国外沥青基防水卷材应用技术的发展及启示
牛光全
（中国建筑材料集团公司，北京 100044）
摘要：对欧洲，美国，日本的沥青基防水卷材市场应用情况与技术发展做了综述;将国内改性沥青防水卷材的发展水平与国外做了对比，并分析了存在的主要问题，提出了发展建议 ，包括由行业协会牵头 ，制定SBS改性沥青卷材应用技术攻关计划，联合行业科技力量，分工协作 ，共同攻关，解决制约改性沥青卷材应用水平的关键因素。
关键词 ：改性沥青防水卷材；应用水平 ；应用技术；国内外差距
文章编号 ：1007-497X（2016）-02-0003-06 中图分类号：TU761.1+1:;TU57+3 文献标志码：A
Development and Enlightenment of Application Technology for Asphalt Waterproofing Membrane Abroad
Niu Guangquan
（China Building Material Group Co.,Beijing 100044,China）
Abstract: This article summarize market application and technology development of asphalt waterproofing membrane in Europe,America and Japan.It contrasts development level of modified asphalt waterproofing membrane between China and abroad,analyzes the main existing problems and puts forward development proposals,including industry association leads application technology program for SBS modified asphalt waterproof membrane,combines science and technology strength to solve the key factor which restricts the application level of modified asphalt waterproofing membrane.
Key words:Modified asphalt waterproofing membrane;application level;application technology;differences between China and abroad.
1 国外建筑防水材料概况
1.1欧洲
欧洲的建筑防水材料现今仍以沥青防水卷材为主，但PVC.特种PVC.TPO.EPDW等单层屋面卷材呈现较快增长的态势 。据调研，2011年欧洲沥青基防水卷材的总量为9.5亿㎡ ，2016年估计为9.55亿㎡，基本持平。
在平屋面卷材市场中 ，2011年总量为3.917亿㎡ ，其中沥青类卷材为2.768亿㎡（约占70%），单层卷材为1.149亿㎡。2016年估计为4.418亿㎡，其中沥青类卷材为2.917亿㎡ ，单层卷材为1.501亿㎡（表1） ，前者约为后者的2.3倍 。
表1 2008-2016年欧洲平面屋市场总量 百万㎡
沥青基防水卷材主要用于平面屋 ，在坡面屋，路桥及其他地方也有一定数量的应用。如2011年商业平屋面的用量为6.84亿㎡ ，住宅平屋面为1.03亿㎡，坡屋面4 800万㎡，路桥820万㎡ ，其他3 400万㎡。
