纳米新型建筑防水材料

发布时间:2021-11-27 12:28:05

新型防水材料的开发与应用研究
纳米技术在防水材料领域的应用前景

论文题目:新型防水材料的开发与应用研究 指导老师: 作 者:

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前言…………………………………………………………………………1 一、纳米技术用于建筑防水材料的理论基础……………………………1 1、纳米技术的诞生………………………………………………………2 2、纳米技术发展时间表及纳米技术成果………………………………2 3、纳米技术用于建筑防水材料的可行性………………………………3 二、纳米材料的特性以及其与建筑防水材料所要求性能的高度契合… 1、纳米材料的特性 2、建筑防水材料所要求的物理及化学性能 3、如何界定建筑防水材料质量要求 三、准纳米技术下的新型建筑防水材料的经济型 1、纳米技术产业化的到来 2、准纳米技术的经济能效 四、国内外对于纳米技术新型建筑防水材料的研究成果 1、国外对纳米建筑防水材料的研究及成果 2、国内对纳米建筑防水材料的研究及成果 3、新型建筑防水材料的开发及应用

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新型防水材料的开发与应用研究

摘要:

Waterproof material is an important material foundation of the

building works, construction works, the decision buildings and constructs to prevent the intrusion of rainwater and groundwater water penetration barrier, waterproof material, good or bad impact on water projects, we must attach great importance toto study water-resistant, waterproof materials. The main purpose of this paper is to collect existing waterproofing properties of the materials and construction features, the use of nanotechnology and other emerging technologies, there are waterproof material to improve the direction of the single-layer, cold construction. The development and application of new waterproof materials to improve the quality of construction, improve the living environment has an important significance.

在建筑工程中,防水材料是建筑工程的重要物质基础,是决 定建筑物 与构建物防止雨水侵入和地下水等水分渗透的主要屏障,防水材料的好坏 对防水工程的影响很大,必须高度重视,从防水的材料来研究防水的问题。 本次论文主要目的为搜集现有各种防水材料的特性及施工特点,利用纳米 技术等新兴技术,对已有防水材料进行改进,向单层、冷施工的方向发展。 新型防水材料的开发与应用对提高建筑工程质量,完善人居环境有着重要 的意义。

关键词:建筑 防水材料 纳米技术

产业化

一、纳米技术用于建筑防水材料的理论基础
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1、纳米技术的诞生 纳米技术的灵感, 来自于已故物理学家理查德· 费曼 1959 年所作的一次题为 《在 底部还有 很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一 个新的想法。从石器时代开始, 人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术, 都与一次性 地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。 范曼质问道, 为什么 我们不可以从另外一个角度出发, 从单个的分子甚至原子开始进行组装, 以达到我们的 要求?他说:“至少依我看来,物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可 能性。” 1990 年,IBM 公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重 排, 纳米技术取得一项关键突破。 他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把 35 个原 子移动到各自的位置,组成 IBM 三个字母。这证明范曼是正确的,二个字母加起来还 没 3 个纳米长。不久科学家不仅能够操纵单个的原子,而且还能够“喷涂原子”。 使用 分子束外延长生长技术, 科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法, 每次只造出 一层分子。目前,制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。 著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言,人类可以用小的机器制作更小 的机器,最后将变成根据人类意愿, 逐个地排列原子,制造产品,这是关于纳米技术 最早的梦想

2、纳米技术发展时间表及纳米技术成果 1974 年,Taniguchi 最早使用纳米技术一词描述精细机械加工。20 世纪 70 年代后期, 麻省理工学院德雷克斯勒教授提倡纳米科技的研究,但当时多数主流科学家对此持怀疑态 度。② 虽然当时的主流科学家对纳米技术不是很看好, 总是怀疑的态度, 但是随着科学技术的 发展,纳米技术就像出水芙蓉一样渐渐的展现在科学家们的眼前。 20 世纪 70 年代,科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想,科学家们想通过纳 米技术来实现当时不能完成化学材料和生物材料, 但是仍有很多科学家持反面意见, 他们认 为纳米技术只是一个只能幻想而不可能完成的技术。直到 1974 年,科学家唐尼古奇最早使 用纳米技术一词描述精密机械加工。从此,纳米技术慢慢地被人们认可

