建筑防水材料现状与展望
建筑防水在建筑物中占有极其重要的地位，建筑防水包括防漏、防渗、防潮三个方面，几乎所有的建筑工程都涉及到防水问题，例如房屋、水库、大坝、桥梁、涵洞、地下室、人防工程等都无一例外，而事关千家万户房屋防水显然是所有防水工程中最普遍最重要的[1-2]。国家有关部门颁布了对各种防水原材料与产成品的质量标准、屋面及地下防水工程的质量检收规范等共14项国家或部颁标准，同时建设部还出台了一些限制、禁止生产及鼓励发展、重点推荐的防水材料的政策与法规，从而使防水材料的生产、防水工程的施工与检收、新型防水材料的研究开发、推广应用有法可依，大大加速了对落后的、有污染的、对防水质量保障太差的防水材料的淘汰速度，大大促进了新型建筑防水材料的研制、开发、生产与应用。
由于防水材料的多样性，防水工程的复杂性，防水施工队伍技术水平的差异性，使我国房屋渗漏现象仍然较为普遍，特别是在防水施工第二年以后的渗漏现象发生频率逐年增加，而有些房屋特别是国外的许多建筑房屋甚至已使用30多年而未出现渗漏，大量调研表明房屋渗漏主要是防水材料的耐候性不足引起的[1-2]，本文将在综述防水材料现状的基础上，对建筑防水材料与技术作一些展望。
1．建筑防水材料现状
1.1 混凝土中的添加型减水防水剂
水泥、砂子混凝土在干缩过程中产生的微小缝隙，因水分子的直径比水泥砂子等颗粒直径小千万倍，加上毛细作用，而使水分子易从这些微小缝中渗漏，在有水压时渗漏更严重。在建筑物施工中已采用了许多措施防水渗漏，例如采用标号高、颗粒细的水泥，采用大功率的水泥混凝土混合搅拌设备，专门设搅拌站供混合浆，添加高效减水剂，减少水的加入量，优化水泥砂子及水的配比，采用强力震动机和加入引气剂使水泥混凝土更密实或直接添加防水剂于混凝土中，采用整体浇注以减少应力集中引起的裂口等，这些措施的主要作用是提高混凝土强度，同时对防渗防水都是极为重要和有效的，减水剂中应用最多的是各种中分子或低分子磺酸盐类，其中用量最大的是萘系磺酸盐，木质素磺酸盐，次甲基对氨基苯磺酸盐，而性能最好的则是三聚氰胺类，但其价较贵，其次是聚羧酸盐类，也有多羟基化合物类。当然，光靠减水剂并不能完全解决防水问题，还必须使用其它建筑防水材料[3]。
1.2 防水卷材类
防水卷材是目前我国及世界大多数国家使用量最大的防水材料，无论是按产量还是按防水施工的面积都占第一位[4]。防水卷材生产用的原材料种类多、价格差异大决定了其产成品种类繁多，质量及成本价格差异悬殊，高的可达30元/m2以上，低的可在5元/m2以下，因此在卷材的生产、销售、施工中张冠李戴，以次充优的现象时常发生。从卷材类的发展方向看，按国家建材局（1996）163号文件《新型建筑材料及制品发展导向目录》，国家已明令禁止纸基沥青油毡的生产，这种生产线已大多被改造为生产PVC改性沥清玻纤或聚酯无纺布油毡，PVC卷材也分化为中档与低档两类。SBS、APP改性沥青型作为中档防水卷材，三元乙丙橡胶型作为高档防水卷材料在导向目录中被指定为主要推广的产品[5]。聚烯烃与聚丙烯纤维复合卷材其综合性能一般，使用方便，但因制造原材料与生产工艺千差万别，使产品鱼龙混杂，形成防水隐患，近期国家出台了一些质检标准及限制使用政策[6]。