欧洲的沥青基防水卷材分为SBS和APP改性沥青卷材及氧化沥青油毡。SBS改性沥青卷材在北欧应用较多 ，APP改性沥青卷材气温较高的南欧应用较多 ，两者用量大致持平；氧化沥青叠层油毡的使用局限于翻修施工，在东南欧国家使用较多。
欧洲的改性沥青卷材技术十分发达，走在世界的前面，并向美国和中国等输出现金制造设备。欧洲的主要改性沥青卷材公司还在国外开展业务，如法国所普瑞玛和德国维达公司都在我国开展改性沥青防水卷材的销售业务。
在欧洲 ，一些发达国家已经过渡到平屋面以改性沥青卷材为主导，如法国的SBS改性沥青防水卷材已约占平屋面市场的84%，意大利的APP改性沥青防水卷材已约占平屋面市场的90%以上。
1.2日本
日本的建筑防水材料有着与众不同的特点：叠层沥青屋面首先实行10年保证期 ，至今仍受到信任 ；改性沥青屋面有了一定的发展 ，PVC防水卷材屋面近期增长较快。
据日本防水材料联合会（JWMA）统计，加入其中的5个工业会的成员2014年总防水施工面积为6 485 万㎡，KRK(单层防水)站31.8% ，NUK（聚氨酯涂料防水）占31.5%，ARK(沥青防水)占22.4%，FBK（纤维增强聚酯涂料防水）占7.8%，TRK(改性沥青喷灯工法）占6.5%（参见表2） ，沥青防水和改性沥青喷灯工法共占28.9%
另据日本日本杂志对2014年日本防水材料使用情况的问卷调研，在新建有保护层的屋面防水中，沥青热粘工法72.6%,改性沥青常温工法17.6% ，改性沥青喷灯工法3.9%，改性沥青热粘工法3.9%，沥青基防水卷材共占98% 。
在外露屋面防水中，改性沥青常温工法17.9%，沥青热粘工法16.4% ，改性沥青喷灯工法7.5%，改性沥青热粘工法6.0%，沥青基防水卷材共占47.8%，居首位 。
最信赖的工法 ：沥青热粘工法29.2% ，改性沥青喷灯工法10.4%，改性沥青常温工法8.2%，改性沥青热粘工法5.7%，沥青基防水卷材共53.5%，居首位。
2015年最期待的防水工法：沥青热粘工法11.1%，改性沥青常温工法8.6% ，改性沥青喷灯工法6.2%，涂布含浸料改性沥青热粘工法3.7% ，沥青基防水卷材共29.6%，居首位。
1.3美国
美国的屋面防水规模约为4亿㎡/a,新建筑约为15%，翻修工程约85%。
美国的屋面防水，原来与其他国家一样，采用叠层（4层）沥青油毡防水 ，后随橡胶和塑料技术的快递发展，橡胶和塑料类防水卷材应用越来越多，很快单层高分子卷材成为主要屋面防水材料。
SBS和APP改性沥青卷材现在欧洲兴起 ，美国从欧洲引进技术，经过使用和改善，目前已发展成为技术相当成熟的屋面和地下防水材料。
传统的沥青热粘氧化沥青油毡叠层防水，在市场上不敌高分子防水卷材和改性沥青防水卷材，所占比例逐年缩小 ，但并未从市场上消失 ，在产品质量和施工技术上也有了不少改进和创新，现在仍占有一定的比例。
据美国屋面工程协会调研，2008年沥青热粘叠层油毡屋面（BUR）在新建筑中占10.58%，在翻修屋面中占13.65%；EPDM在新建筑中占29.6% ，在翻修屋面中占27.06%；PVC在新建筑中占8.66% ，在翻修屋面占7.84%；TPO在新建筑中占22.33%，在翻修屋面中占19.38%;SBS和APP改性沥青防水卷材在新建筑中占12.88%，在翻修屋面中占15.38%。
根据上述，沥青热粘叠层屋面保持在8%-10%之间，改性沥青防水占15%左右。
2.国外改性沥青基防水卷材应用技术的进步和经验
2.1单层防水转双层防水
1）欧洲 ：欧洲首先推出改性沥青防水卷材 ，原来标准规定单层或双层使用，经过一个阶段的使用，证明单层铺设效果不佳，没过几年就以双层为主，至今绝大多数国家均采用双层施工，只有瑞典和挪威90%的屋面采用单层施工。
2）美国：美国的改性沥青技术是从欧洲引进的 ，开始倾向于单层铺设，很快发现问题不少，遂改为双层铺设。现在ASTM的所有SBS和APP改性沥青卷材标准，均有“叠层铺设，用于屋面和防水系统”的说明。
