高聚物改性瀝青防水卷材熱熔鋪貼前后性能研究

曾三海，比干旭桄，夏冰，馬玉鳳

（1.湖北工業(yè)大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430068；2.衡水中鐵建土工材料制造有限公司，河北 衡水 053000）

高聚物改性瀝青防水卷材熱熔鋪貼前后性能研究

曾三海1，比干旭桄1，夏冰1，馬玉鳳2

（1.湖北工業(yè)大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430068；
2.衡水中鐵建土工材料制造有限公司，河北 衡水 053000）

介紹目前國內(nèi)路橋中使用的高聚物改性瀝青防水卷材及其施工工藝，分析了熱熔鋪貼前后改性瀝青防水卷材的技術(shù)性能以及加熱前后的性能變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，高聚物改性瀝青防水卷材經(jīng)過熱熔鋪貼后，其在耐熱性試驗(yàn)中，加熱面下滑嚴(yán)重并有滴落現(xiàn)象；在低溫試驗(yàn)（-30℃）條件下，加熱面彎折時(shí)有非常嚴(yán)重裂縫，在-20℃時(shí)，加熱面彎折時(shí)有明顯裂縫；拉伸強(qiáng)度略有提高，但延伸率下降。通過對比生產(chǎn)線防水卷材和現(xiàn)場制備卷材的性能，從而得到了現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材的優(yōu)越性。

高聚物改性瀝青防水卷材；熱熔鋪貼；技術(shù)性能

0 前言

高聚物改性瀝青防水卷材是以合成高分子聚合物改性瀝青為涂蓋層，纖維織物或纖維氈為胎體，粉狀、粒狀、片狀或薄膜材料為覆面材料制成的可卷曲片狀材料[1]。高聚物改性瀝青防水卷材主要包括SBS改性瀝青防水卷材、APP改性瀝青防水卷材、自粘改性瀝青防水卷材以及其它改性瀝青防水卷材[2]。

目前，高聚物改性瀝青防水卷材主要采用熱熔法和冷粘法施工。在實(shí)際施工中，基本使用熱熔法施工。因?yàn)闊崛鄯ㄊ┕ざ酁槿斯な┕?，存在以下缺陷?/p>

（1）易受到人為因素影響；

（2）耗能多，加熱系統(tǒng)大都采用噴燈，熱量流失較多；

（3）防水卷材加熱不均勻，導(dǎo)致卷材厚度不均以及粘結(jié)性能下降；

（4）滾壓不嚴(yán)，導(dǎo)致粘結(jié)力下降。

本文以聚酯胎高聚物改性瀝青防水卷材為研究對象，研究改性瀝青防水卷材在熱熔施工前后卷材的性能變化，為現(xiàn)場制備高聚物改性瀝青卷材提供研究基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)

1.1 主要原材料

（1）高聚物改性瀝青防水卷材：衡水中鐵建有限公司生產(chǎn)，其主要物理性能見表1。

表1 SBS改性瀝青防水卷材的物理性能

（2）生產(chǎn)線改性瀝青膠料：膠料生產(chǎn)配合比見表2；膠料使用100#瀝青，其技術(shù)性能見表3。

表2 膠料生產(chǎn)配合比 %

表3 100#瀝青技術(shù)性能

（3）250-浸油聚酯胎基：其技術(shù)性能指標(biāo)見表4，該聚酯胎基由石家莊市金柳無紡布有限公司生產(chǎn)。

表4 250-浸油聚酯胎基質(zhì)量指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)儀器和設(shè)備

汽油噴燈；微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，CMT4104；5 L砂漿程控?cái)嚢铏C(jī)；多功能低溫檢測儀，DHF-082；電熱鼓風(fēng)干燥箱，101-A；標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱，YH-40B型。

1.3 卷材施工工藝

生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材采用熱熔法鋪貼于基層上面；現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材通過機(jī)械二次加熱改性瀝青膠料，同時(shí)與浸油聚酯胎直接鋪設(shè)于基層上面。

2 結(jié)果及分析

2.1 厚度變化

厚度參照GB/T 328.4—2007《瀝青防水卷材厚度、單位面積質(zhì)量》進(jìn)行測試，卷材厚度的測量為試樣卷材寬度方向平均測量10個(gè)點(diǎn)，取平均值為整卷材料的厚度，精確到0.01 mm。

生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材設(shè)計(jì)厚度為4.5 mm，其中上涂層1mm、中間層浸油聚酯胎基2mm、下涂層1.5mm。通過試驗(yàn)測試生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材加熱前后的厚度變化見圖1。

圖1 卷材加熱前后厚度變化

由圖1可見，生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材在加熱過程中，卷材厚度減小，平均約0.24 mm，表面砂明顯融入了高聚物改性瀝青中，卷材沒有延伸的跡象。

