改性劑對(duì)蠕變型改性瀝青防水涂料的性能影響研究

顏紅專 張雪潔 曾妮

（武昌工學(xué)院 武漢 430065）

1 引言

建筑防水問題一直是土木工程行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)，建筑及構(gòu)筑物的滲漏嚴(yán)重地危害著人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全，怎樣提高瀝青基防水涂料的性能成為了研究重點(diǎn)。目前，通過對(duì)提高瀝青基防水材料的性能的最有效的途徑之一就是往瀝青基材料里添加各種改性劑，并通過特殊的工藝來達(dá)到這一目的。目前改性瀝青技術(shù)的研究熱點(diǎn)和方向之一是活性共混改性瀝青技術(shù)，該技術(shù)分為兩類，一種是改性聚合物，引入可與瀝青反應(yīng)的官能團(tuán)，另一種是在瀝青與聚合物之間添加助劑發(fā)生交聯(lián)、接枝等化學(xué)反應(yīng)，該技術(shù)可以大大提高改性瀝青的性能，并通過化學(xué)改性提高其相容性，在國(guó)外已有多項(xiàng)專利，但在國(guó)內(nèi)其研究尚不成熟。改性瀝青在我國(guó)的發(fā)展起步比較晚，在20世紀(jì)60年代以前，主要使用煤瀝青和進(jìn)口原油提煉的瀝青。70年代末，有關(guān)單位聯(lián)合開展了在瀝青中加入廢橡膠粉的研究工作，并取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。90年代改性瀝青用于建筑防水工業(yè)以來，改性瀝青得到了較快的推廣和發(fā)展。改性技術(shù)顯著提高了瀝青基防水涂料的性能，改善了瀝青基涂料的低溫柔性、延伸率和對(duì)基層的附著性能，改善了瀝青基涂料的低溫柔性、延伸率和對(duì)基層的附著性能，使其具備全面綜合的防水性能，廣泛運(yùn)用至今。

經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展和探索，針對(duì)改性瀝青的改性劑種類已有多種，主要包括有：熱塑性橡膠類，如SBS、樹脂類，如PE、EVA、APP、橡膠類和礦物填充料類。因無機(jī)納米粒子因其與瀝青材料互補(bǔ)性較強(qiáng)，可較大改善瀝青高、低溫性能，近年來也成為了相關(guān)研究的熱點(diǎn)。大量的研究和實(shí)踐證明，在眾多改性劑中，SBS、APP（含APAO、APO）因其較好的改性性能和穩(wěn)定性而成為優(yōu)選的改性材料。20世紀(jì)80年代初，中國(guó)才開始利用SBS改性技術(shù)，后來這種技術(shù)得到了大力發(fā)展與廣泛應(yīng)用。

不同的改性劑由于其不同的特性，對(duì)改性瀝青的性能有不同的影響。眾多研究表明，SBS、膠粉、石棉反應(yīng)助劑等可以在一定范圍內(nèi)提高瀝青的性能，其次不同的加工條件也對(duì)改性瀝青的性能影響較大，其中溫度、時(shí)間和攪拌速度對(duì)改性過程的影響很顯著。蠕變型改性瀝青涂料的制備溫度不宜過低，應(yīng)視具體情況適當(dāng)提高。因此，制備工藝也需要根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2 蠕變型改性瀝青防水涂料試驗(yàn)

2.1 原材料及實(shí)驗(yàn)方案

（1）原材料

減三線油，SBS，瀝青，膠粉，礦粉，石蠟，硅烷偶聯(lián)劑等。

（2）實(shí)驗(yàn)器材

電動(dòng)攪拌器、電爐加熱器、變壓器，低溫冰箱、恒溫干燥箱、電子秤、拉力試驗(yàn)機(jī)等。還有一些實(shí)驗(yàn)輔助工具包括燒杯、反應(yīng)器具、紅外線測(cè)溫計(jì)、刮刀薄板、大理石板、隔離紙、玻璃片、坩堝鉗等。

