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国内外防水材料最新发展趋势

来源:www.ahxhfs.com 发表时间:2018-05-03

  一、叠层沥青系统

  20世纪70年代以前的100多年间,世界各国均使用沥青基叠层屋面和地下防水系统,以热粘沥青铺设3~4层。从20世纪70年代末开始,叠层沥青系统受到功能更好的各种聚合物基先进防水材料的冲击,使用份额迅速下降。目前,欧洲的叠层屋面仅占7%左右,美国约占13%(新建)和18%(修理),日本约占16%,我国在屋面和地下防水中已很少使用叠层系统。

  叠层屋面整体上虽呈下降的趋势,但由于使用寿命长(30年以上),可靠性高,加之热沥青施工的环保化,预计近期内还不会被完全淘汰,在美、日等国仍会占有一定的比例。

  坡屋面与平屋面的情况不同。在美国的坡屋面中,沥青油毡瓦用量始终占压倒优势,2006年复合(2层或3层)沥青瓦占55%,玻纤胎沥青瓦占11%,金属瓦占11%,纸胎沥青瓦占3%,木瓦占2%,纤维水泥瓦占1%,其它占17%。

  二、改性沥青防水卷材

  改性沥青防水卷材已发展成为各国主要或重要的屋面防水材料。在欧洲改性沥青卷材中占统治地位,年产量在2亿m2以上,约占65%;在美国它是前几年增长最快的屋面材料,现约占20%;在我国已成为使用最多的新型建筑防水材料,2005年使用量为1.3亿m2,约占21%。

  在改性剂方面,目前仍以SBS和APP为主,SBS使用最为广泛,SEBS和TPO改性剂也开始应用,但用量有限。

  在胎体方面,主要使用聚酯胎和玻纤胎,以聚酯毡使用最多,聚酯玻纤复合胎也有少量的应用。 改性沥青防水卷材大量应用于屋面和地下防水,为稳定可靠起见,标准规定一般铺2层。改性沥青卷材还在种植屋面、桥梁防水、铁道防水、与叠层屋面复合使用和保温节能等方面得到应用。在种植屋面中,一般双层铺设,下层常有自粘或热熔SBS防水卷材,面层则用加阻根剂的矿物粒面覆面SBS防水卷材。桥梁防水主要采用SBS和APP改性沥青防水卷材,较少使用防水涂料,一般双层铺设,如丹麦的桥梁设计使用双层4.5mm厚SBS改性沥青卷材及15mm厚排水板,使用年限高达100年。法国Soprema公司的全自动卷材铺设车及其配套的200m长桥面专用SBS防水卷材,以热风加热自动化焊接,已在欧洲和北美成功地使用了数十年。我国虽已使用APP和SBS卷材做道桥防水,但质量远逊于国外。在国外,铁道防水也有使用SBS改性沥青卷材的报道,我国正在积极研究SBS改性沥青防水卷材在铁道防水中的应用。为了节能的需要,白色表面改性沥青卷材开始问世,如美国Poly-glass公司的优质白色表面SBS和APP自粘屋面防水卷材,符合“能源之星”标准对阳光反射率的要求,GAF公司的发亮白色表面SBS和APP改性沥青卷材,其反射率比标准白色涂料大(达75%),Soprema公司的白色SBS卷材上面已直接铺贴光电薄膜。美国愈来愈多地将改性沥青与叠层屋面复合使用,下面铺2~3层玻纤胎氧化沥青油毡,上面覆盖以粒料覆面改性沥青卷材,以同时发挥多层稳妥和SBS卷材弹性好的优点。

  改性沥青卷材的粘接方法主要有热粘法、冷粘法、喷灯法、热空气接缝法和自粘卷材等。目前,使用最多的仍然是热沥青粘结法和喷灯热熔法,但由于节能、环保和安全的要求愈来愈苛刻,这2种方法受到限制,而冷粘法、热空气接缝法、自粘接缝带、自粘卷材法则方兴未艾,前景看好。

