防水卷材研究進展及其使用情況

文/田 益 李宏偉 張 超 袁 瑞 李曉楚 梅 選 劉 釗 高周周

（1.雨中情防水技術集團股份有限公司；2.長安大學材料科學與工程學院）

隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，修筑的公路和橋梁隧道逐年增加。為避免資源浪費，延長基礎設施的使用年限，對公路、橋梁隧道和建筑屋面的防水功能的要求也越來越嚴格。在路橋結(jié)構(gòu)或建筑屋面設置一層柔性防水侵蝕層用來有效阻隔雨水的滲入成為主流方法。防水卷材因其施工方便、所需工期短、施工無污染等特點，成為一種常用的柔性防水層材料，防水卷材的相關技術也得以迅速發(fā)展。目前市面上應用最廣的兩類防水卷材為SBS改性瀝青防水卷材和APP 改性瀝青防水卷材，但研究發(fā)現(xiàn)這兩種卷材制作成本較高，限制了其在建筑屋面和地下防水工程中的應用和推廣。從技術水平上看，國內(nèi)的發(fā)展逐漸接近國際先進水平，部分領域處于全球前列，但整體水平仍然與發(fā)達國家有差距。本文總結(jié)了國內(nèi)外防水卷材的研究現(xiàn)狀和使用情況，希望能夠通過借鑒國外相關經(jīng)驗，瞄準市場需求，促進產(chǎn)品向系統(tǒng)化、功能化發(fā)展，并不斷完善施工工藝，進一步推動我國防水卷材相關技術的進步。

一、國外防水卷材使用現(xiàn)狀

1.歐洲國家

歐洲國家所使用的建筑防水材料主要包括改性瀝青防水卷材、單層聚合物卷材和氧化瀝青油氈三種。目前市面上以改性瀝青防水卷材應用范圍最廣，單層聚合物防水卷材的市場占有率也在逐年增加，氧化瀝青油氈的市場占有率則呈減少趨勢。其中，SBS 改性瀝青防水卷材在歐洲的市場占有率已經(jīng)超過APP 改性瀝青防水卷材和氧化瀝青防水卷材的市場占有率。其雖然其制作成本較高，但使用壽命長、防水效果優(yōu)異，受到市場歡迎。

2011 年歐洲的改性瀝青防水卷材市場總量約為9.5億平方米，與2008 年的市場總量相比下降了約12%。預計至2022 年歐洲的改性瀝青防水卷材市場總量為10.2億平方米，比2011 年的市場總量增長約7%。SBS 改性瀝青防水卷材在北歐的市場占有率較高，APP 改性瀝青防水卷材在南歐市場占有率較高。在歐洲，改性瀝青防水卷材的使用壽命達30 年的約占85%，高分子卷材的使用壽命為15 年的約占15%。改性瀝青防水卷材的施工鋪筑方法主要為熱熔法，但是在施工過程中易引發(fā)火災，存在很大的安全隱患。

2011 年歐洲的單層高分子聚合物防水卷材市場總量約為3.91 億平方米，與2008 年市場總量相比下降了約7%，預計至2022 年歐洲的單層高分子聚合物防水卷材市場總量為5 億平方米。PVC 防水卷材的市場占有量處于主導地位，1998 年單層高分子聚合物防水卷材的鋪設面積約為3700 萬平方米，其中PVC 防水卷材的鋪設面積約占59%。歐洲單層高分子聚合物防水卷材主要包括PVC、EPDM、ECB 等，但是研究發(fā)現(xiàn)EPDM防水卷材施工過程中接縫比較困難，不能夠廣泛應用。隨著聚烯烴相關技術的發(fā)展和進步，TPO 單層防水卷材以其優(yōu)異的性能逐漸占有了市場。

2.日本

日本所使用的防水卷材主要是氧化瀝青疊層油氈，此類瀝青油氈在施工過程中一般鋪筑三層，底層采用紙?zhí)ビ蜌?，上兩層均采用合成纖維（聚酯和尼龍?zhí)值龋Ｈ毡镜姆浪聿囊詥螌痈叻肿泳酆衔锓浪聿臑橹?，近幾年來PVC 防水卷材逐漸占據(jù)領先地位，但改性瀝青油氈市場占有率反呈下降趨勢。2000 年日本的防水卷材總產(chǎn)量為1873 萬平方米，其中硫化橡膠防水卷材約占53.5%，非硫化橡膠防水卷材約占0.66%，PVC 防水卷材和EVA 防水卷材約占38.94%，改性瀝青防水卷材約占1.27%，TPE 防水卷材約占5.61%。

