彈性體改性瀝青防水卷材的性能及應(yīng)用技術(shù)

龔建國(guó) 聶 芹 柯昌銀

(江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330095)

0 前言

建筑防水材料就像建筑物的外衣，保護(hù)著建筑物免受陽(yáng)光和雨水的侵蝕，是保護(hù)建筑安全和使用壽命的必不可少的一類建筑材料。世界各國(guó)非常重視防水材料的開(kāi)發(fā)，其中高聚物改性瀝青防水卷材為應(yīng)用最廣泛的新型建筑防水卷材。高聚物改性瀝青防水卷材主要有彈性體(SBS)改性瀝青防水卷材、熱塑性APP改性瀝青防水卷材和橡塑共混改性瀝青防水卷材三大類，目前SBS改性瀝青防水卷材使用最為普遍。這是因?yàn)闊崴苄詮椥泽wSBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，同時(shí)兼具塑料特性的硬段和橡膠特性的軟段性能，使得彈性體改性瀝青防水卷材的性能優(yōu)異，主要具有如下特性：力學(xué)性能良好、耐高低溫性能良好、抗?jié)B透能力良好、易于施工等。

1 彈性體改性瀝青防水卷材組成及生產(chǎn)工藝

1.1 卷材組成

彈性體改性瀝青防水卷材以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)熱塑性彈性體為改性劑，以聚酯胎基布、玻纖氈織物等為加強(qiáng)層，表面以聚乙烯膜(PE)、細(xì)砂(S)、礦物粒料(M)做隔離材料所制成的可以卷曲的片狀防水材料。其主要原材是由石油瀝青、SBS彈性體和胎基三部分組成。經(jīng)研究表明[1]SBS的用量為8%～15%時(shí)，瀝青和SBS兩相可以形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連續(xù)相，即“海-海結(jié)構(gòu)”，這時(shí)改性效果最好，既降低了瀝青的脆性，改善了瀝青的彈塑性、延伸性、耐老化性、耐低溫性能，又保持了SBS的高彈性。

1.2 卷材加工工藝

彈性體改性瀝青防水卷材性能不僅與原材料性能及配比有關(guān)，而且與生產(chǎn)工藝過(guò)程密切相關(guān)。主要經(jīng)過(guò)選材、配料、共溶、浸漬、復(fù)合成型、卷曲等工序加工制成。彈性體改性瀝青防水卷材的生產(chǎn)工藝如圖1，其生產(chǎn)工藝過(guò)程大致分兩道工藝過(guò)程：

圖1 彈性體改性瀝青防水卷材工藝流程[1]

(1)制膠。本工序包含兩個(gè)階段：第一階段為SBS改性瀝青形成二元產(chǎn)物階段[1]：SBS滲入瀝青后，SBS作為分散相，瀝青作為連續(xù)相，形成共混復(fù)相結(jié)構(gòu)體系。在SBS對(duì)瀝青改性的過(guò)程中，控制溫度為180～220oC，時(shí)間約為2小時(shí)，借助高溫和設(shè)備的機(jī)械研磨作用，瀝青中的油分與溶劑分子進(jìn)入彈性體SBS結(jié)構(gòu)內(nèi)部使其溶脹，形成二元產(chǎn)物；第二階段為配制SBS改性瀝青涂蓋料的三元產(chǎn)物階段[1]：SBS對(duì)瀝青的競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致原瀝青中瀝青膠粒的締合程度增加，此時(shí)SBS中的聚苯乙烯鏈段受高溫與研磨攪拌雙重作用下產(chǎn)生塑性流動(dòng)，而后SBS改性劑溶脹性能減弱，與瀝青的界面作用力下降，高分子微粒之間的相互作用增大，開(kāi)始流動(dòng)的聚苯乙烯鏈段對(duì)SBS中的聚丁二烯鏈段產(chǎn)生牽制和助溶作用，最終導(dǎo)致高分子SBS粘度降低與瀝青融為一體，相互搭接形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)的形成對(duì)瀝青分子的流動(dòng)、滑動(dòng)變形等起著約束作用。SBS改性瀝青基本性能的提高，使其防水卷材的耐熱度、強(qiáng)度上升，均源于SBS改性劑在瀝青中無(wú)分層和離析，溶脹后形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

(2)成型。在成型過(guò)程中，主要分為浸涂胎基、冷卻和撒砂、覆膜和輥壓四道工序[2]。在浸涂工藝中，首先保證胎基完全浸透，否則使用后會(huì)出現(xiàn)大面積分層現(xiàn)象，其次要控制膠質(zhì)厚度和胎基上下表面的均勻度，否則會(huì)出現(xiàn)“胎基跑偏”?！疤セ芷睍?huì)帶來(lái)耐高溫性能檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)流淌問(wèn)題，這是因?yàn)槟z質(zhì)少的一面在溫度加熱到一定程度時(shí)因膠少而提前被熔化；在冷卻過(guò)程要控制好溫度，直接影響后續(xù)工藝過(guò)程；最后輥壓成型時(shí)對(duì)卷材產(chǎn)品的補(bǔ)充和完善過(guò)程，需要留有足夠的輥壓場(chǎng)地和停留時(shí)間，否則將給成品帶來(lái)外觀質(zhì)量不佳的問(wèn)題。