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1982 年,科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜,这个重要的工具使得 人类世界中诞生了一门以 0.1 到 100 纳米长度为研究的分子世界,它的最终目标是直接以原 子或分子来构造具有特定功能的产品。 这个重要的工具对纳米科技发展产生了积极的促进作 用。 1990 年 7 月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着纳米科学技 术的正式诞生。 1991 年,碳纳米管被人类发现,它的质量是相同体积钢的六分之一,强度却是钢的 10 倍, 这项技术的发现使得纳米技术成为科学家们研究的热点。 诺贝尔化学奖得主斯莫利教授 认为,纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料,也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳 米级电子线路等。 1997 年,美国科学家首次成功地用单电子移动单电子,利用这种技术可望在 20 年后研 制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。 1999 年,巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”,它能够 称量十亿分之一克的物体,即相当于一个病毒的重量;此后不久,德国科学家研制出能称量 单个原子重量的秤,打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。③ 到 1999 年,纳米技术逐步走向市场,全年纳米产品的营业额达到 500 亿美元。 *年来,一些国家纷纷制定相关战略或者计划,投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设 立纳米材料研究中心,把纳米技术列入新 5 年科技基本计划的研发重点;德国专门建立纳米 技术研究网;美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心,美国政府部门将纳米科技基础研 究方面的投资从 1997 年的 1.16 亿美元增加到 2001 年的 4.97 亿美元,*些年的投入也在保 持大幅增加。

3、纳米技术应用于建筑防水材料的可行性 当物质小到 1-100nm 时,其量子效应、物质的局域性及巨大的表面及界面效应使物质 的很多性能发生质变,呈现出许多既不同于宏观物体,也不同于单个孤立原于的奇异现象。 其中当材料的尺度达到或接*纳米级时, 在材料表面形成类似荷叶表面的纳米乳突达到 防水效果。其理论基础为:织物纳米级超憎水原理。固体表面的浸润性主要取决于表面的化 学成分和几何结构两个方面。通常,加大表面粗糙程度可以增强其浸润性。或在固体表面附
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着对水具有排斥性的物质,可降低水对织物的浸润性。因此,传统的防水材料采取的是改变 固体表面的化学成分的方法。主要存在以下两个方面的技术难题:1、在织物表面附着防水 性材料,如传统的有机硅会影响织物的透气性和舒适性;2、改变织物表面的几何结构难度 很大, 自然界的疏水现象: 荷叶表面的疏水性是因为荷叶的叶绒吸附了一定数量的气体而形 成了一层气体膜,从而使荷叶形成与水的接触角大于 150°的表面,达到天然的疏水效果。 纳米级超憎水技术是受自然界超疏水现象的启发, 通过较简易的操作工艺, 将材料中的 纳米微粒均匀牢固的吸附在防水材料表面,到达持久的超疏水效果。具体方法是,选择纳米 氧化硅,利用其特殊多微孔结构作为较佳的结构载体,使用合成化学中纳米相分离技术,通 过可控的工艺手段调整孔隙率和孔径, 在特定的表面上建造纳米尺寸几何形状互补的界面结 构。 由于在纳米尺寸低凹的表面可使吸附气体分子稳定存在, 所以在宏观表面上相当于有一 层稳定的气体薄膜, 使水无法于材料的表面直接接触, 这是水滴与防水界面的接触角趋于最 大值,从而使防水材料表面呈现超常的疏水性。