防水卷材类产品主要缺点，一是目前市场上防水卷材的抗老化性仍然不尽人意，即使是中高档的高分子防水卷材也必竟只是易氧化和易光热降解的有机高分子材料，二是防水卷材的天生缺陷是对接缝粘接要求严格，很难做到万无一失，而且与之配套的接缝用胶粘剂使用效果也有待进一步提高质量和档次，现在已有人提出并开始实施相对于每一种类型的防水卷材料设计一套专用或通用的胶粘剂及施工工艺与之相匹配的解决方案[7]，常温自粘防水卷材及热熔胶型自粘防水卷材都已有产品面世[7]。前者已预涂常温可粘合的压敏胶，使用时剥去胶的保护层即可实现自粘，还有双面都涂了压敏胶的专用于接缝的胶条，自粘较方便，但压敏胶的耐老化性及密封防水性是一个潜在的可能的问题，而热熔型自粘胶则是在铺好后用电热吹风加热或将预先埋入卷材中的电热丝通电加热使热熔胶熔化即可互粘在一起。常见防水卷材主要品种及其特点比较见表1。
表1 防水卷材主要品种及其特点
名称 材料主要成份 优缺点
纸基沥青油毡 天然纤维、沥青、焦油 纸纤维易腐烂，沥青、焦油耐温性差，污染环境
玻纤或聚酯无纺布基沥青油毡 玻纤或聚酯、沥青、焦油 纤维耐久性好，但沥青、焦油耐温性差，污染环境
玻纤或聚酯无纺布基PVC改性油毡 玻纤或聚酯纤维、PVC、沥青、焦油、增塑剂 耐老化性及候性有较大提高，但沥青耐温差，焦油、增塑剂迁移或挥发，污染环境
玻纤或聚酯无纺布基SBS、APP、三元乙丙或丁基橡胶或氯（磺）化聚乙烯改性沥青卷材 玻纤或聚酯纤维、SBS、APP、三元乙丙橡胶或丁基橡胶、丁苯橡胶、氯（磺）化聚乙烯、沥青等 耐老化性、耐候性较好，其中三元乙丙与丁基橡胶型最好。
聚乙烯丙纶复合防水卷材[8] 聚乙烯、聚丙烯 耐老化性、耐候性较好。价格适中。
但有些产品厚度达不到要求，用再生料以次充优或采用无质量保证的二次复合法
吸水膨胀型防水卷材 各种橡胶，吸水树脂 吸水膨胀，用于密封堵漏裂缝[9]
1．3 防水油膏及密封胶类
关于防水油膏类或建筑密封胶，一般为溶剂型，也有少数是无溶剂型产品，其材料组成与上述卷材类的组成基本相同，主要产品有PVC改性沥青类，橡胶（废）改性沥青类，氯（磺）化聚乙烯改性沥青类，SBS改性沥青类，聚氨酯改性沥青类，聚丙烯酸酯改性沥青类，氯丁橡胶改性沥青类。这些产品大多与防水卷材配合使用，作为防水卷材的接缝及粘合剂，也可以单独作防水涂料或堵漏剂使用，其优点是性能较好，价格适中，施工方便，尤其是聚氨酯类及SBS改性类较好[11]，但主要缺点是耐老化性仍不太理想，特别是沥青、焦油、增塑剂含量过大的产品，随着低分子物的不断氧化、分解、老化、挥发，整个防水层会逐渐老化变质。另外这些低分子物质及所加入的有机溶剂都对环境有很大的污染。另一大类建筑密封胶是高分子聚合物密封胶，其中以无溶剂单组份硅酮密封胶、聚丙烯酸酯密封胶及聚氨酯密封胶用量最大，性能最好，主要用于建筑物伸缩缝接口、裂缝的粘堵密封，此类产品还有PU发泡型[10]及PU双组份密封胶[11]，吸水膨胀型的密封胶也已有面世产品，性能独特，为新型密封胶。
1．4 隔热防水粉类
