使用天然沥青作为防水材料的优势

沥青为什么能防水

沥青作为一种防水、防腐材料已经应用多年，今天我们来采访一下老朋友，期待我们有新收获。

作为目前高聚物改性沥青防水卷材的主要成分，其价格的不断飙升，引起了我们的持续关注，这来自大自然的馈赠，反而越卖越贵，如之奈何。

（1）沥青的来源

沥青是石油的产物。石油的产品非常丰富，包括沥青、燃料、润滑油、溶剂、化工原料、石蜡、石油焦等。这其中常见的燃料就包括汽油、煤油、航空煤油、石油液化气等。其中沥青、石油液化气都是热熔型防水卷材的要用到的重要材料。

（2）沥青为什么叫这个名

这个问题很有趣。因为它怎么的总得有个名字。翻看字典：

沥：一滴一滴的液体落下；落下的一滴一滴的液体。第一个字呢，反映了形状。

青：是一种颜色。绿、蓝、黑、褐色之类。用黑色更为形象。第二个字，反映了颜色。

沥青在常温下呈现固体形状，加热后又能融化成液体。

这里就有一个著名的沥青滴落试验。这个试验力求证明，有些东西看上去是固定，其实是粘度极高的液体。比如沥青。沥青在室温下虽然呈现固态，但也能流动，只不过流动速度极为缓慢，但只要耐心的等待，就能等到一滴。但这个时间太长了，从1927年试验开始，到2013年9月，滴了9滴。大约10年左右才能等到一滴。这可真是，9滴传几代，人走沥青在。2005年这个试验获得了”搞笑诺贝尔物理学奖”。

（3）沥青的分类

沥青在自然界中按获得方式可以分为地沥青和焦油沥青。

地沥青石油天然产状或石油经过炼制加工而成的。地沥青按产源又分为：天然沥青和石油沥青。

天然沥青，是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳中堆积，其石油在自然条件下长时间经受地球物理因素形成的产物。

石油沥青，这类沥青是现代防水材料常用的。石油经精制加工其他产品后，最后加工而得到的沥青。

焦油沥青：各种有机物（煤、泥碳、木材等）经干馏加工得到的焦油，最后加工而得的沥青。

既然石油沥青是现代防水材料常用，那就继续描述其含义：

石油沥青是原油蒸馏后的残渣产品，常温下呈现黑色或黑褐色的粘稠状液体、固体或半固体。他的主要成分是：油分、树脂、地沥青质、蜡。沥青的结构主要以地沥青为核心，吸附部分树脂和油分组成的胶团。

一言蔽之，成分很复杂。

（4）沥青的应用历史

沥青历史源远流长，其发现应用至今都接近4000多年了。它拥有独特的性质，被广泛用于防腐、防水的领域。

公元前1200年，美索不达米亚地区，也就是底格里斯河和幼发拉底河两河流域之间底格里斯河和幼发拉底河两河流域之间平原的伙计们，就开始将沥青用在陶器和船体之外，可做为装饰和防水之用；在粘土砖中也使用沥青作为粘合剂。

在古巴比伦空中花园和中国古代的长城等建筑奇迹中，也能发现沥青的踪影，被作为防水、防腐、粘合剂使用。

20世纪60年代，防水材料领域发生了两次历史性变革：

一是法国和意大利先后发明了SBS和APP防水卷材。他们用SBS和APP对沥青进行改性，改性后的沥青涂盖料克服了沥青自身冷脆热淌的弱点，开启了高聚物防水卷材的应用征程。

二是对防水材料骨架的变革。放弃传统的低强度油纸胎体，将聚酯纤维布与改性沥青结合在一起，大大增强了防水卷材的机械物理强度。巩固了改性沥青防水卷材的江湖地位。

在中国古代，也有关于沥青的文献记载。

在《朱子语类》卷八十九礼六中，有这样的记录。（朱子语类就是朱熹与弟子们日常唠嗑的问答语录汇编）

有一天，他们几个聊到了坟、墓之类的话题。

问：“椁（guo 意思是套在棺材外面的大棺材）外可用碳灰杂沙土否？”

曰：“恐纯灰不实，须杂以筛过沙，久之沙灰相乳入，其坚如石。椁外四周上下，一切实以炭末，厚约七八寸许；既辟湿气，免水患，又截树根不入。树根遇炭，皆生转去，依此见炭灰之妙。盖炭是死物，无情，故树根不入也。”