二、 纳米材料的特性以及其与建筑防水材料所要求性能的高度契 合
1、纳米材料的特性 广义地说,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(0.1nm~100nm) 或由他们作为基本单元构成的材料。 特性 : (1)表面与界面效应 这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质 上的变化。例如粒子直径为 10 纳米时,微粒包含 4000 个原子,表面原子占 40%;粒子直 径为 1 纳米时,微粒包含有 30 个原子,表面原子占 99%。主要原因就在于直径减少,表面 原子数量增多。再例如,粒子直径为 10 纳米和 5 纳米时,比表面积分别为 90 米 2/克和 180 米 2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象,如金属纳米粒子在空中会燃烧,无 机纳米粒子会吸附气体等等。
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(2)小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波波长, 传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、 透射深度 等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁,热力学 等性能呈现出“新奇”的现象。例如,铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电;绝缘的二氧化 硅颗粒在 20 纳米时却开始导电。再譬如,高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品 还要坚硬。利用这些特性,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能,此外又有可能应用于 红外敏感元件、红外隐身技术等等。 (3)量子尺寸效应 当粒子的尺寸达到纳米量级时, 费米能级附*的电子能级由连续态分裂成分立能级。 当 能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时,会出现纳米材料 的量子效应,从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如,有种金属纳米粒子吸 收光线能力非常强,在 1.1365 千克水里只要放入千分之一这种粒子,水就会变得完全不透 明。 (4)宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。 纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应, 它 们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化,这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。 2、建筑防水材料所要求的物理及化学性能 建筑防水材料是在建筑、 水利、 公路及桥梁等土木工程中广泛应用的一种能够防止雨水、 底下水与其他水分渗透的材料。 石油沥青特性 : (1)防水性 石油沥青是憎水性的胶凝材料,本身结构致密、不溶于水,同时具有良好的塑形以及与 矿物材料的粘附性和粘结力,故它具有良好的防水性。 (2) 黏滞性 黏滞性是指沥青在外力作用下,抵抗变形的能力。黏滞性也是沥青软硬。稀稠程度的反 应。沥青在常温下的状态不同,黏滞性的指标也不同。对于在常温下呈固体或半固体的石油
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沥青,以其针入度来表示黏滞性的大小;对于在常温下呈液体的石油沥青,以黏滞度来表示 其黏滞性的大小。针入度是在规定的温度条件下,以规定质量的标准针,经历规定时间贯入 试样中的深度,以 1/10mm 为单位。针入度越大则沥青的黏滞性越小。黏滞度是在规定温度 条件下, 通过规定流孔直径流出 50cm?沥青所需要的时间。 黏滞度越大则沥青的黏滞性也越 大。石油沥青黏滞性的大小与其组分的相对含量及温度有关。如地沥青质含量较多,则黏滞 性大;温度下降,黏滞性随之增加;反之降低。 (3) 塑形 塑形是指沥青在外力作用下,产生变形而不破坏,除去外力后,仍保持变形后形状的性 质。塑形用延度来表示。延度是将沥青试样制成横“8”字形标准试件(中间最小截面 1c ㎡) ,置于延度仪内 25℃的水中,以 5cm/min 的速度拉伸,用拉断时的伸长度来表示,以 cm 为单位。延度越大则沥青的塑形越好。延度也是沥青的重要技术指标之一。石油沥青的塑形 与其组分、温度、厚度及拉伸速度有关。当树脂含量较多,且其他组分含量又适当时,则塑 形较大;温度升高,则塑形增大;膜层厚度越厚,则塑形越大;拉伸速度越快,则塑形越大。 (4) 温度敏感性 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。 沥青是高分子非晶 态物质,没有一定的熔点,随着温度的升降发生变化(固体→半固体→液体)的变化。温度 变化相同,黏滞性和塑性变化小的沥青,则其温度敏感性小;反之,温度敏感性大。 (5) 大气稳定性 大气稳定性是指沥青在热、 阳光、 氧气等大气因素的长期综合作用下, 抵抗衰老的性能。 在大气因素的综合作用下, 沥青中低分子组分向高分子组分转变, 且树脂转变为地沥青质比 油份转变为树脂的速度快的多, 油份和树脂逐渐减少, 地沥青质逐渐增多, 使沥青的流动性、 塑性和粘结性降低,硬脆性增大,这种现象称之为石油沥青的“老化” 。所以大气稳定性即 为沥青抵抗老化的能力,也是沥青的耐久性。 高聚物改性沥青防水卷材 SBS 改性沥青防水卷材是用沥青或 SBS 改性沥青(又称“弹性体沥青” )浸渍胎基,两 面涂以 SBS 改性沥青涂盖层,上面撒以细砂、矿物粒(片)料或覆盖聚乙烯膜。它是弹性 体防水卷材的一种。
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弹性体防水卷材具有良好的不透水性和低温柔韧性,在-25℃~-15℃下仍保持其韧性; 同时还具有耐腐蚀性,耐热性以及抗拉强度高、延伸率大等优点。

3、 如何界定建筑防水材料质量要求 靠具有防水性能的材料来实现的,防水材料质量的优劣直接关系到防水层的耐久年限。 防水工程的质量在很大程度上取决于防水材料的性能和质量, 材料是防水工程的基础。 我们 在进行防水工程施工时, 所采用的防水材料必须符合国家或行业的材料质量标准, 并应满足 设计要求。但不同的防水作法,对材料也应有不同的防水功能要求。建筑防水材料的共性要 求如下: ① 整体性好,既能保持自身的黏结性,又能与基层牢固黏结,同时在外力作用 有较高的剥离强度,形成稳定的不透水整体; ②. 具有良好的耐候性,对光、热、臭氧等应具有一定的承受能力; ③.对外界温度和外力具有一定的适应性,即材料的拉伸强度要高,断裂伸长率要大, 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. 具有抗水渗透和耐酸碱性能; 对于不同部位的防水工程,其防水材料的要求也各有其侧重点,具体要求如下: 特殊构筑物防水工程所选用的防水材料则应依据不同工程的特点和使用功能的不同要 求,由设计酌情选定。 ①.屋面防水工程所采用的防水材料其耐候性、耐温度、耐外力的性能尤为重要。因为屋面 防水层,尤其是不设保温层的外露防水层长期经受着风吹、雨淋、日晒、雪冻等恶劣的自然 环境侵袭和基层结构的变形影响; ②.建筑外墙板缝防水工程所选用的防水材料应以具有较好的耐候性、高延伸率以及黏结性、 抗下垂性等性能为主的材料, 一般选择防水密封材料并辅以衬垫保温隔热材料进行配套处理 为宜。这是考虑到墙体有承受保温、隔热、防水综合功能的需要和缝隙构造连接的特殊形式 而提出的; ③.室内厕浴间防水工程所选用的防水材料应能适合基层形状的变化并有利于管道设备的敷
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下,