隔热防水粉类是采用各种无机粉末例如轻质或重质碳酸钙粉，硅灰石粉、矿渣粉，滑石粉等加入防水性有机表面活性剂，使这些粉的表面形成有机疏水层结构，从而使之具有防水功能。这类产品的主要优点是在具有良好防水效果的同时，还具有较好的隔热作用，缺点是施工要求严格、防水成本造价较高，更严重的缺点是这种产品作防水处理的建筑物一旦发生漏水或渗水，其漏点位置极难找到，维修费用极高，这一点使这种产品的使用受到很大限制[12]。
1．5 有机溶剂型或无溶剂或热熔型防水涂料（胶）类
有机溶剂型防水涂料主要有聚氨酯改性沥青类涂料（胶）[13]、SBS改性沥青涂料（胶）、聚丙烯酸酯改性沥青涂料（胶）、聚氯丁橡胶改性沥青涂料（胶），其中大多使用了焦油及“三苯”类有毒原料，这些产品价格相对低廉，对各种建筑材料的粘接力较好，但生产和使用中都对人有害，污染环境，且施工中若施工面温度太高则因溶剂挥发而起泡，其耐老性一般，此类产品有被无溶剂型涂料（胶）和水基型涂料（胶）取代的趋势。而无溶剂型或热熔型防水涂料大多为中等分子量的聚合物，其中以双组份聚氨酯弹性防水涂料最优也最有发展潜力[14]。
1．6 水基型防水涂料（胶）类
水基型防水胶（或涂料）主要包括两大类，一是高分子聚合物乳液改性乳化沥青，例如丁苯胶乳乳化沥青、氯丁胶乳乳化沥青、苯丙胶乳乳化沥青，醋丙胶乳乳化沥青等，这类产品的特点是价格低廉，施工方便，但有些产品贮存稳定性不太好，易分层，加之沥青所固有的耐候性不佳等缺点，有待进一步提高质量，因此现在应用并不太广泛；另一大类是水基型聚合物防水涂料（胶），一般都是高分子乳液[15]，依高分子成份分类主要有氯丁橡胶乳液，丁苯橡胶乳液，乙烯基单体共聚乳液，丙烯酸酯共聚乳液，苯丙乳液，聚氨酯乳液，苯丙乳液，有机硅水溶液，这些乳液型产品的特点是抗老化的聚合物含量高，以水为溶解或分散剂，不污染环境，可加入惰性填料制成涂料、密封胶或腻子，但耐老久性仍不尽人意。有机硅水溶液则涂于防水面使吸入材料毛孔中起拒水、防渗作用，但通常只得立面或辅助防水材料。
1.7 水乳型高分子与水泥复合建筑防水涂料（胶）
水基型高分子与水泥复合型建筑防水涂料(胶)中的高分子聚合物通常有丁苯胶乳、苯丙乳液，醋丙乳液，VAE乳液，聚氨酯乳液，丙烯酸酯乳液，有机硅乳液及有机硅改性丙烯酸酯共聚物乳液与普通水泥共同组成的双组份建筑防水材料，该类产品中以聚丙烯酸酯和有机硅改性丙烯酸酯乳液性能最优[16]也最为常见，其特点有：
（1）该类产品可与所加入的水泥(按胶∶水泥=1∶0.6～1)无机高分子一同固化形成一层高耐候的有机无机复合高分子防水层，由于水泥的高耐候性，故使复合防水层比一般只用纯有机物的卷材或用有机高分子添加不能相互反应的填料如硅砂、双飞粉、石粉组成的防水材料耐候性高出许多倍。
（2）在防水面上多次涂刷形成一个“天衣无缝”的约1.5～2mm厚整体防水层，而防水卷材存在接缝，接缝渗漏是卷材类防水材料的最大缺点之一，特别是阴阳角转角及女儿墙不易粘好，在施工中很难做到万无一失。
（3）无毒、无害、无环境污染，符合国家产业政策；而其他防水胶或卷材绝大多数含有有机溶剂、沥青及焦油，这些物质污染环境，有致癌作用。
