1、#国外最新建筑防水技术发展研究报告国外最新建筑防水技术发展研究牛光全1. 发展概况1.1 欧洲平屋面发展概况欧洲的平屋面防水技术相当先进，在改性沥青防水卷材、PVC、TPO等聚合物防水片材方面均走在世界的前列。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，参见表1。表1 欧洲屋面防水卷材的年铺设面积（百万）产品类别 年铺设面积（占平屋面比例/%） 年平均增长率（%） 1994 1998 2002 19941998 19982002聚合物单层片材 56.57(21) 63.25(23)
2、74.05(24) 2.8 4.0改性沥青卷材 173.21(63) 177.20(64) 195.86（65） 0.6 2.5氧化沥青油毡 33.00（12） 26.22（9） 22.02（7） 5.6 4.3其 他 11.54（4） 11.76（4） 11.65（4） 0.5 0.2合 计 274.32（100） 278.43（100） 303.58（100） 0.4 2.2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4
3、2%，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，1998年单层聚合物片材铺设面积约3700万，其中PVC占59（参见表2）。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。表2 欧洲聚合物片材的使用情况(百万)产品类别 年铺设面积（占单层聚合物片材比例/%） 年平均增长率/% 1994 1998 2002 19941998 19982002PVC 35.40(62) 37.40(59) 39.0
4、7(33) 1.4 1.1ECB 4.47(8) 3.98(6) 4.56（6） 2.9 3.5EPDM 6.87（12） 7.89（12） 9.08（12） 3.5 3.6TPO 0.45（1） 5.47（9） 12.55（17） 86.5 23.1EVA 3.14(6) 4.12(7) 4.43(6) 7 1.8其他 6.22(11) 4.39(7) 4.36(6) 0.5 0合计 56.55（100） 63.25（100） 74.05（100） 2.8 4.0另据介绍，欧洲目前平屋面的市场约为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
5、材占21，其余4的份额由其他类型材料（如冷施工涂料和沥青玛王帝脂等）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，尽管整体市场处于平稳状态，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。单层聚合物防水片材自80年代开始呈现出稳定增长的势头。1994年它的市场占有率是8，1998年增至11，2001年达到21。各国使用情况有很大的差异，主要是由于各国的兴趣不同和有无原材
6、料，在奥地利、爱尔兰、瑞士和德国具有较高的使用比例，而在瑞典、英国、西班牙、法国和芬兰这些国家，由于气候条件恶劣，更多地采用沥青基卷材。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。1.2 美国建筑防水材料发展概况1.2.1 屋面防水材料国外的屋面防水材料一般分为坡屋面防水材料和平屋面材料。坡屋面材料一般用于家居房屋，在美国以沥青油毡瓦为主。平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，2002年屋面材料的需求量为21.553亿 ，从1995年起年增2.8%，其中使用最多的是沥青油毡瓦，2000年需求量为13
7、.09亿，占整个屋面产品市场的61。增长最快的是塑性体屋面材料（主要是TPO片材），2000年需求量为8290万，从1995年平均年增6.5。增长最慢的是氧化沥青油毡叠层屋面，2000年需求量为1.542亿，从1995年平均年增0.7（参见表3）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。表3 美国屋面产品市场需求（百万）产品类别 1995 2000 2005 年平均增长率/% 9500 0005沥青油毡瓦 1144.5 1390 1416.7 2.7 1.6金属屋
8、面 144.0 147.7 195.1 3.9 2.2弹性体屋面 141.2 165.4 185.8 3.2 2.4叠层油毡屋面 148.6 154.2 157.9 0.7 0.5改性沥青屋面 123.6 140.3 157.9 2.6 2.4塑性体屋面 60.4 82.9 102.2 6.5 4.3其他 113.3 129.1 134.7 2.6 0.8合计 1875.6 2155.6 2350.3 2.7 2.11.2.1.1 平屋面防水材料从19世纪未叶开始的百年间，美国的低坡度屋面材料一直由叠层石油沥青或焦油油毡屋面主宰。从20世纪70年代开始，情况发生了根本性的改变，目前美国的平屋面