抱朴子曰：“碳入地，千年不变。”

问：“范家用黄泥拌实炭实椁外，如何？”

曰：“不可，黄泥之久亦能引树根。”

又问：“古人用沥青，恐地气蒸热，沥青熔化，棺有偏陷，却不便。”

曰：“不曾亲见沥青利害，但见书间多言用者，不知如何。”

这段聊天很有意思，古人很聪明的，在棺木防腐防水这一块有诸多高招。

一是用炭，炭这个东西防水防潮，而且还有个妙用—耐根穿刺。哈哈，这可能是关于耐根穿刺的早期记载了。树根遇到木炭就会“皆生转去”，其原因是炭是死的，是无情之物。看来无欲则刚，无情可阻根。

二是提到了沥青。连南宋都称古人用沥青，那就是更久远的应用了。他们担心沥青受到地热会融化，引起棺椁的不均匀沉降，用起来不妥。然后给了一个不确定的答复，他说，老夫也没有亲自看到沥青的好坏，只不过看到书上有记载，但究竟好不好，“不知如何”。那既然有所记载，也就有所应用了。

上世纪80-90年代，我国从国外引进了改性沥青的生产线，开启了改性沥青卷材的快速发展时代。如徐州卧牛山，东方雨虹，盘锦禹王等，几十年过去，“斗转星移几度秋”，有的成为行业巨擘，有的品牌消失，令人感慨。

（5）沥青的特性

沥青为甚能防水还得扒开它的外衣，了解他的内心和秉性。

用于防水的石油沥青是一种极其复杂的混合物。由一些复杂的高分子碳氢化合物和非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成。沥青材料既不溶于水、也基本不吸水，所以广泛用作防水、防潮材料。

混凝土材料是有空隙的，是透汽透水的，所以无论怎么增加刚性混凝土的密实度，仅靠结构自防水是不够的，需要遵循“刚柔相济”的设防原则，在混凝土表面施涂一层柔性沥青防水材料。

沥青熔融后会在施工压力、重力的作用下，往混凝土的空隙、孔隙、裂缝中浸润，将其中空气赶出来，填满混凝土表面的凹凸不平之处，与混凝土形成紧密粘结，这种结合形态可以历经多年。

但是，要想防水效果持久还需要克服三个“防水原理”带来的困扰。

（1）粘接原理。也就是说，要将影响沥青与基层的粘结力的因素降低。如基层平整度，潮湿程度，干净程度等。

（2）零延伸原理。这个是说，混凝土是时刻出于形变位移的，有时候基层开裂变形，而上部的沥青卷材却又无法承受，就会直接扯断。此时通过增加胎基，或采取空铺、点粘、条粘工艺来实现。

（3）老化原理。很多事物、感情会败给时间。沥青也会岁月的风霜雨露下老化开裂破坏，所以研发改性沥青涂盖料和外露型沥青防水卷材来应付。

回归沥青特性，有如下描述

1热塑性材料，故可热熔型施工。

2惰性基团居多，改性后不容易老化。

3 富含憎水基团。不溶于水，不吸水是其能做防水材料的主要原因。

4 结构致密，水分子不能穿透。

5 具有一定流动性，有一定自愈能力（如非固化橡胶沥青防水涂料）。

6 具有极强的粘性，是天然的粘合剂。

（6）改性沥青的介绍

沥青用作防水材料，必然要通过一定的技术进行改性优化，以提升其某些性能。改性沥青与其他助剂、填料一起形成沥青涂盖料，然后制成各类防水卷材。

1）橡胶类及热塑性改性沥青

这类改性沥青包括：

SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）改性沥青（低温表现优异）

APP（无规聚丙烯）改性沥青（高温表现优异）

SBS、SBR（丁苯橡胶）改性沥青（自粘聚合物改性沥青防水卷材）

2）塑料与合成树脂类改性沥青

如聚乙烯改性沥青、乙烯乙酸、乙烯聚合物改性沥青，环氧树脂改性沥青等。

3）共混型高分子聚合物改性沥青

用两种或两种以上聚合物同时加入沥青中进行改性而得。

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使用天然沥青作为防水材料的优势

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