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防水涂料性能及工程適配性深度解析!

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作者:崔力來源:崔力網址:https://mp.weixin.qq.com/s/hmTH0jn90q4Ks6dbTH5bfA

摘要:

在建筑工程中,對有防水要求的各分部工程,因其工況環境、施工條件等因素的不同,導致對防水材料有著不同的要求。

防水涂料因其良好的防水、抗滲性以及施工方便等特點,已成為其中重要的選項之一。本文對目前建筑工程常用的幾種類型防水涂料(聚氨酯、聚合物水泥、聚合物改性瀝青等)的物理性能及施工特性進行對比分析,同時,針對防水工況進行探討。

闡述和總結各類型防水涂料與各防水工程的適用性及匹配度。以方便建筑設計及施工人員更加清晰、方便進行選用。

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目前民用建筑中有防水需要的分部工程按部位主要分為:地下防水、外墻防水、屋面防水及廚衛間陽臺防水等。

按防水設防形式及材料不同,主要分為:剛性自防水、片材防水及涂層防水等。同時,各分部工程遵循的防水設計原則側重亦有不同。

例如:

地下防水工程 遵循“因地制宜、綜合防治、剛柔并濟、防疏結合”的設計原則。其防水使用期限一般在50~100年,主要采用防水混凝土結構自防水為主,柔性防水層主要以片材或涂層防水材料組成復合防水設防;

屋面防水工程 遵循“多道設防、整體封閉、防疏結合、以防為主”的設計原則。當然除了屋面結構可以采用防水混凝土澆筑外,最主要是采用片材和涂層防水材料設防;

外墻防水工程 遵循“迎水設防、強化節點、牢柔并重、防脫防裂”的設計原則。以防水砂漿、涂層防水及防水透氣膜為主,以柔性密封膠及發泡 聚氨酯等填充材料輔助。

廚衛間及陽臺防水工程 遵循“防 疏結合、合理選材、技術先進、符合環?!钡脑O計原則。多采用防水涂料、片材與涂料復合防水。

從上述實際情況不難看出,涂層防水材料以其良好的密封性、流動性、柔韌性及耐久性,同時簡單方便的施工操作等特點,都大大提高了防滲漏及防潮效果,在各防水工程中已被廣泛采用。

也正因如此,近年來,隨著多種類型涂層防水材料被陸續研制并投入使用,為建筑設計及施工人員提供了更多的選擇,但也增加了所用材料是否適用及匹配等方面的困擾。甚至出現錯用或無法滿足防水設防要求的現象。

案例1:

項目名稱:某市老浦片商業/ 住宅項目;分部工程:屋面工程;設計要求:2 mm 厚聚合物乳液防水涂料;現場實際審批及選用:某品牌防水涂料用聚合物乳液。

在質量例行巡檢時,抽查已涂刷防水涂料之屋面出現大面積脫皮、起泡及開裂等缺陷。經調查其物料審批及進場驗收資料,發現質保資料提供的《產品檢驗報告》中,執行標準為《建筑防水涂料用聚合物乳液》(JC/T1017-2006)。 其物理性能指標均無法驗證其滿足設計要求。

例如:因屋面工程用防水涂料對拉伸強度、斷裂延伸率、低溫柔度等物理性能指標非常重視,且均有明確標準,其直接反映了材料是否能滿足屋面工況要求。

然而,現場所選用的材料名稱雖與設計要求極為相似,卻絕非同等功效產品,亦無法替代使用。至此判定,錯用問題為現場施工人員對防水涂料產品不甚了解,僅簡單依據名稱進行選用所致。

案例2:

接案例1后續處理情況?,F場重新審批并進場某品牌聚合物乳液防水涂料,并進行返工整改。然而,在后續質量巡查時,發現重新選用之防水涂料型號為I類。

其“拉伸強度”和“低溫柔度”物理性能指標均低于屋面工程國標要求。雖短時間內對屋面防水性能暫無明顯影響,但實際是降低了屋面防水設防要求,增加未來滲漏風險。

至此,不得不更改設計,增加多一道合規防水設防。但其施工成本及工期損失,均須施工單位自行承擔。由此可見,目前建筑行業內存在多種類型及品牌防水涂 料,遵循不同的材料生產標準,其材料物理性能指標種類及 數值均存較大差異。