（3）試驗(yàn)原理

本試驗(yàn)以瀝青為主要材料，通過添加SBS，膠粉，油，填料，助劑等在特定的化學(xué)物理工藝中使得改性聚合物、填料充分溶解于瀝青中，形成均質(zhì)體系，同時(shí)加入有增容、增粘、交聯(lián)及偶聯(lián)等具有催化作用的添加劑來對(duì)共混物進(jìn)行物理化學(xué)改性，最終制備出較好蠕變特性的瀝青基防水涂料，該涂料的粘結(jié)持粘能力強(qiáng)、基層抗變形及對(duì)基層的適應(yīng)性強(qiáng)、耐久性好。共混物內(nèi)部也將形成連續(xù)網(wǎng)狀體系，橡膠粉在高溫高速剪切作用下溶解膨脹于瀝青中，故能改善瀝青的溫度敏感性，改變?yōu)r青高溫流動(dòng)和低溫冷脆的缺陷，大大提高了瀝青的彈性和延展性等物理性能。同時(shí)，共混物內(nèi)部間的化學(xué)交聯(lián)等反應(yīng)會(huì)提升極性分子的含量，導(dǎo)致瀝青聚合物間的相容性增強(qiáng)，從而使得其結(jié)構(gòu)空間整體性相對(duì)穩(wěn)定，并大大提高瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度、內(nèi)聚力和穩(wěn)定性。

2.2 初始實(shí)驗(yàn)配方

在大量研讀文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)改性材料性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)機(jī)理，初始實(shí)驗(yàn)配合比如表1。

表1 初始試驗(yàn)配合比

通過若干組試驗(yàn)后得出：試件的溫度敏感性不太好，試件需要在很高的溫度下流動(dòng)性才好，在做高低溫測(cè)試時(shí)，當(dāng)高溫達(dá)到45℃左右就會(huì)流淌，溫度達(dá)到-15℃左右就會(huì)硬脆。其次，做了其他的粘結(jié)、蠕變性測(cè)試后發(fā)現(xiàn)試件的粘連性和彈性都不理想。經(jīng)分析，這些問題可能是由于以下幾個(gè)原因造成的：①橡膠粉、油料等摻量較多，橡膠粉沒有充分溶解，改性效果沒達(dá)到預(yù)定要求；②像增塑劑、增粘劑這樣的助劑含量又較少，從而使得試件粘彈性較差，抗裂性能不佳，耐久性也不是很好。故根據(jù)以上分析對(duì)應(yīng)調(diào)整配合比及工藝參數(shù)，適當(dāng)減少油性物質(zhì)及橡膠粉的含量，增加助劑的種類和含量來逐漸改善涂料的綜合性能，如表2。

表2 初步優(yōu)化方案時(shí)的試驗(yàn)配合比

調(diào)整方案后對(duì)所得試件進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)：流動(dòng)性有明顯改善，粘彈性有所提高，低溫性能也有所改善，但高溫性能和內(nèi)聚力仍然不佳。分析可知溶解膠粉的油料比例仍然較高，高于溶解需要，其次增加了增溶劑等也能改善流動(dòng)性，SBS的效果沒有達(dá)到預(yù)期狀態(tài)。故而再次在本方案基礎(chǔ)上進(jìn)行了調(diào)整，確定了優(yōu)化階段的試驗(yàn)配合比的范圍，如表3。

表3 優(yōu)化階段的試驗(yàn)配合比

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過多次調(diào)整后發(fā)現(xiàn)涂料的性能都有明顯的改善，因此在對(duì)蠕變型瀝青防水涂料的性能優(yōu)化階段，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整：①改性材料的調(diào)整；②攪拌工藝的調(diào)整，通過改變并增加助劑種類及含量，適當(dāng)增大攪拌速率、溫度等。同時(shí)試件測(cè)試同步進(jìn)行，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，最終得出主要性能優(yōu)化最佳實(shí)驗(yàn)配比如表4。

表4 蠕變型瀝青基防水涂料最佳配比

在此配合比基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蠕變型瀝青基防水涂料的防水性能較好，可滿足建筑物防水層不透水性要求，各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)均可達(dá)到較好的狀態(tài)。

3 總結(jié)

通過對(duì)蠕變型瀝青基防水材料的制備進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)10號(hào)瀝青和無機(jī)填料的添加能改善蠕變性瀝青基防水涂料的耐高溫性能，但是其抗裂性較差；膠粉和SBS可以有效改善涂料的低溫柔性及蠕變性能，而粘劑和增塑劑能很好地改善涂料的粘接性。在保持蠕變性瀝青防水涂料的主要性能的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化配方和工藝，最終使得其綜合性能達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用效果。