《建筑材料与检测》教学教案—07建筑功能材料及其性能检测

模块七建筑功能防水材料学习单元单元一建筑防水材料一、建筑防水材料概述【知识目标】1、了解建筑防水材料的分类及基本技术性质。

2、了解不同建筑部位对建筑防水材料性能的特殊要求。

建筑防水材料是用于建筑物或构筑物的屋面、墙面、基础等易产生裂缝部位或构件的接缝处，起着防潮、防渗、防漏功能的建筑功能材料。

（一）建筑防水材料的分类沥青类防水卷材防水卷材改性沥青防水卷材合成高分子防水卷材改性沥青类防水涂料防水涂料合成高分子类防水涂料水泥基防水涂料建筑防水材料防水密封材料密封膏密封胶条防水混凝土刚性防水材料 防水砂浆注浆堵漏材料（二）建筑防水材料的基本性质1、良好的耐候性。

对光、热、酸雨、紫外线等的作用有一定的抵抗能力。

2、良好的抗水渗透和耐酸碱性能。

3、良好的抵抗温度和应力变形能力。

对外界温度和外力具有一定的适应性。

能承受温差变化以及各种外力与基层伸缩、开裂所引起的变形。

4、整体性好。

既能保持自身的黏结性，又能与基层牢固粘结，同时在外力作用下有较高的抗剥离能力，形成稳定的不透水整体。

（三）不同部位防水工程对防水材料的要求 1、屋面防水工程屋面防水等级及设防要求见表7-1.屋面防水层，防水材料必须具备良好的耐候性和耐温度、外力作用的性能。

2、地下防水工程防水材料必须具备抗渗水能力和较大的延伸能力，具有良好的整体不透水性。

3、室内厕浴间防水工程必须适应基层形状的变化并要有利于管道设备的敷设；具有非常好的不透水性、耐腐蚀性、耐霉变性和耐穿刺性。

4、建筑外墙板缝防水工程建筑外墙要求防水材料具有较好的耐候性，较高的延伸率及黏结性。

二、沥青材料【知识目标】1、了解石油沥青的组分，掌握粘稠石油沥青的技术性质和使用要求；2、理解沥青的改性机理，掌握改性沥青的特性和工程应用。

沥青材料是由高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫）衍生物所组成的复杂的有机混合物。

常温下沥青呈固体、半固体或液体状态。

在建筑工程中主要用作胶凝材料、防潮防水材料和防腐蚀材料，广泛用于屋面、地下防水工程、防腐蚀工程、道路路面工程以及水池、浴池等的防水防潮部位。

沥青材料可分为地沥青和焦油沥青两大类。

石油沥青由于产量高、价格低，并且具有良好的技术性能，因此被较多地用于建筑工程中。

（一）石油沥青一）石油沥青的组分石油沥青是指由石油原油分馏提炼出各种轻质油分（汽油、煤油、柴油等）及润滑油后的残渣，再经过加工炼制而得到的产品。

将沥青分离为化学性质、物理性质相近而又与使用性能密切相关的几个组，这些组称为组分。

按照四组分分析法，石油沥青分为饱和分、芳香分、胶质和沥青质四种组分。

蜡是沥青中的有害成分，蜡含量过多会使沥青的黏结性、高温稳定性等技术性能大幅度下降，所以要严格限制沥青中蜡的含量；沥青中饱和分和芳香分含量增加，会使沥青的流动性增大、变软；胶质分含量增加，沥青塑性和黏结性将增加；沥青质含量增加，沥青的粘滞性将增大，但过多的沥青质，会导致沥青变硬。

二）石油沥青的主要技术性质1、防水性石油沥青是憎水材料，能够紧密粘附于矿物材料表面，是建筑工程中应用范围很广的防潮防水材料。

2、耐腐蚀性石油沥青对于一般的酸、碱、盐类侵蚀性液体和气体有一定耐蚀能力，可广泛地用于有耐腐蚀要求的地坪、地基、水池、地沟等处。

3、粘滞性固体和半固体石油沥青、改性沥青以及液体石油沥青蒸馏或乳化沥青蒸发后残留物的黏度用针入度指标表示；而对于液体石油沥青、煤沥青、乳化沥青等流动状态沥青的粘滞性，以粘度指标表示。