3）日本：在日本 ，单层防水屋面改性沥青防水卷材一直占比不大 ，且呈快速萎缩趋势，1996年单层防水产量共计2 327.4万㎡ ，其中改性沥青仅为166.5万㎡，约占7% ，到2002年单层防水产量共计1 640万㎡，改性沥青减到8.85万㎡ ，占比可以忽略不计，已遭淘汰。
2.2沥青热粘工法
热粘沥青粘结牢固持久，是沥青防水卷材最信赖和最耐久的粘结方法，在美国吗，日本，法国等使用最为普遍 。单叠层沥青卷材施工用的热沥青散发烟和异味，污染环境 ，需要改善。为了解决这一问题，美日等国通过不断研发，找到了一些有效的措施 。
1）最佳施工黏度的热粘沥青的最佳施工黏度与一定的温度相关 ，这个温度叫做最佳施工黏度的温度（EVT)。在此温度下施工，沥青黏度最好，卷材的粘结性最好，烟气挥发较少。热粘沥青销售时注明EVT温度，以供施工单位遵循 。
近10年来，沥青燃点和EVT温度出现上升的倾向。现在现场沥青熔融釜的最高加热温度改为288℃ ，EVT温度改为220℃ 。
2）低温无烟味和无异味环保热粘沥青
美国有专业厂家销售各种尺寸的燃烧气或燃油的沥青加热锅及液态沥青保温加热运输拖车，配有除烟装置，有的除烟率高达99%，在现场看不到烟雾，闻不到气味，不影响办公和生活。
美国一公司推出一种优质沥青 ，抗下垂性能优于普通沥青，可在120℃左右的温度下施工，从而消除了烟 ，异味，烧伤等问题 。
另一个公司研制出在分子登机上起作用的气味抑制剂 ，加入李庆忠可包裹沥青，阻止较轻石油分子的挥发，清除烟气 ，大大降低沥青锅中烟气回收装置的费用，在屋顶施工时可消除异味 。
还有一家公司在粘结沥青中加入特种聚合物，加热时聚合物浮在表面 ，在锅上形成蒙皮层，抑制沥青烟气。
日本也开发出低烟，无味的热粘沥青，例如在敞开式沥青加热锅内加入少量化学剂，消除在沥青熬制过程中产生的氯化氢气体，黑烟和刺激性气味，是这些有害物的释放仅为传统沥青加热时的1/5,。日本开发的小型无烟无臭型环保溶解釜 ，除改善沥青外还设有自动过滤再燃烧的自动控温装置，紧凑而安全 ，可在施工屋面上使用。
2.3热熔（喷灯、喷枪）工法
沥青热熔（喷灯、喷枪）工法是欧，美，日改性沥青防水卷材使用的主要或重要粘结方法 ，使用简便 ，粘结牢固。沥青热熔（喷灯）工法在德国占90%，在日本设有喷灯工法工业会 ，在美国有形式多样的喷灯和喷灯车。喷灯法也有缺点，就是使用不当易着火，需要注意防范 。
热熔法使用喷灯施工，国外推出大小不一的喷灯机具 ，技术水平有了提高，使用有效安全 ，近期未见热熔施工引起火灾的报道。
美国的焊接机具也有不少革新 。喷灯焊接机有单头和双头的。新出售的喷灯焊接机重新设计了机具和调节器，可显示温度和速度，有利于调节搭接部位的沥青渗出量。喷灯车原为5个喷口的 ，后改为7个喷口的，现在又推出了17个喷口型，喷嘴较少，分布间距缩小 ，减小了烧穿沥青卷材的危险性，特别适用于SBS改性沥青卷材。
热空气焊接机原用于PVC 和TPO等热塑性防水卷材的粘结，美国已将其移植于改性沥青防水卷材的接缝粘结，杜绝了喷灯焊接着火的危险。美国开发的多用途热空气焊接机，质量轻，可以单手提着上梯子 ，可在离女儿墙152mm处施工。
法国索普瑞玛公司的大型热熔喷灯车颇有特色，可装填100m长SBS改性沥青卷材在路桥上施工，速度快，质量好 ，在中国北京的桥面防水工程上已一展身手。
2.4冷粘法
冷胶粘剂主要由沥青和溶剂另加纤维，填料和稳定剂的混合料制成。冷胶粘剂主要分接缝和大面积粘结两种，前者溶剂含量较少，后者溶剂含量较高。
冷粘法在美国已成功用了20余年，在日本也有一定的应用，与热粘沥青相比具有优越的粘结特性，且具无着火的危险。在改性沥青卷材的粘结中，其粘结性与喷灯法相似。在玻纤胎SBS改性沥青的热老化实验中 ，冷胶粘结1 500个循环相当于30年 ，无破坏，与喷灯法相同 。