设,以不透水性优异,无接缝的整体涂膜最为理想。这是针对面积小、穿墙管洞多、阴阳角 多、卫生设备多等因素带来与地面、楼面、墙面连接构造较复杂等特点而提出的; ④.地下防水工程所采用的防水材料必须具备优质的抗渗能力和延伸率,具有良好的整体不 透水性。这些要求是针对地下水的不断侵蚀,且水压较大,以及地下结构可能产生的变形等 条件而提出的。

三、准纳米技术下的新型建筑防水材料的经济性
1、纳米技术产业化的到来 目前,纳米技术产业化尚处于初期阶段,但展示了巨大的商业前景。据统计:2004 年 全球纳米技术的年产值已经达到 500 亿美元,2010 年将达到 14400 亿美元。为此,各纳米 技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化,都在加紧采取措施,促进产业化进程。 美国国家科研项目管理部门的管理者们认为,美国大公司自身的纳米技术基础研究不 足,导致美国在该领域的开发应用缺乏动力,因此,尝试建立一个由多所大学与大企业组成 的研究中心, 希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。 美国联邦政府与 加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”, 以便及时有 效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。 该中心的主要工作有两项: 一是进行纳 米技术基础研究;二是与大企业合作,使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉 及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面,其中不少研究成果将被率先应用 于美国国防工业。 美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。 IBM、 惠普、 英特尔等一些 IT 公司有可能在中期内取得突破,并生产出商业产品。一个由专业、商业和 学术组织组成的网络在迅速扩大,其目的是共享信息,促进联系,加速纳米技术应用。 日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有*百家企业与 16 所大学及国立 科研机构联合,不久前又建立了“关西纳米技术*嵋椤保源罅Υ俳镜厍擅准际醯难 发和产业化进程;东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所,试图 将纳米技术融合进各自从事的产业中。

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欧盟于 2003 年建立纳米技术工业*台,推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员 会指出:建立纳米技术工业*台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、 物理学家和化学家能够协同作战,把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领 域,生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品,同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希 望通过建立纳米技术工业*台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。 为了促进纳米技术研发成果的转化,2000 年 12 月,中国成立了第一个国家纳米技术产 业化基地。 该基地集中了国内一流的纳米技术研究机构和专家, 并正在筹建世界级的国家纳 米技术研究院。 基地的发展目标是成为世界级的纳米技术科学城, 孵化出一批世界级的高新 技术企业,培养出一批世界级的纳米技术专家和现代企业家,把基地建成为一个综合的、跨 学科的。市场化的、开放的、流动的现代化“纳米产业集群”。2003 年 8 月,中国科学院纳 米技术产业化基地宣告成立。 该基地由中国科学院和多家纳米技术企业组成, 将以产业化开 发为主,兼顾应用研究、促进基础研究。 美国《技术评论》杂志在其“创新专栏”中报道纳米技术进展时指出:在世界各国加快纳 米技术商业化步伐的同时,亚洲一些国家已明显处于领先地位。中国、日本、韩国和新加坡 等国政府都投入重金发展纳米技术, 其目的是要开发包括超灵敏诊断技术以及超级计算机等 在内的众多产品。密歇根州立大学的纳米技术专家托马奈克称,中国、日本和韩国等国家将 在未来几年成为世界纳米技术方面的领头羊。 在纳米技术的某些领域, 3 个国家都处于领 这 先地位。 2、准纳米技术的经济效能 面对建筑领域对防水材料的要求, 在准纳米技术的基础上, 即可满足所有建筑防水材料 的使用功能。 同时考虑到当前纳米技术的产业化步伐尚未达到实用的阶段, 所以在建筑防水 材料领域,准纳米技术可以很好的解决纳米技术在建筑领域的应用并产生相应的经济能效。