9、材料呈现多元化的局面，由多种材料组成，使用较多的是EPDM、热粘叠层油毡屋面、改性沥青、PVC和TPO等热塑性片材、金属屋面、喷涂聚氨酯泡沫、冷施工屋面屋面也有相当数量的使用。近3年来美国平屋面中各种材料所占比例见表4。表4 19992001年美国平均屋面承包商安装的产品比例（%）产品类别 新 屋 面 翻 新 屋 面 1999 2000 2001 1999 2000 2001EPDM 29 26.58 24.12 22 20.65 19.56热粘叠层油毡屋面 28 19.81 20.63 34 25.45 18.61SBS改性沥青 10 11.81 13.36 14 9.38 13.41金属屋
10、面 9 9.64 12.62 7 7.68 8.56TPO 4 8.30 6 3 6.31 5.08APP改性沥青 4 4.39 6.95 6 7.13 11.21PVC及PVC合金 7 10.70 7.74 7 8.79 8.38冷施工屋面 4 2.87 4.05 4 5.60 7.40CSPE(海帕伦) 2 2.87 2.45 1 1.70 0.86喷涂聚氨酯泡沫 3 4.07 4.18 2 7.27 6.83EPDM是美国使用最为广泛的高分子防水片材，产品质量好，品种多，幅宽（最宽到15m），配套材料齐全考究，形成多种完善的EPDM屋面系统，从而保证了屋面的长期功能，销售量逐年攀升，例如
11、Carlsle一家公司2001年销售量为6500万，最近虽然受TPO等热塑性片材的竞争和冲击，使用比例有所下降，但仍然名列首位。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，使用比例已上升到20%（新屋面）和24%（翻新屋面）。美国的热塑性材料使用最多的是PVC屋面膜，从欧洲引进经改进后均用纤维增强，以防开裂或撕裂，并增加稳定性，品种分短纤维混合增强型，中间层增强型和背衬型三种，有PVC、CPA（Co乙烯聚合物合金）、EIP（乙烯共聚物合金）、NBP（腈热塑性膜）等多种类型，在屋面上的使用比例稳定在78%左右。TPO兼有橡胶和树脂的特点，又可再生利用，白色产品具有显著的降低“
12、热岛效应”和节能功能，一经推出，立即受到屋面工业界的青睐，已占屋面市场份额的5-6%，目前生产能力已严重过剩，但从长远看将会有更大的发展。美国两家最大的TPO屋面片材厂家是Carlisle和Stevens公司，2000年的销售量分别为1200万和600万。2001年以钢板为主的金属屋面有了较快的增长，在新建屋面中所占比例由2000年的9.64跃升到12.62%。现场喷涂聚氨酯泡沫已占有稳定的市场份额，在新屋面中约占4%，在翻新屋面约占7%。屋面涂料常和热施工和冷施工叠层油毡屋面以及改性沥青卷材并用，2001年24%的承包商使用量增加，67%的承包商用量不变，只有9%的承包商用量降低。1.2.1
13、.2 坡屋面材料根据美国NRCA的统计，在坡屋面（住房屋面）中沥青油毡瓦约占整个坡屋面市场的85%，居压倒性优势，其余坡屋面材料包括粘土瓦、水泥瓦、木板瓦、天然石板瓦和金属瓦（板）。2001年沥青油毡瓦的产量约为28亿，比2000年略有增加。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。另据R
14、SI杂志调研，2001年各种坡屋面材料的市场份额为：重型“建筑艺术”或叠层沥青油毡瓦占46%；玻纤毡三条沥青油毡瓦占34%；纸胎沥青油毡瓦占8%；金属瓦（板）占4%；木瓦占1.4%；粘土瓦占1.3%；玻纤水泥瓦占1%；其他产品占4.3%。28%以上的承包商感到叠层沥青油毡瓦短缺。90%的屋面承包商铺设叠层沥青油毡瓦，只有23%的承包商声称铺设的叠层瓦发生功能问题，大大低于上年的36%，多数问题在于沥青油毡瓦出现裂纹或开裂。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
15、）。在翻新屋面中撕涂和置换占80.8%，重新覆盖占19.2%。1.2.2 地下防水材料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46层，防潮的规定铺34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年代开始，Grace公司的Bituthen
16、e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，
17、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
18、。1.3 日本建筑防水材料发展概况日本的建筑防水仍以氧化沥青叠层油毡为主，热粘沥青防水工法在新建筑屋面中始终居首位，2002年1月统计在过去5年间使用最多的屋面各种防水工法中占48.3%（参见表5）。热粘沥青油毡一般铺三层，底层仍用纸胎油毡，上面两层用合成纤维胎（聚酯和尼龙胎毡）。建筑防水用沥青的质量较高，施工技术和施工机具都很考究，保证了叠层热粘油毡屋面这一传统工法经久不衰，使其保持着最高的信赖度，2002年1月统计为29.2%，位居第一。表5 日本屋面各种防水工法使用比例（2002年1月统计）防水工法 新建屋面/% 修理屋面/%沥青热粘工法 48.3 11.3氯乙烯系防水 14.6 30.