  热粘法散发烟尘,污染环境,需要改善。对此,美国研制出叫Petroplasma的屋面沥青,其抗下垂性提高,可在120oC(一般为260 oC)下施工,无烧伤、烟和异味。美国还推出一种在分子等级上起作用的气味抑制剂,可包裹沥青,阻止较轻石油分子蒸发,清除烟气。在沥青中加入专用聚合物,加热时聚合物浮到表面,形成蒙皮层,制成低烟沥青。日本开发的系列无烟沥青可大幅度减少黑烟(仅为传统沥青的1/5),熔化温度低(低20~50oC),刺激性气味仅为传统沥青的1/5。

  喷灯法既简便又有效,是当前欧美主要或重要的粘接方法。但近年来喷灯施工引发火灾的事故频繁发生,限制喷灯使用的呼声不断高涨,喷灯的使用将呈现下降的趋势。

  冷粘法在美国、日本及欧洲已开始普遍使用。与热沥青相比,冷胶粘剂具有优越的粘接性,在双层SBS屋面膜暴露20年和30年以后的热老化试验中,冷胶粘剂和喷灯施工膜均无破坏。

  自粘改性沥青卷材的兴起是改性沥青卷材发展中的一大亮点。它施工安全、快速,对环境友好,在国内外均获得了快速的发展。自粘卷材有均质型、玻纤毡增强型和聚酯毡增强型等众多品种,改性剂绝大多数使用SBS,但也有APP和TPO的。自粘卷材用途十分广阔:(1)在屋面和地下防水中单独或与普通改性沥青复合使用;(2)作泛水使用;(3)用作坡屋面的垫层;(4)用作墙的隔气层或防水层等。

  三、高分子防水卷材

  近年来,聚合物基的高分子防水卷材(不计改性沥青防水卷材)有了较快的发展。在美国单层屋面增长最快,1979年占10%以下,1984年占25%,1987年占48%,2006年达到54%,从而成为屋面的主导材料。日本的单层片材防水占37%,多于沥青防水。欧洲的单层聚合物片材约占24%,但增长速度高于改性沥青。单层防水厚度一般在1.0~2.0mm,资源消耗大大低于沥青基材料,由于石油短缺日渐严重,

  随着单层防水在材料和施工方面的技术进步,势必获得更快的增长。与沥青基防水卷材一般多层铺设不同,高分子防水卷材多是单层铺设,根据使用部位和使用年限的不同,选用不同的厚度,选择厚度在1.0~3.0mm。

  单层防水用途广泛,屋面、地下、隧道、铁路、水池、垃圾填埋厂等均可使用。

  单层防水的种类多种多样,包括EPDM(三元乙丙橡胶)、PVC(聚氯乙烯),CPE(氯化聚乙烯)、氯丁橡胶、橡胶共混、CSPE(氯磺化聚乙烯)、EVA(乙烯乙酸乙烯酯),PE(聚乙烯)、ECB(乙烯共聚物沥青)、丁基橡胶、OCB(烯烃共聚物沥青)、PIB(聚异丁烯)等。各种片材的类型很多,主要有均质型、增强型、背衬层、自粘型。在屋面防水中,使用最多的是EPDM和PVC以及近来兴起的TPO卷材,美国以EPDM为主,欧洲以PVC为主。在地下防水中,较多地使用PVC、丁基橡胶、EPDM卷材等。

  四、建筑防水涂料

  传统的沥青防水涂料性能欠佳,在地上防水中逐渐被聚氨酯、喷涂聚氨酯泡沫、丙烯酸和硅酮防水和保护涂料所取代;在地下防水中则主要被渗透性防水涂料、聚氨酯防水涂料和聚合物水泥防水涂料所取代。

  聚氨酯防水涂料是功能最好、用量最大的建筑防水涂料,日本用量已超过4万t,在各种防水材料施工面积中约占28%。各国都有各具特色的产品,法国Soprema公司的单组分聚氨酯防水涂料处于领先地位,固含量大于90%,粘结性、气密性和防水性良好。日本产品有单组分和双组分之分,多数为双组分,分为外露型和非外露型,在屋面上使用提供10年的保证期。日本重视聚氨酯防水涂料复合防水工法的开发,已有改性沥青卷材加聚氨酯防水涂料的防水工法,正在开发聚氨酯与聚脲复合、聚氨酯加FRP(玻纤增强聚酯)等复合防水工法。发展方向是开发高性能产品,光泽保持率80%以上,防水层寿命延长到20年、30年甚至50年;开发环境适应型和无溶剂型产品;开发机械施工和超硬聚氨酯及拓宽用途。聚氨酯防水涂料应用广泛,屋面外墙、地下、内墙、敞廊、房檐、浴室、蓄热槽和接水槽均可使用。在日本新建外墙防水中占18.5%(第2位),在新建的阳台、屋檐中占68%(第1位),在修理的有保护屋面防水中占22.0%(与沥青热粘工法并列第1),在修理的外墙防水中占11.8%(第2位),在修理的阳台、屋檐中占74.2%(第1位)。