（1）针入度针入度是在规定温度（Ｔ）和时间（t）内，附加一定质量的标准针（m）垂直贯入沥青试样的深度，单位为0.1mm；以P T，m，t表示，其中P为针入度，Ｔ为试验温度，m为标准针、针连杆及砝码的总质量，t为贯入时间。

针入度用针入度仪测定。

图7-2为沥青针入度测定示意图。

图7-2 沥青针入度测定示意图最常用的针入度测定条件为25℃、100g、5s。

例如某沥青在温度25℃、荷载100g、时间5s的条件下测得针入度为105（0.1mm），可表示为：Ｐ（25℃，100g，5s）＝105（0.1mm）。

工程上用针入度来划分粘稠沥青的等级（标号），所以亦称粘稠沥青为“针入度级沥青”。

沥青标号越大，表示沥青越软，粘性相对越差。

（2）粘度粘度是用于表示乳化沥青等液体状态沥青粘性的指标，用标准粘度计测定，如图7-3所示。

粘度测定是将液体状态的沥青盛装于标准粘度计盛样管中，测定在规定的温度条件下，通过规定的流孔孔径，流出规定体积的沥青所需的时间即为粘度，以秒（s）表示567图7-3 沥青标准粘度测定示意图1－沥青试样；2－活动球杆；3－流孔；4－水；5-沥青盛样管；6-接取沥青的量杯；7-流出的沥青试样黏度通常以符号ＣT，d表示，其中C为粘度，Ｔ为试验温度，d为流孔直径。

常用的试验温度为25℃、30℃、50℃和60℃，流孔孔径分别是３mm、4mm、5mm和10mm四种。

当温度和流孔孔径一定时，流出规定量沥青所需时间愈长，表示沥青粘度愈大。

粘度用来划分液体沥青的等级（标号），所以液体沥青亦称为“粘度级沥青”。

4、塑性塑性是指沥青在外力作用下发生变形而不破坏的能力。

塑性的评价指标是延度。

延度是规定形状的沥青试样，在规定温度下以一定速度被拉断时的长度，单位是“cm延度值越大，沥青的塑性越好。

一般地，沥青中的胶质分含量越多，沥青的塑性越好，变形后的恢复能力或自愈合能力越强。

5、温度稳定性表示沥青温度稳定性的指标有软化点和脆点。

（1）软化点软化点是评价沥青高温稳定性的温度指标。

为了方便工程应用，规定用“软化点”来恒量沥青由固态逐渐升温达到一定流动性膏状体时的温度，用以评价沥青的高温稳定性。

我国现行测定软化点的方法为“环与球法”，图7-5a所示为环与球法软化点测定仪示意图。

如图7-5b为软化点测定过程示意图。

图7-5b沥青环与球法软化点测定示意图图7-5 a环与球法软化点试验仪结构示意图1-温度计；2-盖板；3-立杆；4-钢球；5-钢球定位环；6-金属环；7-中层板；8-下底板；9-烧杯；沥青软化点，用符号“T R＆B”表示，单位是“℃”。

软化点愈高，表明沥青耐高温性能越强，夏季高温时越不容易产生变形或出现流淌现象。

但软化点不宜太高，否则在寒冷的季节会出现脆裂现象。

沥青中含蜡量多时，其温度敏感性大，软化点降低；老化后的沥青软化点升高。

工程上常采取加入滑石粉、石灰石粉或其他矿物填料的方法来减小沥青的温度敏感性，提高软化点。

沥青的针入度、软化点和延度是划分粘稠石油沥青标号的主要依据，称为粘稠石油沥青的三大指标。

（2）脆点温度降低时沥青的塑性明显下降，在较低温度下甚至会出现脆性裂缝现象。

用于防水层或路面中的沥青，若抵抗低温变形能力差，在冬季气温较低时会出现严重的体积收缩而开裂现象。

评价沥青的低温变形性能的指标是“脆点”，通常采用弗拉斯脆点仪测定，用符号“Fraas”，单位是“℃”，表示如图7-6所示。

图7-6弗拉斯脆点仪结构示意图1-摇把；2-内橡胶塞；3-外橡胶塞；4-内试管；5-外试管；6-弯曲器；7-夹钳；8-圆柱形玻璃筒；9-漏斗插孔；10-温度计；11-钢片；12-绝热塞沥青的脆点主要取决于沥青的组分，当树脂含量较多时，其抗低温能力就较强；当沥青中含有较多石蜡时，其抗低温变形能力就较差。