19、6合成橡胶系防水 12.4 14.5改性沥青常温工法 7.9 11.3聚氨酯涂膜 11.3FRP（玻纤增强聚酯）涂膜 6.8 8.1改性沥青喷灯工法 3.4 6.5改性沥青热粘工法 2.2 其他涂膜 1.1 1.6浸透性涂布 1.1 不锈钢 1.1 砂浆 1.6其他 1.1 3.2日本的片材防水相当发达，以橡胶片材为主，但近年来PVC防水片材有所增长，另外热塑性弹性体（TPE，即欧美的TPO）更是发展迅速，大幅度增长。但改性沥青油毡反成下降之势，2000年只有24万 的产量。近年日本防水片材产量见表6。表6 日本片材防水产量推移（/年）材料 1998年 1999年 2000年硫化橡胶 11,6
20、53,320 11,135,333 10,024,416非硫化橡胶 150,600 156,800 124,500氯乙烯、乙酸乙烯酯 6,682,858 7,283,899 7,294,763改性沥青 302,200 239,809 238,700TPE 0 486,043 1,051,237共计 18,788,978 19,301,884 18,733,616其中土木用 760,540 807,701 801,428从表6可以看出，2000年日本防水片材的总产量为1873万 ，其中硫化橡胶占53.5%，非硫化橡胶占0.66%，PVC和EVA占38.94%，比上年增100.1%，改性沥青卷材占
21、1.27%，TPE占5.61%，增长最快，比上年增216.8%。日本是唯一有聚氨酯防水涂料国家标准的国家。聚氨酯防水涂料在日本使用非常成功，品种多，用途广，品质好，在经济不景气的情况下使用量仍逐渐增加。2001年的出厂量为38742吨。各种防水工法在屋面上的使用比例见表5。各种防水工法在新建外墙和修理外墙上的使用比例为：浸透性涂布占28.2%和 18.7%；聚合物水泥系涂膜占12.8%和3.1%；改性沥青热工法占5.1%（新建）；躯体防水5.1%（新建）；其他占5.1%和9.4%；沥青热工法2.6%（新建）；合成橡胶系片材占2.6%（新建）；其他涂膜占38.5%和31.3%；环氧树脂注入法占2
22、8.1%（修理）；聚氨酯涂膜占9.4%（修理）。各种防水工法在新建地下防水内、外墙和地下防水修理中的使用比例为：浸透性涂布23.5%和16.7%，躯体防水占15.7%和5.6%；聚合物水泥系涂膜11.7%和16.7%；砂浆占11.7%和5.6%；聚氨酯涂膜9.8%和11%；其他5.9%（新建）；改性沥青常温工法占3.9%（新建）；沥青热工法占2%和5.6%；FRP涂膜占2%和11%；合成橡胶系涂膜占2%和5.6%；合成橡胶系片材占2%；氯乙烯系片材占2%和5.6%；环氧树脂注入法占5.6%（修理）。各种工法的信赖度为：沥青热工法占29.2%；FRP涂膜占14.7%；改性沥青常温工法占12.7%
23、；氯乙烯系工法占9.7%；合成橡胶系工法占8.7%；改性沥青喷灯工法占6.7%；聚氨酯涂膜占6.3%；改性沥青热工法占5.2%；不锈钢占4.4%；其他涂膜占1.4%；躯体防水占0.4%；环氧树脂注入法占0.4%；聚合物水泥系涂膜占0.2%。2 新成就2.1 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SBSIPD-2，加入沥青中软化点可和APP改性沥青相抗衡，同时仍然保持SBS的热可塑性和弹性（参见表7）。SBS系列已从几种产品发展到近百种产品，包括双嵌段SB、SIS和SEBS。
24、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。表7 新SBS和APP改性沥青的性能对比掺加量 SBS-0 SBS-10 SBS-20 SBS-30 APP-0 APP-10 APP-20 APP-30软化点， 147 150 154 155 154 155 155 155针入度，25， 51 45 35 30 21 31 18 25冷脆性， -20 -20 -25 -20 -15 -10 -15 -1024h后200%永久变形，% 3.4 2.7 4.3 3.5 APP改性油毡及其他 国外最近推出矿物粒料或现
