合材料等為主要成膜物質(zhì) , 摻入適量的顏料、助劑、溶劑等加工制成的溶劑型、水乳型或反應(yīng)型的 , 在常溫下無固定形狀的黏稠狀液態(tài)或可液化的固體粉末狀態(tài)的含高分子合成材料的復(fù)合材料。 

    1. 2 防水涂料的分類 

    1. 2. 1 按照涂料的基料和分散介質(zhì)分類 

    防水涂料按其成膜物可分為瀝青類、高聚物改性瀝青 ( 亦稱橡膠瀝青類 ) 、合成高分子類 ( 又可再分為合成樹脂類、合成橡膠類 ) 、無機(jī)類、聚合物水泥類等 5 大類。按其狀態(tài)與形式 , 大致可分為溶劑型、反應(yīng)型、乳液型 3 大類。 

    (1) 溶劑型防水涂料 

    溶劑型防水涂料其作為主要成膜物質(zhì)的高分子材料是以溶解于 ( 以分子狀態(tài)存在于 ) 有機(jī)溶劑中所形成的溶液為基料 , 加入顏填料、助劑制備而成的。它是依靠溶劑的揮發(fā)或涂料組分間化學(xué)反應(yīng)成膜的 , 因此施工基本上不受氣溫影響 , 可在較低溫度下施工。涂膜結(jié)構(gòu)緊密、強(qiáng)度高、彈性好 ; 防水性能優(yōu)于水乳型防水涂料。但在施工和使用中 , 有大量的易燃、易爆、有毒的有機(jī)溶劑逸出 , 對(duì)人體和環(huán)境有較大的危害 , 因此近年來應(yīng)用逐步受到限制。溶劑型防水涂料的主要品種有溶劑型氯丁橡膠瀝青防水涂料、溶劑型氯丁橡膠防水涂料、溶劑型氯磺化聚乙烯防水涂料等。 

    (2) 反應(yīng)型防水涂料 

    反應(yīng)型防水涂料其作為主要成膜物質(zhì)的高分子材料是以預(yù)聚物液態(tài)形式存在。反應(yīng)型防水涂料是通過液態(tài)的高分子預(yù)聚物與相應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成膜的一類涂料。反應(yīng)型防水涂料通常也屬于溶劑型防水涂料范疇 , 但由于成膜過程具有特殊性 , 因此單獨(dú)列為一類。反應(yīng)型防水涂料通常為雙組分包裝 , 其中一個(gè)組分為主要成膜物質(zhì) , 另一組分一般為交聯(lián)劑。施工時(shí)將兩種組分混合后即可涂刷。在成膜過程中 , 成膜物質(zhì)與固化劑發(fā)生反應(yīng)而交聯(lián)成膜。反應(yīng)型防水涂料幾乎不含溶劑 , 其涂膜的耐水性、彈性和耐老化性通常都較好 , 防水性能也是目前所有防水涂料中最好的。反應(yīng)型防水涂料的主要品種有聚氨酯防水涂料與環(huán)氧樹脂防水涂料兩大類。其中環(huán)氧樹脂防水涂料的防水性能良好 , 但涂膜較脆 , 用羧基丁腈橡膠改性后韌性增加 , 但價(jià)格較貴且耐老化性能不如聚氨酯防水涂料。反應(yīng)型聚氨酯防水涂料的綜合性能良好 , 是目前我國(guó)防水涂料中最佳的品種之一。

    (3) 乳液型防水涂料 

    乳液型防水涂料為單組分水乳型防水涂料。涂料涂刷在建筑物上以后 , 隨著水分的揮發(fā)而成膜。乳液型防水涂料其主要成膜物質(zhì)高分子材料是以極微小的顆粒穩(wěn)定懸浮在水中而成為乳液狀涂料的。該類涂料施工工藝簡(jiǎn)單方便 , 成膜過程靠水分揮發(fā)和乳液顆粒融合完成 , 無有機(jī)溶劑逸出 , 不污染環(huán)境 , 不燃燒 , 施工安全 , 其價(jià)格也較便宜 , 防水性能基本上能滿足建筑工程的需要 , 是防水涂料發(fā)展的方向。乳液型防水涂料的品種繁多 , 主要有 : ①水乳型陽離子氯丁橡膠瀝青防水涂料 ; ②水乳型再生橡膠瀝青防水涂料 ; ③聚丙烯酸酯乳液防水涂料 ; ④ EVA( 乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物 ) 乳液防水涂料 ; ⑤水乳型聚氨酯防水涂料 ; ⑥有機(jī)硅改性聚丙烯酯乳液防水涂料等。 

    1. 2. 2 按照涂料的組分不同進(jìn)行分類 

    根據(jù)防水涂料的組分不同 , 一般可分為單組分防水涂料和雙組分防水涂料 2 類。單組分防水涂料按液態(tài)不同 , 一般有溶劑型、水乳型 2 種。雙組分防水涂料則以反應(yīng)型為主。 

    1. 2. 3 按使用部位分類 

    建筑防水涂料按其在建筑物上的使用部位不同 , 可分為屋面防水涂料、立面防水涂料、地下工程防水涂料等幾類。 

    2 防水涂料的防水機(jī)理 [3] 