冷粘法的发展方向，一是水性和低溶剂粘结剂 ，以减少对环境的影响，二是开发聚合物改性改性沥青胶粘剂。据报道，日本已开发出单组分无溶剂型特种改性沥青，不用熔融釜，用其构成的叠层防水法，其水密性和耐久性与热粘工法相同 。日本近期开发的橡胶改性沥青基乳液，代替热粘沥青，烟和臭气的问题大大得到改善。美国使用SEBS等改进冷胶粘剂的黏度 ，一公司推出的SEBS橡胶胶粘沥青，低温柔度在-20℃以下，延伸率在750%以上 ，拉伸强度690kPa ，耐疲劳性比传统三型和四型屋面沥青大500倍，而且更耐高温 ，适于粘结性沥青卷材，叠层沥青屋面和保温板。
近年来，据报道，意在保护环境的水性和低溶剂粘结剂，问题多发。这些胶粘剂的适宜储存和施工温度范围窄，一般在10-30℃之间，易发粘结不良的问题。
2.5自粘改性沥青卷材
随着人们对环境保护关注力度的加大 ，自粘改性沥青卷材有了新的发展 。欧洲早已使用自粘改性沥青卷材，在发达国家使用相当普遍 ，质量上乘 。美国自粘卷材发展迅速 ，年用量增长10%左右 。美国的自粘卷材原只作垫层使用，以应对冰坝。后加入紫外线稳定剂，面层还以矿物粒料覆面，用作常规的屋面防水卷材。日本的自粘改性沥青卷材已列入公共建筑工程标准说明书中，有双层自粘工法，底层自粘与面层普通改性沥青复合多种形式。
自粘卷材多用SBS改性，但也有用APP等改性的 ，有无胎和有胎及背衬多种类型。SBS改性沥青混合料在环境温度下的粘结力较小 ，不适合制作低温下应用的防水卷材 。以SIS和SBS共混料制成的自粘卷材 ，具有良好的粘结性，长期的高剥离强度和低温下的适宜粘结性，可以解决上述问题。自粘卷材用途广泛，如在地下防水中单独使用或与普通改性沥青复合使用，用作各种坡屋面中单独使用或与普通改性沥青卷材复合使用 ，也可用作泛水，作外墙隔气层或防水层。
自粘卷材的使用也有局限性 ，大多数产品只能在高于10℃的温度下施工；对基层的适应性较差，纤维板或珍珠岩根本不能用，在轻质混凝土上和矿物纤维板上需要机械固定基层卷材。
3 国内外差距及建议
3.1转变观念，努力改革创新，推动改性沥青防水卷材健康发展
以上所述 ，国外沥青基防水卷材近年不断改进，解决了一些难题 ，材料和施工技术都取得了较大的进步，至今仍是主要的或重要的防水材料 。但此类材料在我国的发展却不尽人意，近年材料质量和施工技术水平不升反降，一定程度上导致了我国建筑屋面和地下防水工程质量低下，渗漏越演越烈的局面，令人担忧和通心。
我国的叠层油毡屋面原为三层铺设 ，采用热沥青做粘结剂 ，施工认真 ，据有关部门调查平均使用寿命高达23年，后在“技术革命”中被毫无根据地降为两层铺设，使用寿命下降 ，加之热粘沥青散发烟雾的问题一直得不到解决，使用急剧减少 ，现在已经遭到淘汰。与此相反 ，日本的叠层沥青屋面的材料和施工均不断得到改善和提高，烟雾问题有了解决途径，整体技术水平不不提高，在讨论“10年防水保质期”时被定为首选试点工法，至今乃是最信赖的防水工法。同一材料与工法在中日两国的命运天壤之别 ，发人深省。
现在又轮到改性沥青防水卷材了 。经过30年的发展，我国的SBS改性沥青防水卷材生产能力已高居世界第一，年销售量达几十亿㎡ 。但如此多的SBS防水卷材并未解决建筑渗漏问题 。热粘沥青工法已弃之不用 ，近期热熔工法由于大量使用小汽油灯缺乏温度调控，发生一些火灾，禁用之声又在兴起。这样，热粘沥青和喷灯工法都不让用 ，还能用什么工法呢 ？沥青基防水卷材怎么发展 ？
沥青资源丰富，防水性能优良，虽是石油加工的下脚料，但又是防水卷材的理想原料 。沥青也有缺点 ，只要是加热会产生烟雾和异味 ，且有过热着火的危险。对此国外是采用积极的态度 ，设法解决这些难题 ，取得了成功 ，消防和着火的问题都有了解决办法。