  丙烯酸防水涂料兼有防水和装饰的功能,在各国外墙防水涂料中位居首位,但水蒸气透过性差,为了对立面实行更好的保护,可添加硅酮树脂乳液和功能性聚硅氧烷,水蒸气透过性大大改善。100%丙烯酸弹性体保护涂料,白色的反射率高达90%,在新建和既有屋面上,用来保护沥青、金属、EPBM、PVC、混凝土、现场喷涂聚氨酯泡沫和保温板等。

  硅酮保护涂料用于屋面,而外墙用硅酮防水涂料提供完美的耐候防水性,也是理想的外墙保护修复涂料,其性能远远优于丙烯酸和氟碳涂料。

  聚合物水泥防水涂料在地下防水中有着广泛的应用。在日本2006年新建地下内外墙防水中占22.6%(第2位),在修理地下防水中占16.7%(第2位)。美国开发的溶剂型聚合物水泥涂料,气味小,表面光滑、既防水又防霉,抗水压性是油基和水基的2倍。

  渗透型防水涂料与水反应结晶,堵塞孔隙,是优异的地下内墙防水涂料,在美、日及我国被大量采用。在日本2006年新建地下内外墙防水中占29.0%,在修理地下防水中占27.8%,均居首位。

  五、 建筑密封材料

  世界建筑密封材料发展的总趋势是持续发展,产品向硅酮、改性硅酮、聚氨酯等高档密封胶发展,中档密封胶将有适度的增长,而低档的油性密封膏则面临淘汰的境地。

  日本2005年建筑用密封材料总产量为114 336t,高档弹性密封胶已占94%,而油性密封胶只有469t。目前欧美硅酮和聚氨酯使用最多,而日本垄断了改性硅酮密封胶的技术,用量很大,2005年占37%。在高档密封胶中,硅酮、改性硅酮和聚氨酯使用增多,技术上也各有新的进展,而聚硫密封胶则呈下降趋势,在日本2005年的总产量中仅占4%。中档密封胶以丙烯酸胶乳为主,它对环境友好,适用于小型构件和自己动手的嵌缝。

  美国新近推出的水固化聚酯密封胶,固化快,几乎不沾灰尘,延伸率高达1 000%,可在潮湿接缝上施工,耐候性与其它高档密封胶相同,不含溶剂和致癌物,是环保型密封胶,目前用量已有1 800t,预计将会有大幅度的增长。

  六、 金属屋面

  金属屋面包括钢、铜、铅、不锈钢等,使用最多的是钢板屋面。

  金属屋面正快速发展。在美国的平屋面中,金属屋面已经历了最快增长期,在2006年的新建屋面中已占12%,在重铺屋面中则占9%。坡屋面的最大趋势是金属瓦和金属板的应用急剧增加,2004年金属屋面仅占6%,2006年猛增到11%,2年几乎翻了一番。

  金属屋面的快速增长与其特点和技术进步密不可分。许多屋面都属于“冷”屋面,具有节能效果,防水、美观、可重复再生利用,有效的联锁和固定可保证屋面经久不漏,使用寿命长,可提供20~50年的保证期。

  钢板屋面的最大技术进步是涂层经久耐用,先进的电镀技术、铝锌合金或聚合物涂层,可提供20年以上的保证期。石粒覆面钢板系统可提供50年的保证期,太阳光反射率可达到70%。坡屋面用的深色金属屋面瓦(板)加入反射红外线颜料的涂层,可将太阳光反射率由6%~8%提高到25%~30%,甚至更高。

  七、节能和环保材料

  在环境严重恶化和能源价格居高不下的今天,节约能源和保护环境自然成为人们关注的焦点,在建筑屋面领域主要是发展冷屋面、喷涂聚氨酯泡沫、种植屋面、光电屋面板、废橡胶塑料的再生利用等。

  

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