（4）由于采用了廉价的水作分散剂，且用水泥作主要原料之一，产品使用成本低，用于防水可保证10年甚至20年以上不漏，原料及施工成本约22元/m2，而其他类型的防水材料达同样保质期成本一般在30元/m2，
（5）若这类聚合物乳液中加入有机硅共聚，与水泥混合后所做的防水层耐候性、耐老化性更好。
（6）对水泥混凝土、瓷砖、玛赛克、砖石、花岗岩等粘接力极强，故可单独应用于新或旧屋面、卫生间、墙面、地下室、游泳池的防水、防渗、防潮施工也可作防水卷材的辅助粘接剂，且发展潜力极大。
3 建筑防水材料展望
由于现代建筑尤其是高层建筑的使用期一般都远不只十年，许多房屋使用会达百年以上，为此，寻找一种耐候性更好、防水保质期更久的防水材料一直是防水工程科研工作人员的课题，目前的建筑防水材料的最新发展主要有如下方面：
（1）开发防水性能更好、耐老化性更久的含有机硅橡胶或表面涂有机硅或有机氟聚合物的卷材，并开发粘合力强、固化快、耐老化性同等优良的含有机硅或有机氟高分子的粘接密封剂与之匹配使用，或者采用其它切实可行的施工工艺解决卷材接缝之间的可能渗漏问题，使防水保质期达30年以上。
（2）开发含有有机硅、有机氟的水基型高分子防水胶，并能与更多的水泥混合且一并固化，形成高耐水、高耐候的有机无机复合防水层，使防水保质期达30年以上，甚至可使防水层与建筑物寿命一样长，这是防水材料最重要的发展趋势之一。
（3）开发无溶剂、无环境污染的高效高耐候建筑防水（涂料）胶例如高分子有机硅防水密封胶，单组份或多组份反应型无溶剂快固型聚氨酯防水密封胶，这类产品开发的主要方向是寻找更廉价的有机硅及聚氨酯基础原料（单体）的合成工艺路线，并大规模生产，以降低产品价格。
（4）开发具有良好的防水性能，同时又具有良好的隔热性能，且施工方便，耐老化性好的新型防水材料，例如双组份闭孔现场发泡聚氨酯防水胶已有研制报道。
（5）高固含量低粘度水基型水泥基聚合物乳液防水胶例如纯丙、纯有机硅乳液型或硅丙乳液或氟丙乳液型防水胶的研制，因为作为建筑防水材料，在施工时一般都要求屋面基本干燥，且施工后胶干得快，而低含水量的高分子乳液必然会比高含水量的干得快，或可以带湿施工，从而缩短工期。
（6）纳米无机材料填充的有机高分子复合防水卷材或防水涂料（胶）的开发，TiO2、ZnO及SiO2等无机纳米材料对紫外光有很强的屏蔽作用而使有机高分子免遭阳光的照射而降解变质[17]，从而使有机物的高弹性及防水性可更持久地保持。
（7）开发单组分或双组份高弹性高耐老化性无溶剂热熔或非热熔反应型喷涂防水涂料，例如从理论上讲，丙烯酸酯，有机硅、聚氨酯，PVC等许多高分子都可制成符合上述要求的热熔喷涂防水涂料（胶），使防水施工更为简便快速，从而大大缩短工期，也可彻底消除接缝与阴阳转角渗漏问题。
（8）开发有机高分子与无机高分子复合物卷材，例如有人认为将高耐候的有机高分子乳液与高耐候的水泥等无机高分子混合后制成复合卷材将比纯有机高分子材料具有更好的抗老化性，比纯无机高分子材料具有更好的抗开裂渗漏性，这方面已有新产品问世报道[18]。
参考文献
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