我国对沥青基防水卷材也应克服消极态度，不要一遇到问题就不正面应对，一味指责，简单粗暴的取缔了之 。要转变观念，贯彻改革创新精神，借鉴国外的经验，面临难题 ，迎难而上，找出破解途径，把SBS改性沥青防水卷材应用推向世界先进水平 。
3.2单层改双层
改性沥青防水卷材是由叠层沥青卷材发展过来的，国外起初是单，双层均有，使用结果证明单层功能（除特殊品种外）不足以实现有效防水，欧，美，日除北欧外均使用双层防水。建议我国借鉴国外的成功经验 ，改性沥青卷材屋面防水设计由单层改为叠层（双层）铺设，并按美国ASTM的做法 ，在前言中明确指出改性沥青防水卷材“叠层铺设，用于屋面和地下防水” 。
3.3研制有效的施工技术
改性沥青卷材防水工法，包括沥青热粘工法和热熔工法，冷粘法和自粘卷材工法。在国外 ，沥青热粘工法和热熔工法为两种主要铺设工法，使用非常普遍和成功，曾经发生过的发烟和着火问题已得到解决；冷粘工法和自粘工法也取得不少的进步。我国的改性沥青卷材发展迅速，现在生产能力无国家能比，近期抽查SBS改性沥青卷材合格率为88.1%，也不算太低。但是，对改性沥青卷材应用技术的改进提高研究甚少，应当借鉴国外经验 ，急起直追 ，克服这一最大的短板，否则会严重影响改性沥青卷防水卷材的正常发展 ，甚至导致其衰败 ，不可不察。
1）热粘沥青工法
发达国家均保留创痛的热粘沥青工法，有不少创新 ，基本上解决了沥青加热时发生的烟雾和异味问题 。建议我国尽快开展低烟低味低温热粘沥青的研发。
环保沥青加热设备是必备的沥青加热装置，美国的高效沥青加热除烟运输车和日本的小型无烟无臭沥青熔融釜 ，都值得参考 。国内已有企业展出沥青加热高效除烟装置 ，建议加以完善并推广使用。
2）热熔工法
喷灯（枪）工法简便而有效，国外已解决了控温不力引发火灾的问题，使用非常普遍。我国个别城市对待出现火灾时的态度是消极的，不顾后果一禁了之。建议我国组织力量，针对SBS改性沥青卷材施工的需要 ，研发环保型控温喷风和多头喷灯车。
3)冷粘法
冷粘法无明火，无着火危险，粘结效果好 ，在
美国一直有应用，也是一种可取的粘结方式。建议参考国外经验，研发优质的水性或低溶剂粘结剂和橡胶（如SEBS）改性沥青胶粘剂。
4）自粘改性沥青卷材
自粘改性沥青卷材，在现场不用胶粘剂粘结，在国外已有数十年的使用历史 ，已经入国家标准，用途广泛。近年来我国厂家也开发各种自粘改性沥青卷材 ，开始在建筑工程中使用，但据检测和个人观察 ，有些厂家产品的粘结性还不过关。解决SBS改性沥青自粘性不足，可参考美国的做法，添加SIS与SBS共混，改善自粘卷材的粘结性能 。另外，还应注意自粘卷材的局限性，不是所有工程或部位都能使用自粘卷材的。
3.4 立题攻关研究SBS改性沥青卷材应用技术
国外SBS改性沥青产品 ，早已形成材料和配套材料一同研发的好传统 ，但是我国的改性沥青防水卷材厂家却注重材料，轻配套，配套技术（包括材料与机具）成为一大短板，形不成完整的体系，这一问题亟待解决 。
现在使用的施工机具多为国外公司在国内销售 ，我们在施工机具技术水平方面与国外还有这一定的差距 ，应该在使用国外先进机具的同时，注重自助研发，尽快速效技术差距，提升施工质量和施工效率。
建议由行业协会出面，制定SBS改性沥青卷材应用技术攻关计划 ，可邀请行业科研机构，大企业以及石化系统又换技术人员和专家参加，分工协作 ，共同攻关，并将此计划上报科技部作为国家科技攻关课题立项，争取国家经费支持。
4.展望
通过修编标准规范，实现单层改双层 ，我国的改性沥青防水卷材市场得到初步完善 ；通过共同攻关，完成SBS改性沥青防水卷材应用技术攻关计划，SBS改性沥青防水卷材技术将会有一个质的飞跃。然后我们翘首以待。
本文撰写得到中国建筑防水协会夏晔工程师的大力协助，谨致谢意 。