3.美國

美國起初和歐洲很多國家一樣，采用瀝青油氈疊層鋪筑來起到防水的作用。隨著高分子材料技術的快速發(fā)展，單層高分子防水卷材逐漸成為美國主要的屋面防水卷材。傳統(tǒng)的氧化瀝青疊層油氈的防水材料的市場占有率不如高分子防水卷材和改性瀝青防水卷材，但是通過產(chǎn)品質(zhì)量和施工技術的改進和創(chuàng)新，在市場中仍占據(jù)一定比例。

調(diào)研結(jié)果顯示，2008 年以瀝青疊層油氈作為防水材料的建筑約占總建筑的12%，以EPDM防水卷材作為防水材料的建筑約占總建筑的28%，以PVC 防水卷材作為防水措施的建筑約占總建筑的8%，以TPO 防水卷材作為防水措施的建筑約占總建筑的21%，以SBS 和APP 改性瀝青防水卷材作為防水措施的建筑約占總建筑的14%。

二、國內(nèi)防水卷材使用情況

我國防水材料起步較晚，但在吸取其他國家的經(jīng)驗的情況下發(fā)展迅速。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，逐漸形成了瀝青及改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料和剛性止水材料共五大類材料幾百個品種。目前我國建筑防水行業(yè)仍然主要采取改性瀝青防水卷材作為防水材料，占據(jù)我國所使用防水材料總量的80%，合成高分子防水卷材約占總量的10%，防水涂料及其他防水材料約占總量的10%。

我國1950 年初使用瀝青紙?zhí)ビ蜌郑ㄒ韵潞喎Q油氈），到1958 年時油氈的年產(chǎn)量高達1.9 億平方米，改革開放前，油氈年產(chǎn)量已經(jīng)達到5.3 億平方米。改革開放后，我國石油工業(yè)和建筑行業(yè)迅速發(fā)展，到1995 年，油氈的年產(chǎn)量已達12.2 億平方米。由于油氈在施工鋪設的過程中會造成環(huán)境污染，現(xiàn)在已明令禁止生產(chǎn)油氈。目前我國高聚物改性瀝青防水卷材的施工工藝基本上采用國外常用的熱熔施工法和瀝青瑪蹄脂冷粘法。

三、國內(nèi)外防水卷材研究現(xiàn)狀

改性瀝青防水卷材主要可分為彈性體改性瀝青防水卷材（SBS）、塑性體改性瀝青防水卷材（APP）、自黏改性瀝青防水卷材、其他改性瀝青防水卷材四種類型。高源研究了以PU 和SBS 為改性劑制作防水卷材的工藝，并由此探究了聚氨酯摻量和芳烴油摻量等對防水卷材路用性能的影響。王治等研究發(fā)現(xiàn)，隨著SBR 摻量的增大會導致自黏聚合物改性瀝青的低溫柔性升高，使其黏性維持時間延長，接縫剝離強度增大，可以通過增加SBR 摻量來充分改善防水卷材的黏結(jié)性能。崔樹亮對不同種類的SBS 改性瀝青防水卷材技術性能進行分析，研究發(fā)現(xiàn)SBS7301 的旋轉(zhuǎn)黏度較低，SBS4303 低溫柔性較差，SBS 7301 接縫剝離強度較好。趙志文根據(jù)內(nèi)蒙古寒冷地區(qū)的氣候特點，研究制備出了寒冷地區(qū)專用電氣石負離子粉/SBS 復合改性瀝青防水卷材。其具有優(yōu)良的拉伸性能、低溫柔性等。孫艷芳等以SBS 和APP 為改性劑制備SBS/APP 復合改性瀝青防水卷材，通過改變SBS 及APP的摻量，試驗得出其對各項性能的影響，并由此得到SBS/APP 復合改性瀝青防水卷材的最佳試驗配方。葛洋洋等對兩種不同類型的SBS 改性瀝青防水卷材采用了人工加速式的老化方法，并研究其性能與人工老化措施之間的關系，以及三種人工加速老化方式的實際老化效果。觀姍姍等深入地研究了TPO 防水卷材（熱塑性聚烯烴類防水卷材）的微觀結(jié)構(gòu)與熱老化性能之間的關系，結(jié)果表明TPO 本身的各種微觀結(jié)構(gòu)以及助劑所造成結(jié)構(gòu)的差異對TPO 防水卷材的熱老化性能有很大的影響。朱廣河將SBS 改性瀝青和內(nèi)蒙古巖瀝青共混改性，通過高速剪切機制備得到巖瀝青/SBS 復合改性瀝青防水卷材，并研究該復合改性瀝青防水卷材的抗氯離子滲透性能及耐久性等。