6、大气稳定性大气稳定性是指石油沥青在温度、阳光、空气、水等环境因素长期作用下使用性能的稳定程度。

沥青在外界热、氧、光和水等自然因素的物理-化学作用下，其组分之间会发生转变，产生“不可逆”的化学反应，其中的油分、胶质分含量逐渐减少，而沥青质的含量则逐渐增多，这种演变过程称为沥青的“老化”。

老化后的沥青针入度减小，软化点升高，塑性下降，脆性增加。

大气稳定性好的沥青，抗老化性能强，耐久性好。

反之，大气稳定性差的沥青，长时间暴露在大气中，会变得脆硬，低温下容易产生裂缝、松散现象，失去防水和防腐蚀效果。

7、安全性在实际施工中，沥青拌合厂或者施工现场经常要在150℃～170℃甚至更高的温度下加热沥青。

为了保证施工安全和沥青的加热质量，必须测定沥青加热闪火和燃烧的温度，即所谓“闪点”和“燃点”，以保证沥青加热质量和施工安全性。

“闪点”是沥青试样在规定的盛样器内，按规定的升温速度受热时所蒸发的气体，以规定的方法与试焰接触，初次发生一瞬即灭的火焰时的试样温度，单位是℃。

一般地，沥青的闪火点和燃点温度值相差10℃左右，液体沥青由于组成中轻质成分含量多，两个点的温差值更小。

工程上熬制沥青时，切忌超过闪火点和接近燃点温度，以免发生火灾。

三）建筑石油沥青的标准b测定蒸发损失后样品的25℃针入度与原针入度之比乘以100后，所得的百分比，称为蒸发后针入度比。

四）沥青材料的应用选择选择和使用沥青材料，应根据工程性质（房屋、道路、防腐）、使用部位（屋面、地下）、当地气候条件（寒冷、严寒、酷热）等多种因素科学选择。

用于屋面防水的沥青主要考虑其温度稳定性，即要求所用沥青的软化点应比屋面可能达到的最高温度高20℃～25℃，以免沥青在炎热的夏季发生软化甚至流淌现象；同时还要求沥青具有良好的耐低温能力，避免冬季低温下出现脆裂现象。

用于地下防潮、防水工程中的沥青，应选用粘度大、塑性及韧性好的沥青，以保证沥青层与基层的牢固粘结，并适应结构的变形，保持防水层的完整性。

道路石油沥青主要用来拌制沥青混合料或沥青砂浆，用于铺筑道路路面，在综合考虑施工方法、环境温度和工程性质等多种因素的同时，还应严格控制沥青中蜡的含量，确保沥青的路用性能。

（二）改性沥青1、改性沥青的定义掺加了橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉等外掺剂而制成的沥青称为改性沥青。

工程上常用的改性剂主要为高聚物，如树脂类、橡胶类、热塑性弹性体类等。

2、改性沥青的性能（1）热塑性树脂类改性沥青用作沥青改性的树脂主要是热塑性树脂，最常用的是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。

热塑性树脂的共同特点是受热后软化，冷却时变硬，因此热塑性树脂类改性沥青主要应用于对沥青低温性能要求不高的温和地区。

（2）橡胶类改性沥青橡胶类改性沥青通常称为橡胶沥青，使用最多的是丁苯橡胶（SBR）和氯丁橡胶（CR）。

氯丁橡胶（CR）具有极性，主要用作煤沥青的改性剂。

丁苯橡胶（SBR）改性沥青的特点是低温变形能力较高，韧度或韧性较大。

所以SBR改性沥青主要适宜在寒冷气候条件下使用。

（3）热塑性弹性体改性沥青热塑性弹性体兼具有树脂和橡胶的综合特性，它对沥青性能的改善优于单纯的树脂和橡胶对沥青的改性。

SBS改性后的沥青，低温延度和脆点都较基础沥青有明显改善。

SBS改性沥青是目前我国改性沥青中使用量较大，比较有发展前景的改性沥青。

（4）矿物填充料改性沥青往沥青中加入适量的粉状或纤维状矿物填充料，可以改善沥青的耐热性，提高沥青的粘结力，减小沥青的温度敏感性。