天然礦物膨潤土乳化瀝青研究與應(yīng)用

閆炳潤，趙述萍，付德珍，李 峰，杜 曉

（青島潤邦防水建材有限公司，山東 青島 266321）

1 概述

瀝青和水的表面張力差別很大，在常溫和高溫下都不會互相混溶。但是，瀝青加熱到160℃時(shí)經(jīng)高速離心、剪切等機(jī)械作用，可使其成為粒徑0.1～5 μm的微粒，并分散到含有表面活性劑的膨潤土乳化劑的水介質(zhì)中。由于膨潤土乳化劑能定向吸附在瀝青微粒表面，因而降低了水與瀝青的界面張力，使瀝青微粒能在水中形成穩(wěn)定的分散體系，這就是水包油的乳狀液。這種分散體系呈茶褐色，瀝青為分散相，水為連續(xù)相，常溫下具有良好的流動性。膨潤土具有吸咐性，因而有效減少了瀝青有機(jī)揮發(fā)物有害氣體的排放量。從某種意義上說，膨潤土乳化瀝青是用水加蒙脫石“稀釋”瀝青，因而改善了瀝青的流動性、安全性、抗老化性，從而使瀝青由油性轉(zhuǎn)變成水性環(huán)保型的多用途的防水防腐材料，如由青島潤邦防水建材有限公司研發(fā)的丁苯橡膠膨潤土厚質(zhì)乳化瀝青防水涂料（發(fā)明專利號：ZL 96 1 15671.6）就是其中一種天然礦物膨潤土乳化瀝青產(chǎn)品。

我國有著優(yōu)質(zhì)豐實(shí)的膨潤土資源，利用膨潤土乳化石油瀝青減少大氣污染，服務(wù)于建筑業(yè)防水防腐已被認(rèn)可。經(jīng)濟(jì)廉價(jià)的膨潤土與石油瀝青混配制成防水防腐材料，適用范圍廣泛，不但解決了石油瀝青熱熔或溶劑應(yīng)用的缺陷，而且經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，施工安全。

2 膨潤土乳化瀝青的用途

2.1 PR-1型膨潤土乳化瀝青防水涂料

膨潤土乳化瀝青添加丁苯膠乳制成屋面防水涂料，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《水乳型瀝青防水涂料》（JC/T 408—2005）標(biāo)準(zhǔn)要求。PR-1型膨潤土乳化瀝青防水涂料與玻纖布復(fù)合做成屋面防水材料，改變了傳統(tǒng)的三油兩氈屋面防水層的歷史時(shí)代。

1987年7月，青島潤邦防水建材有限公司的前身——膠州市第二化工廠，與同青島建材研究所共同承擔(dān)了青島市科委下達(dá)的“PR-1型膨潤土乳化瀝青防水涂料”項(xiàng)目的試生產(chǎn)任務(wù)，建立了一條乳化瀝青生產(chǎn)線，于1988年1月試產(chǎn)成功。根據(jù)《中華人民共和國大氣污染防治法》，1991年由青島市環(huán)保局、青島市建材局聯(lián)合發(fā)文（青島環(huán)局字（1991）第73號文）推廣該涂料。PR-1型膨潤土乳化瀝青防水涂料推廣應(yīng)用至今已經(jīng)有三十年，從屋面防水?dāng)U大到橋面防水的應(yīng)用，累計(jì)達(dá)十幾萬噸，市場由青島地區(qū)擴(kuò)展到全國各地，受到用戶的廣泛好評和設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可。該產(chǎn)品不但環(huán)保，且經(jīng)濟(jì)適用，成本低，廣泛應(yīng)用于屋面、地下、車庫、管道防水防腐等各項(xiàng)建筑工程。

2.2 JBS橋梁防水涂料

膨潤土乳化瀝青與水性膠乳復(fù)配制成JBS橋梁防水涂料。

2002年國家第一條高速公路同三高速青島段修建時(shí)，全程5個(gè)標(biāo)段橋梁全部選用了JBS橋梁防水涂料。青島段大小共計(jì)橋梁100余座，約12萬m2全部采用JBS橋梁防水涂料進(jìn)行防水處理，得到了同三高速青島段指揮部、業(yè)主、專家的認(rèn)可。同時(shí),各標(biāo)段建設(shè)單位——北京鑫暢路橋公司、中國治金集團(tuán)公司、中國路橋國際公司、山東交通工程公司、中鐵二局二公司等路橋建設(shè)公司，均給予了高度評價(jià)。