2.2 高低溫性能變化

耐熱性參照GB/T 328.11—2007《瀝青防水卷材 耐熱性》進(jìn)行測試：截取100 mm×50 mm的試件在115℃的溫度下垂直懸掛在烘箱中。在1 h后測量試件兩面涂蓋層相對于胎體的位移。平均位移超過2.0 mm為不合格。

低溫柔性參照GB/T 328.14—2007《瀝青防水卷材 低溫柔性》進(jìn)行測試：截取125 mm×25 mm的試件在上表面和下表面分別繞浸在-30℃的冷凍液中的機(jī)械彎折裝置上彎曲180°的狀態(tài)下2 h。彎曲后，檢查試件涂蓋層存在的裂紋。

生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材在高低溫實(shí)驗(yàn)中性能很穩(wěn)定，高溫?zé)o流淌、滴落，低溫?zé)o裂縫。

生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材用現(xiàn)場施工汽油噴燈加熱后的耐熱性試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 加熱前后改性瀝青防水卷材耐熱性試驗(yàn)結(jié)果

由圖2（b）可見，經(jīng)噴燈加熱后，卷材加熱面下滑嚴(yán)重，并有滴落現(xiàn)象。

在-30℃低溫實(shí)驗(yàn)中，加熱面彎折有非常嚴(yán)重裂縫，在-20℃時(shí)，加熱面彎折有明顯裂縫。出現(xiàn)高低溫性能下降的原因可能是改性瀝青防水卷材在熱熔鋪貼工程中，加熱面瀝青組分中油份揮發(fā)引起的。

2.3 最大拉力以及延伸率的變化

最大拉力及延伸率參照GB/T 328.8—2007《瀝青防水卷材 拉伸性能》進(jìn)行測試：試件以恒定的速度拉伸至斷裂。連續(xù)記錄實(shí)驗(yàn)中拉力和對應(yīng)的長度變化。

2.3.1 加熱前后生產(chǎn)線卷材和現(xiàn)場制備卷材

最大拉力對比（見圖3）

圖3 加熱前后生產(chǎn)線卷材與現(xiàn)場制備卷材的最大拉力

由圖3可以發(fā)現(xiàn)：（1）生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材在加熱前和加熱后其最大拉力基本沒什么變化；（2）現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材的最大拉力比生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材加熱前后的最大拉力要大，從而可以確定現(xiàn)場制備防水卷材在拉力方面比生產(chǎn)線防水卷材更優(yōu)越。

2.3.2 加熱前后生產(chǎn)線卷材和現(xiàn)場制備卷材

在最大拉力時(shí)的延伸率對比（見圖4）

圖4 加熱前后生產(chǎn)線卷材與現(xiàn)場制備卷材延伸率

由圖4可以發(fā)現(xiàn)：（1）生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材加熱后與加熱前相比延伸率受到了較大影響，加熱后卷材的延伸率嚴(yán)重降低；（2）現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材延伸率與加熱前生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材延伸率基本相同，比加熱后的卷材延伸率要大。從而可以得出鋪貼好的卷材，現(xiàn)場制備卷材的延伸率比熱熔鋪貼后的生產(chǎn)線卷材延伸率要大。

2.4 生產(chǎn)線卷材與現(xiàn)場制備卷材粘結(jié)力對比

粘結(jié)力參照TB/T 2965—2011附錄A進(jìn)行測試：將試樣分別夾在拉力試驗(yàn)機(jī)上，夾持部位不能滑移，開動試驗(yàn)機(jī)，以（100±10）mm/min的速度進(jìn)行剝離試驗(yàn)，剝離力以拉伸過程中的平均力值表示。基層為40 mm×40 mm×160 mm水泥塊，將生產(chǎn)線卷材熱熔后和現(xiàn)場制備卷材分別鋪設(shè)于水泥塊40 mm×160 mm表面，各5塊。剝離長度為75 mm。

生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材與現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材粘結(jié)力的對比見圖5。

圖5 生產(chǎn)線卷材與現(xiàn)場制備卷材的粘結(jié)力

由圖5可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材比生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材粘結(jié)力更穩(wěn)定、更大。粘結(jié)力大可以提高防水層與基層的粘結(jié)強(qiáng)度，從而使得現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材的防水能力比生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材要好。

2.5 現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材厚度的設(shè)計(jì)