    防水涂料品種繁多 , 但其防水機(jī)理可分為 2 類 , 其一是涂膜型 , 其二是疏水型。 

    2. 1 涂膜型防水涂料的防水機(jī)理 

    涂膜型防水涂料是通過形成完整的涂膜來阻擋水的透過或水分子的滲透來進(jìn)行防水的。許多高分子涂膜的分子與分子之間總是有一些間隙的 , 其寬度約為幾個(gè)納米 , 按理說單個(gè)水分子是完全能夠通過的 , 但自然界的水通常處于締合狀態(tài) , 幾十個(gè)水分子之間由于氫鍵的作用而形成一個(gè)很大的分子團(tuán) , 因此實(shí)際上是很難通過高分子間隙的 , 這就是防水涂料涂膜具有防水功能的主要原因。 

    2. 2 疏水型防水涂料的防水機(jī)理 

    由于有些聚合物分子上含有親水基團(tuán) , 故聚合物所形成的完整連續(xù)的涂膜并不能保證所有的聚合物涂膜均具有良好的防水性能。如果聚合物本身具有疏水特性 , 使水分子與涂膜之間根本不相容 , 則就可以從根本上解決水分子的透過問題 , 聚硅氧烷防水涂料就是根據(jù)此原理設(shè)計(jì)的。 

    3 防水涂料的研究現(xiàn)狀 

    3. 1 國(guó)際研究現(xiàn)狀 

    采用防水涂料來防止建筑物的滲水和漏水是 20 世紀(jì) 50 年代末就已開始使用的一種防水方法。 

    20 世紀(jì) 60 年代 , 歐、美、日等國(guó)家或地區(qū)發(fā)展起來一種新型高分子的防水涂料——聚氨酯防水涂料。其中美國(guó)最早使用聚氨酯涂膜防水 , 后來又推廣到加拿大、中東以及東南亞各國(guó)。日本 1964 年從美國(guó)杜邦公司引進(jìn)聚氨酯防水涂料專利技術(shù) , 發(fā)展迅速 , 平均每年增長(zhǎng)率為 13 . 5 % 。日本在 1969 年頒布了聚氨酯防水涂料的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) , 目前日本每年用量高達(dá) 3 萬 t 左右 [4 ] 。 

    目前 , 美、德、法、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的防水涂料在整個(gè)建筑防水材料中都占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。他們?cè)诜e極發(fā)展高聚物改性瀝青防水涂料和合成高分子防水涂料的同時(shí) , 又開發(fā)了無機(jī)滲透結(jié)晶型的粉狀防水涂料等品種 , 而且正向著環(huán)保型防水涂料方向發(fā)展。 Jasperson 等 [5 ] 開發(fā)出了丙烯酸聚合物與乙烯基聚合物水乳型防水涂料 , 其中該乳液至少含有 40 % 的丙烯酸和乙烯基聚合物 , 二氧化鈦的體積濃度不超過 10 % 。該防水涂料主要用于屋面和外墻的防水 , 涂膜具有很高的彈性 , 該防水涂料是一種耐久性防水涂料 , 一般至少可以使用 10 年。 Meddaugh 等 [6 ] 研制出了水乳型有機(jī)硅防水涂料 , 其中有機(jī)硅乳液主要是由陰離子表面活性劑穩(wěn)定的羥基封端的聚二有機(jī)硅氧烷 (100 份 ) 、無定型二氧化硅 (1 份 ) 、有機(jī)錫鹽等組成。乳液的 pH 值 > 9 , 固含量 > 35 % 。該有機(jī)硅防水涂料在涂膜干燥后 , 能夠提供彈性涂膜 , 該彈性涂膜粘附在砌筑墻的表面 , 能夠提供很大的力以抵抗來自外表面任何水的壓力 , 防水效果良好。 Rodgers 等 [7 ] 開發(fā)的聚合物水泥型防水涂料主要用于混凝土的防水。其中水泥的含量為 5 . 0 % ～ 8 . 0 % 、 200 目的碳酸鈣含量為 20 % ～ 50 % 、聚醋酸乙烯的含量為 0 . 5 % ～ 6 % 、 50 目的碳酸鈣與 30 % ～ 60 % 醋酸乙烯酯 - 乙烯共聚物乳液相混合 , 剩余部分為水。該防水涂料具有很好的阻燃性、隔熱性以及耐化學(xué)腐蝕性。 Kyminas 等 [ 8 ] 制造出了堅(jiān)固耐用的屋面防水涂料 , 主要用于長(zhǎng)期受風(fēng)雨侵蝕屋面的防水。基料為含有石油瀝青、改性瀝青和泡沫塑料、丙烯酸聚合物的水乳型分散體 , 顏填料為二氧化鈦、碳酸鈣、二氧化硅、云母、高嶺土 , 顏料的平均粒徑小于 200 μ m , 顏料在分散體系中的體積濃度 > 20 % 。該防水涂料的涂膜與基層的附著力強(qiáng)、阻燃性好、能夠反射大量的太陽光和熱 , 因此延緩了頂板的熱老化 , 并降低了室內(nèi)溫度。