水酸堿度對聚合物改性瀝青涂料防水性能的影響

張光明

(泰安市質(zhì)量技術(shù)檢驗(yàn)檢測研究院，山東 泰安 271000)

對于建筑物地下結(jié)構(gòu)的防水通常采用塑料、橡膠、地下室儲(chǔ)槽板、瀝青涂層，以及厚度在3mm～5mm的聚合物改性瀝青防水涂層。瀝青防水涂料主要由陰離子或陽離子瀝青乳液、塑料和填料組成。填料有聚苯乙烯顆粒、橡膠顆?；虻V物填料等，它們可以分離氧氣，防止輕質(zhì)瀝青組分的揮發(fā)，從而提高瀝青的耐老化性，提高改性瀝青涂料的使用壽命。聚合物改性瀝青由瀝青和一種或多種聚合物的機(jī)械混合或化學(xué)反應(yīng)得到。目前關(guān)于聚合物改性瀝青防水涂料長期耐水的研究還很少。

本研究選用三種不同pH值的水，pH值為7的軟化水，pH值為7.5的典型自來水以及pH值為4.5的水，考察聚合物改性瀝青厚涂層的吸水率隨水pH值的變化，評估聚合物改性瀝青厚涂料的防水性能。

1 實(shí)驗(yàn)用原材料

選用兩個(gè)雙組分樣品A、B和一個(gè)單組C份樣品，性質(zhì)如下：

樣品A-瀝青、塑料和填料，其中含聚苯乙烯填料。瀝青乳液∶粉末組分=5∶1，非揮發(fā)性成分68%，水28%，礦物成分密度1.20～1.35g/cm3，液體pH 8.57， 密度0.5～0.68g/cm3。涂層平均厚度4.45mm。

樣品B-無溶劑防水涂料、瀝青固含量1.45%、液體組分中的水33%，液體pH 9.56，瀝青乳液∶粉末組分=3∶1。涂層平均厚度3.86mm。

樣品C-單組份防水涂料，含聚苯乙烯填料，礦物含量18.4%，含水量31%，液體pH 7.3，涂層平均厚度4.72mm。

去離子水、硝酸、液體蠟、pH計(jì)、電子天平等。

2 測試方法

(1)吸水率實(shí)驗(yàn)。樣品在相對濕度為60%，23±2℃條件養(yǎng)護(hù)30d。樣品的尺寸為50 mm×50 mm，厚度如原材料中介紹。一組樣品的邊緣涂抹液體蠟保護(hù)，其余三組樣品的邊緣不涂抹，繼續(xù)在濕度為60%，23±2℃條件下養(yǎng)護(hù)24h。將樣品侵入23±2℃水浴中，浸泡24h。實(shí)驗(yàn)組分別為：a組-pH值為7.0的軟化水， b組-pH值為7.5的自來水，c組-pH值為4的水(無液體蠟防護(hù))，d組-pH值為4的水(邊緣涂蠟保護(hù))。采用電位測量法測定溶液的pH值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為五次實(shí)驗(yàn)平均值。吸水率計(jì)算如公式 (1)：

X=(M2-M1)/M1×100%

(1)

X-吸水率，%;M1-浸泡前樣品重量，g;M2-浸泡后樣品重量，g。

(2)防水實(shí)驗(yàn)?；炷粱w表面涂蓋乳化瀝青，然后將涂料涂敷在混凝土基底上，厚度3cm，直徑20cm。選用pH值為7.0的軟化水作為試驗(yàn)用水。將樣品表面迎水7d，并施加0.2MPa壓力，樣品無透水后加壓到0.3MPa，此后每20h增加0.1MPa，直到無透水時(shí)記錄壓力值。其它過程參考《建筑防水卷材試驗(yàn)方法第10部分：瀝青和高分子防水卷材不透水性》(GB/T 328.10-2007)。每種樣品測試三次，測試結(jié)束后，切開樣品，觀察是否含水。防水實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對樣品進(jìn)行相應(yīng)的吸水率測試。