四、国内外对于纳米技术新型建筑防水材料的研究及成果
1、国外对纳米建筑防水材料的研究及成果 国外在建筑防水材料方面的应用主要成果有纳米防水布。 此防水布料是由聚酯纤维制成的上面涂有数百万微小硅丝, 负责此项研究的苏黎世大学 的研究人员史泰法.西格表示。至今制造进去的最防水的布料。此超级防水布的秘诀是上面
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涂有一层硅纳米丝,这种纳米防水布料可是高级化学防水资料。 所形成的涂层可防止雨水浸过此涂层,这种纳米防水布料直径为 40 纳米的针状硅丝加 大了布料的防水效果。渗透到下面的聚酯纤维中。西格解释说:将防水表层化学和纳米结构 涂层想结合,可以制造出超级防水效果。科学家表示,类似的防水资料和微小纳米结构相结 合是导致自然界呈现许多超级防水资料的成因, 如荷叶的超级防水效果。 此硅丝还能在之间 形成一层永久性的空气层,类似的这种层结构有胸甲,被一些昆虫和蜘蛛用于水下呼吸。 此空气层能确保水永远不会和聚酯纤维接触。即使浸在水里达二个月之久,西格表示。 此纳米防水布料依旧坚持干燥。此外,根据西格的初步实验,当胸甲从水中移动时,能减小 高达 20%阻力。说:这导致纳米防水布料非常适合制作运动员泳衣。因此说未来的泳衣可 能永远不会湿。此新涂层一次处置就能制成。 气体中的硅浓缩到此布料面上,此涂层中。形成纳米丝。此涂料还能应用到其它纺织品 中,包括羊毛织品、化纤布料和棉布,只是聚酯纤维的使用效果最佳。 当纳米防水布料被大力磨损时,实验还标明此新涂层经久耐用。不像一些防水涂层。此 新涂层虽然也有些退化,但防水效果还能保持完,没有受到多大的影响。 2、国内对纳米建筑防水材料的研究及成果 国内成熟的纳米技术代表为纳米硅防水剂。 <1>、性能及用途 纳米硅防水剂是河南阳光防水科技有限公司采用高科技纳米技术研制生产的渗透力较 强、防水效果优良的新型专利产品;是一种渗透结晶性高效刚性建筑防水产品。纳米硅防水 剂为水性白色乳液,无毒,无刺激气味, PH 值 12,密度 1.18~1.2,固含量≥20﹪。将其涂刷、 喷涂于砖瓦、水泥、石材、石膏、石灰、仿瓷涂料、石棉制品、珍珠岩、保温板等干燥的多 孔性无机建材表面,极具活性的纳米硅粒子渗透进建材内部,交联成立体网络结晶体结构, 堵塞毛细孔,形成无色的永久性防水层;同时,硅烷基成分固结于建材表层,产生强憎水性 分子,具有优异的防水抗渗性能。可有效防止建筑物风化、冻裂及外墙保洁、防污、防霉、 防长青苔之功能。直接将纳米硅防水剂掺入水泥砂浆或混凝土中用于水池、渠坝、涵洞、厕 浴间、地下室等刚性结构自防水工程中,更显其独特的防水效果。纳米硅防水剂质量可靠, 耐久性好,耐酸碱,耐候性优良,对钢筋无锈蚀,且使用安全,施工方便,成本低廉,是建
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筑工程中理想的防水材料之一。其应用于砂浆中的抗渗性能≥S14,应用于混凝土中的抗渗 性能≥S18。技术指标符合 JC474-1999〔砂浆、混凝土防水剂〕标准及 JC/T902-2002〔渗透 结晶型防水剂〕标准。 <2>使用方法 ①、涂刷、喷涂施工: 使用前先将基面清理干净(特别是油污、青苔) ,将纳米硅防水剂加 8 倍清水搅拌均匀, 用喷雾器或刷子直接在干燥的基面上施工,本剂每公斤稀释后每遍可施工约 40~50m2,纵横 至少连续均匀两遍(上一遍没干时施工第二遍) ,对于 1:2.5 砂浆的毛面,施工两遍大约可 渗透 1 mm 深,有效寿命可达 5~10 年。施工后 24 小时内不得受雨淋水浸,5℃以下停止施 工。常温下干燥后即有优良的防水效果,一周后效果更佳(冬季固化时间较长) 。试验表明: 固化后的防水试块高温 200℃可反复加热 20 次及-18℃反复冷冻 20 次后,防水效果没有明 显变化。稀释液现配现用,当天用完。 ②、防水砂浆施工: 清理基层泥沙、杂物、油污等,灰砂比控制在 1:2.5~3(32.5R 硅酸盐水泥、中砂含泥 量小于 3%) ;纳米硅防水剂原液加水 8-15 倍(体积比)可直接用于配制防水砂浆,水灰 比≤0.5,实际净防水剂用量占水泥的 3~5%。抹防水层分两层施工(每层 10mm 厚) ;底层 先抹素灰浆 1mm,再抹防水砂浆层,初凝时压实,用木抹子戳成麻面;抹第二层防水砂浆 后赶光压实。按正常养护,喷洒水泥养护剂效果更佳。 ③、防水混凝土施工: 纳米硅防水剂加水 45 倍(体积比)直接配制混凝土即可,实际净防水剂用量占水泥的 1%。与普通混凝土的施工方法相同,施工后按正常养护,喷洒水泥养护剂效果更佳。 ④、渗漏维修施工: 原基层是光面需凿成麻面,清洗浮灰后,涂刷水泥素浆增加新旧层结合力,再抹防水砂 浆层。正在漏水部位必须先用纳米硅瞬间堵漏剂堵漏止水。阴阳角要做成圆角,并压实。留 茬要成坡形(接茬宽度 100~150mm) ,接茬时先用水泥素浆涂刷,再抹防水砂浆层。 <3>、注意事项