同時,我國現行各種工程規范中對防水涂料的性能亦有繁多不同要求。且除國標規范最低標準外,尚有各地方標準、行業及企業標準等眾多更高指標。再加之不同工程部位對防水材料性能及工況要求均不盡相同,這都給如何選擇合適型號防水材料增加難度。

故為解決這一困擾,須從如下兩方面著手梳理各種信息,分析比對防水材料與各防水工程間匹配度,清晰其適用性:首先,以防水材料物理性能指標滿足各防水工程指標要求為基礎;其次,以防水涂料性能滿足工況要求優越性排序為輔。

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建筑用防水涂料簡介

1.1常見防水涂料種類

1)聚氨酯防水涂料(PU)

由多種有機高分子材料經聚合反應制成具防水作用的預制聚合體,其成分主要有異氰酸酯、聚醚等,并加多種催化、無水填充、溶劑等外加劑混合加工而成的反應固化型高分子防水涂料。

特點:

①對基層干濕 度無要求;②有較高抗拉強度,柔韌性好,對基層變形適應性 強,粘結強度高;③高溫不流淌、低溫不龜裂的良好耐候性;④耐油、耐磨、耐臭氧、耐酸堿侵蝕等抗老化性能。

2)聚合物水泥防水涂料(JS)

由多種有機高分子聚合物乳液和無機活性粉料(如:水泥),添加多種助劑配制而成,經水分揮發和水泥反應固化成膜的高分子水性復合防水涂料。

特點:

①可在干燥、潮濕基層上直接施工;②良好的柔韌性、耐久耐老化、抗滲漏及粘結性;③成膜快干、彈性模量適中、體積收縮小,高溫不流淌、低溫不龜裂的良好耐候性。

3)聚合物乳液防水涂料

由有機高分子聚合物乳液為主料,加多種添加劑配制而成的水乳型有機高分子防水涂料。

特點:

①宜于干燥基層及非長期浸水環境下施工;②有較好的拉伸、柔韌性及粘結強度;③較好的低溫耐候性。

4)水乳型瀝青防水涂料

由多種有機橡膠共同復合對瀝青進行改性,配制而成的聚合物改性瀝青水乳型防水涂料。

特點:

①褐色或黑褐色有機膠凝材料;②粘結強度性能較好;③低溫柔性及耐熱性性能較好;④有較好拉伸延展性。

5)溶劑型橡膠瀝青防水涂料

由有機橡膠改性瀝青為基料,經溶劑溶解制作而成的高聚物改性瀝青防水涂料。

特點:

①粘結性、抗裂性、柔韌性較好;②較好的耐冷、熱穩定 性,低溫不脆裂,高溫不流淌。

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1.2防水涂料分類

依據防水材料成分組成及性質、加工工藝及成膜特性等特點,初步可按如下方式進行分類。

1)有機類防水涂料:聚氨酯防水涂料、聚合物乳液防水 涂料、水乳型瀝青防水涂料、溶劑型橡膠瀝青防水涂料。

2)合成高分子反應固化型:聚氨酯防水涂料。

3)合成高分子揮發固化型:聚合物乳液防水涂料。

4)高聚物改性瀝青水乳型:水乳型瀝青防水涂料。

5)高聚物改性瀝青溶劑型:溶劑型橡膠瀝青防水涂料。

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防水涂料性能分析及適用性匹配

2.1地下防水工程

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1)物理性能指標比對情況。

(1)聚氨酯防水涂料,按基本性能分為:Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型;按組分分為:單組分S、多組分M;其中斷裂伸長率/ % :Ⅲ型≥250,低于國標≥400要求。故,Ⅲ型不適合。

(2)聚合物水泥防水涂料,按物理力學性能分為:Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型;其中潮濕基面粘結強度 MPa:Ⅰ型≥0.5,Ⅱ型≥ 0.7,低于國標≥1 要求;其中斷裂伸長率/ % :Ⅱ型≥65,Ⅲ型≥20,低于國標≥80要求;其中拉伸強度/ MPa:Ⅰ型≥0.72, Ⅱ型、Ⅲ型≥1.26,低于國標≥1.5 要求。故,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型均不適合。