2003年潤邦公司與交通部公路科學(xué)研究所、北京交通大學(xué)聯(lián)合編寫了中華人民共和國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《路橋水性瀝青基防水涂料》（JT/T 535-2004）。JBS橋梁防水涂料成為該標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后被全國設(shè)計(jì)部門、業(yè)主部門采納，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展到全國各省市路橋建設(shè)中。圖1為JBS橋梁防水涂料施工圖。

圖1 JBS橋梁防水涂料施工圖

2.3 RBS PB道橋?qū)Ｓ梅浪苛?/h3>

膨潤土乳化瀝青與天然膠乳水性聚氨酯膠乳復(fù)配制成高標(biāo)準(zhǔn)RBS PB道橋?qū)Ｓ梅浪苛稀Ｔ摦a(chǎn)品無毒、無味、無環(huán)境污染，冷施工。其最主要的優(yōu)點(diǎn)是：改性瀝青中的橡膠所形成的高分子聚合物形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)而互相貫穿、交聯(lián)，使改性瀝青呈現(xiàn)出高聚物性能；涂膜干后，保持橡膠彈性，低溫柔性；抗剪切力強(qiáng)，能達(dá)到橋面經(jīng)受長期荷載而抗壓的要求。

由于膨潤土乳化瀝青不粘輪、破乳慢，因此在噴灑玻璃短纖維時(shí)不粘腳，但短纖維撒落到防水層表面時(shí)，能迅速破乳，瞬間黏結(jié)到防水層中，再噴涂一遍防水涂料，短纖維夾在了防水層中間，形成了抗硌破橋面防水層，不僅達(dá)到了《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ 139-2010）的要求，而且提高了橋面防水工程施工的進(jìn)度。

隨著國家高等級公路及城市道橋的快速發(fā)展，對橋面防水材料提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。2004年，由中國建材工業(yè)協(xié)會提出制定了《道橋用防水涂料》（JC/T 975-2005）（潤邦公司參與制定）,由國家發(fā)改展和改革委員會發(fā)布實(shí)施。RBS PB道橋用防水涂料各項(xiàng)指標(biāo)均勻符合該標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)已在全國高寒地區(qū)各大城市廣泛應(yīng)用。圖2為RBS PB道橋?qū)Ｓ梅浪苛鲜┕がF(xiàn)場。

圖2 RBS PB道橋?qū)Ｓ梅浪苛鲜┕がF(xiàn)場

2.4 環(huán)氧瀝青橋面防水涂料

膨潤土乳化瀝青與水性環(huán)氧樹脂配合可生產(chǎn)出不粘輪水性環(huán)氧瀝青橋面防水涂料。水性環(huán)氧樹脂乳液屬腔基固化型材料，粘度大，膨潤土乳化瀝青屬陽離子定向吸附材料，破乳時(shí)間慢，兩種材料按一定比例混配解決了環(huán)氧樹脂黏度大、粘車輪的缺點(diǎn)，也解決了膨潤土瀝青乳液黏結(jié)力差的缺陷，提高了防水層的耐高溫性能，滿足了《水泥混凝土橋面水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層施工技術(shù)規(guī)范》（DB32/T 2285-2012）要求。

2.5 JBS-C路面養(yǎng)護(hù)涂料

膨潤土乳化瀝青添加石腦油，可制成JBS-C路面養(yǎng)護(hù)涂料。因膨潤土乳化瀝青膨脹倍數(shù)大、懸浮性好，可添加礦物粒料或橡膠顆粒、爐渣等，不沉淀。做路面含砂霧封層，能使老化的瀝青路面再生、耐磨、防滑，可延長路面使用壽命3～5 a。該材料于2009年研制成功，并申請國家發(fā)明專利。專利名稱：非金屬礦物用于路面養(yǎng)護(hù)涂料的方法，發(fā)明專利號：ZL 2013 1 0057505.7。圖3為JBS-C路面養(yǎng)護(hù)涂料施工現(xiàn)場。

圖3 JBS-C路面養(yǎng)護(hù)涂料施工現(xiàn)場

3 結(jié)語

膨潤土乳化瀝青既能常溫施工，又能節(jié)約稀釋溶劑油及燃料，避免了使用熱瀝青作為防腐防水材料現(xiàn)場熬制時(shí)，瀝青中可揮發(fā)有機(jī)化合物逸出對環(huán)境所造成的污染及對現(xiàn)場施工作業(yè)人員的毒害。本文介紹的幾種膨潤土乳化瀝青產(chǎn)品，在全國被廣泛推廣應(yīng)用，技術(shù)成熟，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。