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纳米硅防水剂冬季不能在室外 5℃以下喷涂施工,作外加剂冬季施工时,可与亚硝酸钠 类防冻剂配合使用。 纳米硅防水剂为一般性化学物品, 施工人员在储运及使用中应小心勿溅到面部, 尤其不 得溅入眼内,否则立即用大量清水冲洗或请医生处理。操作时戴上乳胶手套、防护眼镜,穿 好工作服,避免本剂接触皮肤。 纳米硅防水剂在运输及使用中不得接触锌、铝、锡等较活泼金属,不能用铁质金属容器 储存,以免发生化学反应引起产品变质及容器被腐蚀。 <4>、储运与保质期: 纳米硅防水剂储运中防止雨淋、曝晒及包装容器破损;储运环境温度 0~25℃,保质期 24 个月。 3、新型建筑防水材料的开发及应用 <1>、欧美*屋面防水发展概况 欧洲的*屋面防水技术非常先进,在改性沥青防水卷材、PVC、TPO 等聚合物防水片 材方面均在世界的前列。 欧洲的屋面防水材料主要包括改性沥青卷材、 单层聚合物片材及氧 化沥青油毡三大类,改性沥青卷材占统治地位,单层聚合物片材呈持续增长之势,而氧化沥 青油毡则迅速减少。 欧洲的聚合物改性沥青卷材很发达,有各种各样不同的产品,法国、意大利、西班牙、 东欧及巴尔干国家以使用沥青基卷材为主; 其他各国大量使用单层聚合物片材, 单层聚合物 片材的市场份额相当高,如奥地利约占 45%,爱尔兰、瑞士各约占 42%,德国约占 40%。 在欧洲的单层聚合物片材中,PVC 防水片材占据主导地位。欧洲的聚合物片材包括 PVC、 EPDM、ECB、CPE、PIB、EVA 等,但 EPDM 片材接缝比较困难,在欧洲未获得特大的发 展。随着聚烯烃技术的进步,TPO 单层片材开始增长,许多厂家都上了这种产品,现已有 一定的规模,前景广阔。 另据介绍,欧洲目前*屋面的市场约为 30 亿美元,面积为 3.32 亿㎡,沥青基卷材占整 个市场份额的 75%,PVC、TPO、EPDM 等聚合物片材占 21%,其余 4%的份额由其他类 型材料(如冷施工涂料)占有。 随着屋面防水卷材及其施工技术的不断发展, 以及各种单层聚合物片材的出现, 尽管整
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体市场处于*稳状态,欧洲市场仍然经历着明显的、但是渐进的变化。 SBS 改性沥青卷材已经越多地取代 APP 和氧化沥青防水卷材,因为尽管它的成本高于 氧化沥青卷材,但它的超长使用寿命使它具有相当的优势,在寒冷地区倾向于选用 SBS 卷 材,因为其材质决定了它的使用期长于 APP 卷材。 在胎体方面,西欧的沥青基卷材有 50%采用聚酯胎,玻纤无纺布胎基约占 37%。 国外的屋面防水材料一般分为坡屋面防水材料和*屋面材料。 坡屋面材料一般用于家居 房屋,在美国以沥青油毡瓦为主。*屋面材料通常用于工业、商业、机构、学校的建筑物, 多为柔性材料,包括高分子防水片材和沥青基防水产品。 据估计,美国每年铺装的屋面总值包括新屋面和翻新屋面,超过 300 亿美元,其中约 200 亿美元为低坡度屋面, 主要是商业、 工业和大机构用户, 其余 100 亿美元为陡坡度屋面, 主要是住宅;改性沥青卷材于 1980 年从欧洲传入美国,是多年来持续增长的产品,使用比例 持续增长。 欧美坡屋面防水材料发展概况 沥青油毡瓦的优点是:价值高;防水性能优异(可提供 25 年、30 年、40 年乃至 50 年 的保证期) ;装饰性强,型式多样。 沥青油毡瓦的发展趋势是由普通的三条玻纤沥青油毡瓦向叠层沥青油毡瓦方向发展。 1997 年叠层瓦仅占坡屋面市场 32.3%,2001 年上升到 50%。此外,用户定做的沥青油毡瓦 (全宽度垫层叠层瓦和三层叠层瓦)和特种(尖)颗料形式的瓦也受到人们的青睐。 在 2000 年屋面材料市场中, 坡屋面占 35.6% (120 亿美元) 其中新建屋面占 29% , (34.8 亿美元) ,翻新屋面占 58.9%(71 亿美元) ,修缮维护屋面占 9.3%(11 亿美元) 。在翻新屋 面中撕涂和置换占 80.8%,重新覆盖占 19.2%。 欧美地下防水材料发展概况 20 世纪初,使用的防水材料主要有两类:沥青叠层防水膜和胶凝防水涂料。迎水面用 煤焦油或石油沥青叠层膜,防水的一般铺 4~6 层,防潮的规定铺 3~4 层。背水面用几种专 有胶凝材料,最普及的是含铁填料的水解金属涂料。 从 20 世纪中期开始,在地下工程中取代热施工沥青膜的是一大批现代新型地下防水材 料,主要有橡胶沥青膜、丁基橡胶和 PVC 单层片材、单双组分液体施工膜(LAM) 、膨润 土板材、渗透结晶型涂料及新型止水带。 在这些新发展的材料中,改性沥青-HDPE 复合油毡占有突出的位置,从 20 世纪 60 年
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代开始,Grace 公司的 Bituthene 自粘改性沥青油毡垄断这一市场,20 世纪 90 年代初期专利 到期,一些厂家开始销售类似的产品。SBS 和 APP 改性沥青防水卷材在地下防水领域未获 得多大的市场份额,主要原因是胎体在外露边上可能像灯芯吸油那样,会把水吸进油毡,使 其分层或缩短使用寿命。 聚合物单层片材已经得到巨大的改进,使用较多的是丁基橡胶和 PVC 片材。丁基橡胶 优于 EPDM 和氯丁橡胶,因为它具有低得多的吸水性和水蒸汽渗透性,这对连续受潮或被 水包围的防水膜是一大优点。玻纤增强 PVC 片材,厚度到 3.05 ㎜,是作为 CPE 和非增强 PVC 的竞争对手开发出来的,后两者厚度较薄,且常常发生增塑剂迁移,接着是材料老化 而脆裂。 膨润土长期用在地板下和用在基础上,特别是作为外防内贴防水(国外叫盲面防水) , 已成为主要的迎水面防水材料之一。 它有广泛的层合形式, 由填充膨润土的可降解纸预制板、 填充膨润土颗粒的土工织物以及粘结膨润土颗粒的 HDPE 板材。 背水面用的带铁或铝填料的胶凝(水泥基)涂料正在衰落,代之而起的是渗透结晶型涂 料。这些无机或有机化合物,在有水份时发生化学反应,在混凝土内结晶的长链分子填塞毛 细管和收缩裂缝。 止水带也经历了数个改进阶段。 脆性弯曲金属带为塑料和橡胶类哑铃和球形截面止水带 所取代,后者又不敌现在常用的丁基橡胶和膨润土/丁基橡胶棒,其优点包括耐久性高,安 装简单(接缝是搭接的) ;无须现场焊接,易于检查,在混凝土浇注期间稳定性好,完全包 在混凝土中。 <2>建筑防水新材料