3 結(jié)果與討論

三種不同PH值水的測試結(jié)果如表1、表2、表3所示。防水性能測試后樣品吸水率測試結(jié)果如表4所示。

表1 pH=4.5測試結(jié)果

表2 pH=7.0測試結(jié)果

表3 pH=7.5測試結(jié)果

表4 加壓后防水涂層防水試驗(yàn)以及防水試驗(yàn)后涂層的吸水率測試結(jié)果。

圖1 不同涂層吸水值隨pH值變化趨勢

三種樣品在不同PH值水中的吸水率對比如圖1，可以看出，pH值為4.5(無液體蠟保護(hù)邊緣)和7的水會(huì)提高a、b兩種聚合物改性瀝青厚涂層吸水率。對于無液體蠟保護(hù)的單組份樣品c，在pH值為4.5、7、7.5的水中浸泡24h后，涂層吸水率不受PH影響。而有液體蠟保護(hù)切割邊緣時(shí)，吸水率顯著降低。說明對于含有聚苯乙烯填料的c樣品，涂層邊緣是否防護(hù)會(huì)對涂層吸水率有較大影響。此外，添加邊緣防護(hù)可以降低吸水率。對比兩種雙分組防水涂料和單組份涂料發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯顆粒填料的添加可以明顯降低吸水率，并且添加聚苯乙烯顆粒后，pH對吸水率影響的差異相對減小。雙組分聚合物改性瀝青厚涂層在微堿性水pH=7.5水中的吸水率明顯降低，pH值為4.5水中使用液體蠟防護(hù)也顯著下降。然而，無防護(hù)樣品在pH=4的水中的吸水率仍然更高。由此看見，水PH值是影響防水涂料使用壽命的重要因素。

此外還發(fā)現(xiàn)，樣品在浸泡前后，浸泡用水的pH值也發(fā)生變化，相對于單組份防水涂料，雙組分a、b防水涂料的PH增加較為明顯，這可能是因?yàn)闃悠吩媳旧韷A性更大，涂層中的堿性分子的滲出導(dǎo)致pH升高。所以涂料本身性質(zhì)會(huì)導(dǎo)致周圍水環(huán)境的污染變化。

上述結(jié)果表明聚合物改性瀝青厚涂層在pH=7的水中的吸水率顯著增加，本研究選用pH=7的水進(jìn)一步進(jìn)行了耐水性和耐水性測試后樣品的吸水性測試。該測試是加壓條件下進(jìn)行的。最終當(dāng)壓力為0.6MPa時(shí)，三種涂料不再有滲水出現(xiàn)。防水性試驗(yàn)后，對取下的涂層進(jìn)行吸水性測試(本樣品長時(shí)間暴漏在具有一定壓力的水中，無邊緣保護(hù))。該結(jié)果與浸泡24h實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果如圖2所示。

圖2 浸泡24h樣品和防水性測試后樣品吸水性對比

對比發(fā)現(xiàn)，對于雙組分聚合物改性瀝青防水涂料a和b，在連續(xù)加壓條件下，暴露在pH=7水中約288小時(shí)會(huì)導(dǎo)致涂層的吸水率下降，而單組分防水涂料略有升高。上述結(jié)果說明，僅僅將樣品完全浸入水中的方法來評估防水涂料的吸水率并不可靠，因?yàn)槲茨苷鎸?shí)反應(yīng)涂料的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。

4 結(jié) 語

本實(shí)驗(yàn)主要討論了水PH對防水涂料防水性能的影響。 研究發(fā)現(xiàn)水PH會(huì)嚴(yán)重影響聚合物改性瀝青防水涂料的防水性能。三種防水涂料在酸性介質(zhì)中的吸水率最大，防水性最差。適當(dāng)?shù)膲A性調(diào)節(jié)可以降低防水涂料的吸水率。 試驗(yàn)用水在浸泡前后的PH值升高，說明防水涂料在一定程度上會(huì)導(dǎo)致周圍環(huán)境的污染。 此外，聚苯乙烯顆粒填料的加入可以提高防水性能。通過防水性能測試后樣品的吸水性測試表明，在改變壓力的加壓條件下，吸水率測試的結(jié)果更加可靠。