國外也有很多對改性瀝青防水卷材的研究。MAZZOTTA F 等提出了一種用于保護混凝土橋面的綠色防水卷材，它是由一個可回收的橡膠氈，夾在兩層SBS 改性瀝青之間制作而成，通過對其各項性能的測試確認其性能可以滿足相關規(guī)定。RUPAL A 等合成了一種新型的瀝青與聚氨酯添加劑組成的防水卷材，并對其力學性能進行探討。

這些調(diào)研表明，國內(nèi)外對于高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材的研究已經(jīng)非常全面，我國可根據(jù)現(xiàn)有研究對國內(nèi)的防水卷材進行技術改革以提高其在國際市場的影響力。

四、國內(nèi)外差距及建議

1.國內(nèi)產(chǎn)品的差距

防水卷材在我國的發(fā)展很慢，近幾年該類型產(chǎn)品的質(zhì)量和現(xiàn)場的施工技術提高不多，導致我國建筑屋面和地下防水工程等不盡如人意。疊層油氈屋面最開始采用三層鋪設，利用熱熔瀝青作為其中的黏結(jié)劑。有關部門調(diào)研顯示，此種油氈的平均使用壽命可達23 年，后來為了施工方便改為兩層鋪設，導致其使用壽命大幅度降低。加上熱熔瀝青施工過程中會散發(fā)煙霧而導致環(huán)境污染的問題無法得到妥善解決，市面上該材料的使用量劇減。而日本疊層瀝青屋面材料和施工技術都在不斷改善，煙霧問題等得到了解決，所以疊層瀝青油氈仍然是日本目前最信賴的防水措施。

防水卷材相關技術經(jīng)過三十余年的發(fā)展，我國的SBS 改性瀝青防水卷材年產(chǎn)量已高居世界第一，年銷售量達幾十億平方米。熱黏瀝青施工技術由于缺乏對溫度的調(diào)控所以施工過程中易引發(fā)火災，在國內(nèi)已被禁用，而國外能夠很好地解決著火和煙霧的問題，應借鑒國外的經(jīng)驗。改性瀝青防水卷材是由疊層瀝青防水卷材發(fā)展而來的，國外起初單、雙層都使用，實踐顯示單層不能夠滿足需要，現(xiàn)在國外一些國家已經(jīng)改為雙層防水。此外，我國的SBS 改性瀝青防水卷材在短時間內(nèi)發(fā)展很快，但是市面上充斥著大量假冒偽劣產(chǎn)品，這不僅影響了市場的運作，還會阻礙防水卷材相關技術的發(fā)展。通過比較國外的同類型產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)我國SBS 改性瀝青防水卷材的質(zhì)量和國外同類型產(chǎn)品相比有一定差距，其原因主要是部分廠商為了降低成本，減少SBS 摻量，選擇低標號的瀝青，以廢膠粉替代SBS 或者用廢機油溶解廢膠粉，導致產(chǎn)品質(zhì)量不高。

2.根據(jù)國外經(jīng)驗提出的建議

（1）相關單位應加強監(jiān)管，從生產(chǎn)和銷售兩個環(huán)節(jié)打擊防水卷材行業(yè)中的假冒偽劣產(chǎn)品。

（2）針對防水卷材單層鋪設問題，建議借鑒國外經(jīng)驗改為雙層鋪設，延長SBS 改性瀝青防水卷材使用壽命。

（3）明令禁止用廢膠粉代替SBS 和用廢機油溶解廢膠粉的行為，調(diào)整SBS 添加量改善其效果。

（4）制備過程中選擇標號較大的基質(zhì)瀝青以達到更好的改性效果。