上涂層1 mm膠料，中間層浸油聚酯胎2 mm，下涂層2 mm膠料。厚度控制由機(jī)械設(shè)備完成，以保證卷材厚度的穩(wěn)定性。

完美的偏胎基設(shè)計(jì)：上涂層1 mm，胎基厚度2 mm，下涂層2 mm。胎基以及下涂層的厚度穩(wěn)定性可以滿足防水層的厚度，且滿足防水需求。下涂層厚度2 mm，有足夠的改性瀝青可以融化，填平基面較大的坑洼，減少空鼓的產(chǎn)生，增強(qiáng)了與基面的粘結(jié)力。防水材料上涂層厚度1 mm，和瀝青路面之間不會產(chǎn)生滑動層，鋪設(shè)瀝青路面材料時(shí)呈膏狀熱熔，只有很少的改性瀝青進(jìn)入橋面材料中，不會產(chǎn)生穿透，不影響橋面材料的強(qiáng)度，并且與路面結(jié)合好。

從上面不難看出，現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材在厚度穩(wěn)定性和均勻性方面比加熱后鋪貼在基層上的改性瀝青防水卷材更好。

2.6 現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材高低溫性能

現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材在耐熱性試驗(yàn)（115℃）中性能很穩(wěn)定，無流淌、滴落，在低溫實(shí)驗(yàn)-30℃時(shí)，無裂縫。

該生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材采用的熱熔鋪貼工藝，當(dāng)熱熔后其高低溫都受到了很大的影響。而現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材在施工工藝改進(jìn)后，避免了熱熔后的性能影響，從而使得防水卷材更適應(yīng)環(huán)境的變化和其高低溫性能的提高。

3 結(jié)語

就目前的改性瀝青防水卷材的施工工藝的缺陷，現(xiàn)場制備的改性瀝青防水卷材對其進(jìn)行了一些改進(jìn)，使得改性瀝青防水卷材的性能更加的優(yōu)越。優(yōu)越性主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材使用機(jī)械施工，在厚度方面比生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材更均勻，表面更平整，對后面路橋的上下鋪裝層施工帶來方便。

（2）現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材在鋪設(shè)好后，其高低溫性能比生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材鋪貼好后的性能更加優(yōu)越，使得現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，對上下鋪裝層環(huán)境的適應(yīng)能力也更加好，同時(shí)也大大提高了卷材的抗腐蝕性。

（3）現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材在鋪設(shè)好后，其抗拉能力以及延伸率比生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材鋪貼后更加優(yōu)秀，使得在基底發(fā)生龜裂及溫度下降的情況下適應(yīng)性更加優(yōu)良，也對路橋耐久性的提高起到了決定性的作用。

（4）現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材比生產(chǎn)線改性瀝青防水卷材對于基層的粘結(jié)力更加穩(wěn)定、牢固，使得路橋防水系統(tǒng)的防水性更加優(yōu)良同時(shí)也提高了路橋的耐久性。

但是在現(xiàn)場制備改性瀝青防水卷材的過程中，對于施工機(jī)械的要求也是非常嚴(yán)格的。在施工機(jī)械方面，有待相關(guān)人士的研發(fā)。

[1]李軍偉.聚合物改性瀝青防水卷材情況簡介[J].石油瀝青，2005，19（2）：54-57.

[2] 王翠芬.高聚物改性瀝青防水卷材應(yīng)用技術(shù)[J].建筑工人，2007 （1）：4-8.

Research on the performance before and after melt paving of polymer modified bitumen waterproofing membrane

ZENG Sanhai1，BIGAN Xuguang1，XIA Bing1，MA Yufeng2
（1.School of Civil Engineering and Architecture，Hubei University of Technology，Wuhan 430068，Hubei，China；
2.Hengshui China Railway Construction Earthwork Material Manufacturing Company，Hengshui 053000，Hebei，China）

Describes the high polymer modified bituminous waterproof sheet and the its construction process currently used in road and bridge construction in our country，the technical performance of modified asphalt waterproofing membrane before and after melt paving,and the performance change before and after heating were analyzed.Research shows that，after hot melt paving,the high polymer modified asphalt waterproofing sheet has serious slide heating surface and dripping phenomenon in the high temperature experiment；in the experiment at low temperature-30℃ under the experimental conditions，there is serious crack during heating surface bending，at-20℃，there is obvious crack during heating surface bending；the tensile strength increased slightly，but the tensile rate decreased.By comparing the production line produced waterproof material and on-site prepared waterproof material,the superiority of site prepared modified asphalt waterproofing membrane was obtained.

high polymer modified asphalt waterproofing membrane，melt paving，technical performance

TU57+3

A

1001-702X（2015）04-0055-04

湖北省橋梁安全監(jiān)控技術(shù)及裝備工程技術(shù)研究中心資助

2014-04-26

曾三海，男，1963年生，湖北仙桃人，教授，主要從事瀝青改性以及膠凝材料的研究。