(3)聚合物乳液防水涂料,按物理性能分為:Ⅰ型、Ⅱ型;其中斷裂伸長率/ % :Ⅰ型、Ⅱ型≥300,低于國標≥350 要求。故,Ⅰ型、Ⅱ型均不適合。

(4)水乳型瀝青防水涂料,按產品性能分為:H 型、L 型;其中表干時間/ h:H 型、L 型≤8,低于國標≤4 要求;其中實干時間/ h:H 型、L 型≤24,低于國標≤12要求。故,H 型、L 型均不適合。

(5)溶劑型橡膠瀝青防水涂料,未被列入國標防水材料選用列表內。其中抗滲性:T = 30 min \MPa≥0.2,低于國標 T = 120 min \MPa≥0.3 要求,亦不適合。

2)地下防水工況要求滿足情況。

因地下結構將長期浸泡在地下水或潮濕環境中,故,所選用的防水涂料須具備良 好的耐水、耐久、耐腐蝕和耐菌性等特點。同時,在實際施工過程中基層大多處于潮濕工況。

另外,由于地下工程施工及使用環境復雜,不可避免存在外力及沉降變形等影響,這就需要在材料選擇時對材料抗拉伸變形性能有充分考慮。有鑒于聚氨酯防水涂料各項性能均表現優越。

例如:拉伸強度≥2 ~ 6 MPa,斷裂伸長率 ≥500% ~ 450% ,粘結強度 ≥1 MPa,不透水性≥120 min \0.3 MPa,尤其是多種環境下抗老化、抗彎折等性能亦表現優越。

3)結論:地下防水工程建議選用:聚氨酯防水涂料 PUⅠ型、Ⅱ型。

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2.2  屋面防水工程

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1)物理性能指標比對情況。

(1)聚氨酯防水涂料其中斷裂伸長率/ % :Ⅲ≥250,低于國標≥450 要求;其中低溫柔性:S-35℃ ,不滿足國標-40℃要求。,S、型均不適合。

(2)聚合物水泥防水涂料其中斷裂伸長率/ % :Ⅱ≥ 80,Ⅲ≥30,低于國標≥200 要求;低溫柔性:Ⅱ、Ⅲ型均無指標要求,不滿足國標-10℃ 要求。,Ⅱ、Ⅲ型均不適合。

(3)聚合物乳液防水涂料其中拉伸強度/ MPa:Ⅰ≥ 1.0,低于國標≥1.2 要求;低溫柔性:Ⅰ-10℃ ,低于國標-20℃要求。,Ⅰ型不適合。

(4)水乳型瀝青防水涂料低溫柔性:H 0℃ ,低于國 標 - 15℃要求。,不適合。

(5)溶劑型橡膠瀝青防水涂料,按產品抗裂性、低溫柔性 分為一等品(B)合格品(C);低溫柔性:C - 10℃ ,低于國標-15℃ 要求;抗裂性 mm:C = 0.2 mm,低于國標 0.3 mm 要 求。,C 型不適合。

2)屋面防水工況要求滿足情況。屋面結構長期處于自然環境中,雖有構造層進行適當保護,但仍被溫度、干濕、酸 堿、射線及結構自身變形等眾多因素影響,都要求防水涂料具備必要的耐溫、拉伸及斷裂、抗老化、耐酸堿及抗滲透水性 等。

經比對各項物理性能指標,做如下分析

(1)以低溫性能、抗拉抗裂性能、耐候及不透水性指標分 析排序:聚氨酯防水涂料表現最為優秀,其次是聚合物乳液 防水涂料,聚合物水泥及瀝青類防水涂料靠后。

(2)以耐熱性為主、抗裂性及耐候性為輔,分析排序顯 示:水乳型瀝青 L 型表現最為優秀,溶劑型橡膠瀝青B型亦表現不俗。

(3)以硬度、耐磨性、耐沖擊性及動態變形能力指標排序顯示:聚氨酯防水涂料表現最為突出。

(4)因聚合物水泥防水涂料介于有機和無機類之間,故具有良好的水泥基粘結性。

3)結論:依據上述物理性能指標及工況環境要求分析對比可得。

(1)對于北方寒冷地區,建議選用:聚氨酯防水涂料Ⅰ型M、Ⅱ型 M、聚合物乳液Ⅱ型防水涂料、聚合物水泥防水涂料Ⅰ型。

(2)對于南方溫熱地區,建議選用:水乳型瀝青防水涂料L型、溶劑型橡膠瀝青防水涂料B型。

(3)對于上人屋面或停車坪等,建議選用:聚氨酯防水涂料Ⅰ型 M、Ⅱ型 M。

(4)對于須與水泥基有良好粘結要求時,建議選用:聚合物水泥防水涂料Ⅰ型。

(5)注意:在采用復合防水設防屋面用時,須確定相容性,以確保層間粘結性和耐久性。同時要求兩種物料間不存在腐蝕性。

建議如下:

① 對于采用合成高分子防水卷材,建議選用:聚氨酯防水涂料、聚合物水泥防水涂料、聚合物乳液防水涂料;② 對于采用高聚物改性瀝青防水卷材,建議選用:水乳型瀝青防水涂料、溶劑型橡膠瀝青防水涂料;

③ 對于采用熱熔型防水卷材,建議選用:溶劑型橡膠瀝青防水涂料;④ 對于需要用于卷材粘結使用時,建議選用:聚氨酯防水涂料。

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2.3外墻防水工程

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1)物理性能指標比對情況。

(1)聚氨酯防水涂料:其中低溫柔性:S-35℃ ,不滿足國標-40℃ 要求;其中Ⅲ型未被列入國標防水材料選用列表內。故,S及Ⅲ型不適合。

(2)聚合物水泥防水涂料:低溫柔性:Ⅱ型、Ⅲ型均無指標要求,不滿足國標 -10℃要求。故,不適合。

(3)聚合物乳液防水涂料:其各項物理性能指標均滿足外墻防水工程單獨選用。

(4)水乳型瀝青防水涂料、溶劑型橡膠瀝青防水涂料,均未被列入國標防水材料選用列表內。故,不建議選用。

2)外墻防水工況要求滿足情況。

外墻結構長期處于自然環境中,雖有保溫、飾面等構造層覆蓋,但仍受溫度、雨雪、酸堿、射線及結構自身變形等因素影響,另外須重點考慮構成層荷載及風壓荷載影響。

這都要求防水涂料具備良好的耐溫、變形、抗老化、耐酸堿及抗滲等性能,且對粘結強度尤為關注。針對各物理性能達標之涂料進行如下比對分析。

(1)以粘結強度、低溫性能為主,以抗拉抗裂性能、耐候及不透水性為輔,指標分析排序:聚氨酯防水涂料表現最為優秀,其次是聚合物水泥防水涂料。

(2)聚合物乳液涂料因粘結強度表現不足,僅建議做為局部補充修補用。

3)結論:依據上述物理性能指標及工況環境要求分析對比可得。

(1)對于涂刷于結構基層,或外部有其他粘結構造層之外墻,建議選用:聚氨酯防水涂料Ⅰ型 M、Ⅱ型 M、聚合物水泥Ⅰ型。

(2)對于外墻局部構件防水封閉用,亦可選用:聚合物乳液防水涂料Ⅱ型。

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2.4廚衛間、陽臺防水工程

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1)物理性能指標比對情況:目前國標中并無有明確要求,經查閱相關地標規范,以聚氨酯、聚合物水泥防水涂料為主。

對比其低溫性能、抗拉抗裂性能、不透水性及粘結強度等指標顯示:聚氨酯防水涂料明顯優于聚合物水泥防水涂料。比較適合于抗滲防潮要求較高之部位。

2)經調研部分項目的使用情況,數據統計匯總:針對廚衛:供采樣 29 個項目,選用聚氨酯 17(59% ),選用聚合物水 泥12(41% );針對陽臺:供采樣 22 個項目,選用聚氨酯 10(45% ),選用聚合物水泥 12(55% );

3)結論:廚衛、陽臺防水工程可選用聚氨酯(PU)和聚合物水泥(JS)防水涂料。

(1)綜合項目使用情況,室內部位(廚房、衛生間) 較多選用聚氨酯防水涂料,其高拉伸強度、較好防水效果均有利于在滲漏風險較高之部位。

(2)室外陽臺選用聚合物水泥防水涂料的項目較多,其優點為:與水泥基飾面物料有較佳之粘結度,使其較利于室外使用。

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本文比較詳盡地分析各類型防水涂料之物理性能指標,并與各防水工程工況進行匹配后,其結論可為建筑設計及施工人員提供清晰的選材參考用。

還有一個防水片材‘丙綸布’,有300g、400g等,在中國的民建使用也非常廣泛。使用它大概就注意三點:1. ‘芯’要選透明的;2. 膠粉要攪拌均勻;3. 施工要用力圖片

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