25、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和沥青的亲和性较好，和沥青拌合产生介于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。IMPERBEL SA公司的桥梁防水膜是APP-TPO改性沥青油毡，具有高耐久性和耐热度，双增强层位于防水膜的上部，沥青混凝土（160）或浇注混凝土（250）可直接摊铺
26、在上面。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。2.2 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P
27、VC屋面从上世纪六十年代开始安装，解决了增塑剂迁移及使用方面的问题，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；可用于和焚烧相关的场合，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0.38mm10%，且为阻燃产品，达到长期耐候目的。美国Carlisle
28、的产品宽度有1.9m、2.4m和3.05m，配方设计精良，产品性能稳定，经过苛刻条件试验其性能无变化或基本无变化，例如热老化条件为在116下28天，其他公司为在100下28天或在8056天。2.3 建筑防水涂料聚氨酯防水涂料 美国Tremco公司可提供各种用途的单组分和双组分聚氨酯涂料，单组分自流平型的固含量87%，非下垂的81%，平面涂1.3厚即可形成密实防水层。美国Carlisle的单组分聚氨酯涂料，涂抹厚度1.5；水平用延伸率600%，垂直用500%；拉伸强度水平用2.4 MPa，垂直用3.1 MPa。日本有国家屋面防水涂料标准，聚氨酯涂料多数为双组分的（比单组分成本低），固含量95%以
29、上，现场施工不再加任何溶剂，而且主要用于屋面，外露使用，同样提供10年的保证期。丙烯酸屋面防水和保护涂料 美国的Rohm&Haas公司的丙烯酸屋面涂料，在美国占屋面同类涂料的80%。Rhoplex EC丙烯酸屋面涂料由该公司的弹性体乳液为基料添加颜料和增粘剂、稳定剂等外加剂而成，一般涂两道，厚约0.5，可延长屋面寿命5-10年，涂在金属屋面、油毡屋面、喷涂聚氨酯泡沫、高分子片材等屋面上，白色屋面可使屋面温度降低10，其优越性见表8。2.4使用技术2.4.1沥青基防水卷材的使用技术铺设层数 目前以双层居多，欧美的标准均是针对双层制定的，美国专家还建议单层改性沥青油毡也要加铺一层普通油毡作垫层，但
30、欧洲有些公司认为单层也可靠。铺设方法 多为全粘法、松铺法和机械固定法。最近出现的条铺法，是在油毡的底面撒砂或者最新的技术是条涂丙烯酸分散液，可释放空气压力，消除起泡的危险，且节约能耗。自粘法也有使用。热粘法 美国和日本以热粘法为主，欧洲热熔法使用相当普遍，但法国热粘法却很普及。美国的沥青锅除烟率高达99%，现场闻不到气味。日本也制成紧凑型无烟无臭熔解釜，便于搬运，形成绿色环保装备，保证了热粘叠层油毡屋面的继续使用。热熔法 热焊喷灯装置也有更新，美国一厂家设计出17个喷口的喷灯车代替现流行的5到7个喷口，热分布均匀，特别适用于SBS改性油毡。热熔法有一个大缺点，就是易引起着火，因此纽约和瑞典等国
31、已禁止使用。热空气焊接机已移植用于改性油毡接缝的焊接，无着火危险，很受欢迎。美国新开发的小型空气焊接机，价格仅为遥控焊接机的1/3，且可在离女儿墙152处施工。冷粘法 冷粘法最近在美国得到发展，其粘接性能和喷灯热熔法相似，在经受1500个循环后仍无断裂和失粘事故发生。改性沥青粘接剂 美国已开始使用SEBS改性沥青作为粘结沥青，耐疲劳性比普通型和型屋面沥青大500倍。表8 维修和覆盖屋面寿命周期费用(按承包商装费用计算)系 统 平均安装费用,$/ 判定的预计寿命，年 寿命周期费用，$/0.45厚100%丙烯酸涂料 4.41 10 0.44铝粉沥青涂料 3.01 5 0.60沥青乳液涂料 2.37 3 0.78溶剂型沥青涂料 2.69 3 0.902层叠层油毡屋面 11.30 10 1.134层叠层油毡屋面 18.29 15 1.22EPDM 18.29 15 1.26冷施工叠层油毡屋面 16.68 3 1.67改性沥青油毡 17.22 10 1.72CPE/PVC 26.37 10 2.64氯磺化聚乙烯 26.91 10 2.692.4.2高分子防水片材的使用技术EPDM屋面片材配套系统 美国Carlisle和Firestone等大公司均供应全部配套材料，除主体片材外还供应各种泛水、胶粘剂、