2.彈性體改性瀝青防水卷材的性能分析

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的有效改進(jìn)，SBS改性瀝青防水卷材的性能和質(zhì)量有了很大提高。

(1)具有良好的抗拉強(qiáng)度和延伸性，能夠滿足基層變形。徐惠生等[3]研究發(fā)現(xiàn)SBS改性劑摻量達(dá)5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，改性瀝青基體內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在極大改善瀝青感溫性能的基礎(chǔ)上，亦可較大提高卷材的力學(xué)性能。

(2)具有良好的耐高低溫性能，90℃高溫不流淌，低溫-25℃檢測(cè)無(wú)裂紋。吳菊珍等[4]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)向SBS改性瀝青中添加單質(zhì)硫、聚硫或者含硫的交聯(lián)劑，使之發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，體系不容易發(fā)生離析現(xiàn)象，提高了瀝青的高低溫性能、彈性，而且還保持了良好的塑性。李志超等[5]研究發(fā)現(xiàn)層狀雙羥基復(fù)合金屬氫氧化物(LDHs)可顯著減小彈性體改性瀝青在紫外光和熱氧老化過(guò)程中軟化點(diǎn)的升高和低溫柔度的降低，有效提高彈性體改性瀝青的耐光熱老化性能，從而可延長(zhǎng)彈性體改性瀝青防水材料的使用壽命，提高了耐久性。

(3)長(zhǎng)纖維聚酯氈和無(wú)堿玻纖氈作為增強(qiáng)層，耐穿刺、耐撕裂，并具有良好的耐腐蝕性能，有效抵御來(lái)自上下表面的損傷和破壞，有利于提高工程質(zhì)量。接縫剝離強(qiáng)度是SBS改性瀝青防水卷材的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，GB/T 18242—2008《彈性體改性瀝青防水卷材》標(biāo)準(zhǔn)要求接縫剝離強(qiáng)度≥1.5N/mm，以確保產(chǎn)品的使用性能。胡全超等[6]研究表明機(jī)油用量為20%、SBS用量為4%時(shí)，SBS改性瀝青防水卷材接縫剝離強(qiáng)度可達(dá)到最佳值。

3 彈性體防水卷材的熱熔施工技術(shù)

3.1 工藝原理

熱熔工法是卷材自身的瀝青在熱狀態(tài)下粘結(jié)，粘結(jié)強(qiáng)度高且耐久，搭接邊或卷材末端溢出瀝青條，完全可以將接縫口及收頭部位封閉，從而保證接縫和收頭的密封，形成一個(gè)完整的封閉嚴(yán)密的整體卷材防水層系統(tǒng)。

3.2 防水系統(tǒng)配套材料

防水系統(tǒng)配套材料主要有基層處理劑、改性瀝青密封材料、附加防水層材料、背襯材料、隔離層、排水層和保護(hù)層。

3.3 施工工藝流程

彈性體改性瀝青防水卷材適用于中國(guó)南北不同的氣候條件，特別適合在北方寒冷的地區(qū)使用，可用于屋面、地下工程、隧道、屋面、水利工程等。圖2為地下室、屋面熱熔施工工藝圖：

圖2 彈性體改性瀝青防水卷材熱熔施工工藝流程

3.4 施工要點(diǎn)

基層處理：先將表面清潔，基層應(yīng)堅(jiān)實(shí)、平整、干凈；應(yīng)均勻涂刷基層處理劑，要求不露底和漏涂；表面干燥后方可鋪貼卷材。

附加層施工：陰陽(yáng)角、管根、檐溝、變形縫等部位應(yīng)做附加層處理，將預(yù)先裁剪好尺寸、形狀的卷材鋪貼于基層。

大面施工：將卷材打開(kāi)釋放應(yīng)力，根據(jù)平面彈線位置先將卷材進(jìn)行平鋪；采用熱熔工具烘烤卷材的下表面及基層表面，使卷材表面的瀝青發(fā)亮至熔融狀態(tài)時(shí)，邊烘烤邊滾鋪卷材，然后用壓輥滾壓，使其與基層粘接牢固。

搭接處理：卷材的搭接寬度應(yīng)為100mm，卷材搭接區(qū)應(yīng)單獨(dú)封邊，同樣采用熱熔的方法進(jìn)行施工，上下卷材搭接處以溢出熱熔的改性瀝青為度，寬度約為3-5mm且均勻順直。

閉水實(shí)驗(yàn)：按施工方案要求進(jìn)行閉水實(shí)驗(yàn)。

保護(hù)隔離層施工：防水層外表面均應(yīng)按相關(guān)規(guī)范或設(shè)計(jì)要求設(shè)置保護(hù)層。

4 結(jié)論

雖然SBS改性瀝青防水卷材性能優(yōu)良，成型工藝簡(jiǎn)單，具有廣泛的應(yīng)用前景[7]，但仍存在熱熔施工造成的環(huán)境污染問(wèn)題[8]。熱熔法施工工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、粘接牢固、密封性好，這是其得到廣泛應(yīng)用的原因，但是SBS改性瀝青防水卷材在熱熔法施工過(guò)程中產(chǎn)生大量的有毒氣體，不僅對(duì)施工人員的身體健康有很大的危害，而且也給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染，而目前自粘性防水卷材沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，所以應(yīng)大力發(fā)展自粘性SBS改性瀝青防水卷材，將其應(yīng)用于各種建筑防水場(chǎng)所。