改性沥青防水卷材

国外的改性沥青防水卷材仍以使用 SBS 和 APP 改性沥青卷材为主,但也取得了不少进 展。 SBS 改性油毡 Kraton Polymer 公司开发出改性型 SBS——IPD-2,加入沥青中软化点 可与 APP 改性沥青相抗衡,同时仍然保持 SBS 的热可塑性和弹性。 SBS 系列已从几种产品发展到*百种产品,包括双嵌段 SB、SIS 和 SEBS。双嵌段 SB 和 SIS 可配出软而粘的改性沥青,用于自粘产品。SEBS 高温稳定性好,耐紫外线性强,特 别适用于粘结沥青和屋面涂料等改性材料。
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APP 改性油毡及其他国外最*推出矿物粒料或现场涂保护涂料的 APP 改性油毡、不同 颜色粒料排列的花纹油毡,胎体上面为 APP、下面为 SBS 的改性沥青油毡、抗生根的防水 膜、防火油毡等。 自粘改性油毡多年来自粘改性沥青油毡在屋面上作垫层使用,现加入紫外线稳定剂并以 粒料覆面,用作常规的屋面卷材。自粘油毡一般是 SBS 基的,也有 APP 基的。 TPO 改性沥青油毡 TPO 与沥青的亲和性较好, 与沥青拌合产生介于 SBS 和 APP 之间 的性能。TPO 改性沥青卷材在欧洲 6 年前已商业化,现在美国发展也很快。 胎体普通聚酯毡中加入特种化学粘结剂,可使尺寸稳定性从 0.5%降到 0.3%。聚酯玻纤 网格布的尺寸稳定性可小于 0.2%。不久前 John Manville 公司采用特殊的聚酯长丝穿入较硬 的玻纤毡而不破坏其表面结构, 这种复合胎具有极佳的尺寸稳定性, 又改善了油毡的阻燃性 能。 高分子防水卷材 EPDM 美国 Carlisle 公司的 EPDM 屋面片材有完整的配套材料,产品有均匀型、增强 型和背衬型以及白面黑底的产品, 产品宽度从 1.37 m 直到 15.24 m, 根据用户要求可提供 5、 10、15、20 年的保证期。这种完善的产品系统、周到的安装技术及可靠耐久的屋面效果, 保证了该种产品名列前茅。 PVC 欧洲的 PVC 屋面从上世纪六十年代开始安装, 解决了增塑剂迁移及应用方面的

