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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(lái) , 我國(guó)防水材料的研究取得了很大進(jìn)步 , 先后開(kāi)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程靠水分揮發(fā)和乳液顆粒融合完成 , 無(wú)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(yáng)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(guò)形成完整的涂膜來(lái)阻擋水的透過(guò)或水分子的滲透來(lái)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(shuō)單個(gè)水分子是完全能夠通過(guò)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(guò)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(guò)問(wèn)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(lái)防止建筑物的滲水和漏水是 20 世紀(jì) 50 年代末就已開(kāi)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(lái)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(lái)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(wàn) 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(kāi)發(fā)了無(wú)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(kāi)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(guò) 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(wú)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(lái)自外表面任何水的壓力 , 防水效果良好。 Rodgers 等 [7 ] 開(kāi)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?；蠟楹惺蜑r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(yáng)光和熱 , 因此延緩了頂板的熱老化 , 并降低了室內(nèi)溫度。