问题,已有 35 年的成功使用记录,成为主导聚合物屋面片材。美国的 PVC 及 PVC 合金屋 面膜有了更多的改进,后来居上,这是我国望尘莫及的。 TPO TPO 屋面片材具有一系列优点: 既具有乙丙橡胶的性能, 又能焊接; 不含增塑剂, 为无氯和无溴产品,是对环境最友好的屋面产品;可用于与焚烧相关的场合,已用于垃圾掩 埋场;白色膜有反射功能,节能,减少城市热岛效应等。 产品有增强型、背衬型和均质型三种,以增强型使用最为普遍。增强型织物面层上的厚 度要求达到 0.24-0.3 mm, 美国要求达到 0.38mm±10%, 且为阻燃产品, 达到长期耐候目的。 20 世纪 70 年代和 80 年代,世界的建筑防水材料发生了革命性的变化,传统的叠层油 毡系统迅速减少,各种高功能防水材料大量涌现,很快占据主导地位。进入 90 年代转入渐 进式的发展,各种新材料质量进一步提高,品种增多,应用技术相应改善,导致防水系统更 加可靠,使用寿命大大延长。 建筑防水材料的发展趋势

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1、建筑防水材料多样化 在可以预见的将来,无论哪一种防水材料都不会独霸市场,一统天下,现有的一些种类 的先进防水材料,如改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、金属屋面、现场喷涂 聚氨酯泡沫、膨润土制品、渗透结晶型涂料、沥青油毡瓦、混凝土瓦等在屋面、外墙、厕浴 间、地下得到各自的应用。 2、建筑防水仍以沥青基卷材为主 氧化沥青油毡屋面和地下沥青油毡防水膜呈下降趋势。欧洲的氧化沥青屋面卷材仅占 9%,美国所占比例不到 20%。在地下防水系统中叠层防水系统所占份额也很小。 改性沥青油毡在欧洲很多国家已上升为主导防水材料,在欧洲的屋面防水卷材中已占 64%,美国新屋面中约占 20%,在翻新屋面中约占 25%。在地下工程中美国 SBS 改性沥青 无胎自粘油毡占有突出的位置。在屋面上绝大多数使用的是 SBB 和 APP 改性沥青油毡,但 TPO 改性沥青油毡已经进入欧美市场。SBS 与 APP 相比在综合性能上略胜一筹,应用多于 APP。 在胎体方面,主要使用聚酯毡和玻纤毡,而后开发的聚酯-玻纤复合胎受到人们的青睐。 聚酯毡在多项性能上优于玻纤毡, 使用比例逐渐增多, 但美法等国在多层改性沥青油毡屋面 中大量使用玻纤毡,使用效果也很好。 改性沥青油毡可单层和多层施工, 多层施工更加稳定, 单层施工时外加一层氧化沥青垫 层会更加可靠。从安全角度考虑,适宜使用热空气焊接机接缝。从环保和功能看,改性沥青 油毡也宜提倡机械固定法。 绿色防水材料的发展 绿色防水材料是对环境有利、对人体无害、有利于节能、可节约资源和(或)可再生利 用并持久耐用的产品,在*屋面中宜首选 EPDM 和 TPO 防水卷材,其次是选用 SBS、APP、 TPO 改性沥青防水卷材,施工方法以机械固定法和松铺压顶法为佳。在地下外防水中,宜 首选改性沥青自粘非增强油毡,其次是 TPO 和丁基胶防水卷材;在外防内贴中膨润土制品 具有独特功效;在内防水中渗透结晶型涂料宜视为最佳选择。最后值得指出,各种白色屋面 (包括丙烯酸白色涂层) 对于降低建筑能耗和减少城市热岛效应有着显著的作用。 防水涂料 要尽量减少 VOC 含量,严禁添加有毒物质,水性和反应型涂料优于溶剂型涂料。种植屋面、 贮水屋面、光电屋面板引起人们的关注。

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