瀝青基防水涂料施工性能的影響因素研究及其理論計(jì)算

何俊鵬

（北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司，北京 100123）

0 前言

隨著地下室防水材料的發(fā)展，地下室防水施工工藝也日趨成熟。目前，地下室側(cè)墻一般采用涂卷復(fù)合的防水構(gòu)造，即先施工1.5mm厚瀝青基防水涂料，然后再進(jìn)行防水卷材的鋪貼[1]。這種施工工藝的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在2個方面：（1）增加了1道防水層，提高了系統(tǒng)防水等級；（2）封閉了基層的蜂窩孔洞，提高了防水卷材的滿粘率，降低了竄水風(fēng)險。但該防水構(gòu)造在立面施工時也存在以下問題：（1）瀝青基防水涂料在干固過程中存在一定程度的收縮，現(xiàn)場施工的厚度和遍數(shù)均依賴于工人的經(jīng)驗(yàn)，無法穩(wěn)定滿足干固后防水涂料厚度在1.5mm左右的要求，導(dǎo)致防水卷材鋪貼時會出現(xiàn)下滑剝落現(xiàn)象；（2）為了追求施工效率，現(xiàn)場施工時往往會增加單遍施工厚度，導(dǎo)致防水涂料在干固前出現(xiàn)流掛現(xiàn)象，影響防水涂料的防水效果和后續(xù)防水卷材的施工質(zhì)量[2]。因此，研究瀝青基防水涂料立面施工性能對指導(dǎo)工程施工和優(yōu)化施工工藝具有重要意義。

為此，本文以市場上主流的3款瀝青基高粘抗滑防水涂料為對象，研究動力黏度、固含量和干固質(zhì)量損失率對防水涂料噴涂施工性能、立面抗流掛性能和施工效率的影響。并結(jié)合防水涂料干濕密度和干固時間，計(jì)算了目前主流瀝青基高粘抗滑防水涂料產(chǎn)品在理想施工條件下的最快施工速度，得出了影響施工效率的最主要因素。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用雨虹BH2、科順抗滑、宏源抗滑（產(chǎn)品編號分別為1#、2#、3#）3種高粘抗滑瀝青防水涂料，主要力學(xué)性能如表1所示。

表1 高粘抗滑瀝青防水涂料的主要力學(xué)性能

由表1可以看出，3種高粘抗滑瀝青防水涂料的剝離強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度和斷裂伸長率差異不大，整體可視作同一力學(xué)性能指標(biāo)產(chǎn)品，在正常施工、養(yǎng)護(hù)和使用條件下，均具有良好的使用性能。

1.2 主要試驗(yàn)方法

（1）本試驗(yàn)依據(jù)GB/T 2794—2013《膠黏劑黏度的測定單圓筒旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法》對3種高粘抗滑瀝青防水涂料黏度進(jìn)行測試，依據(jù)GB 9264—1988《色漆流掛性測試方法》進(jìn)行抗流掛性能測試；依據(jù)GB/T 13354—1992《液態(tài)膠粘劑密度的測定方法重量杯法》對防水涂料的濕密度ρ濕進(jìn)行測試；依據(jù)GB/T16777—2008《建筑防水涂料試驗(yàn)方法》對防水涂料的固含量、表干時間t表和實(shí)干時間t實(shí)進(jìn)行測試。

（2）為了計(jì)算本試驗(yàn)中的理論防水涂刷厚度，需要對3種高粘抗滑防水涂料的干膜密度、干固質(zhì)量損失率進(jìn)行測試，其測試方法為：采用標(biāo)準(zhǔn)涂布率測試?？?，尺寸為36cm×14cm，?？蚝穸葹?.5mm。

（3）涂布率測試

涂膜凹槽首先涂刷脫模劑，并通過電子秤稱量模框質(zhì)量m1，隨后將防水涂料倒入其中，并刮涂平整，濕膜厚度達(dá)到1.5 mm，將有效區(qū)域外的涂料擦拭干凈，再次稱量m0。

涂膜在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7 d，待防水涂料完全干燥后，將涂膜揭下，稱量干膜后的質(zhì)量m2，再劃分成若干個10 mm×10 mm的試塊，測試每個試塊的厚度，并計(jì)算出平均厚度h。

涂膜干固質(zhì)量損失率η可由式（1）計(jì)算得出：

涂膜干膜密度ρ干可由式（2）計(jì)算：

式中：S——涂膜面積，cm2。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

高粘抗滑瀝青防水涂料的施工性能：（1）防水涂料的操作性能，包括材料噴涂施工的霧化效果和噴涂連續(xù)性；（2）防水涂料的涂布率，代表了達(dá)到設(shè)定施工厚度時，單位面積防水涂料的消耗量；（3）防水材料的施工效率，施工效率的影響因素包括噴涂性能、單遍最大涂刷厚度和理論涂刷厚度的影響。

因此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析防水涂料固含量、黏度和干固收縮率對防水涂料施工性能的影響，并對3種高粘抗滑防水涂料干膜厚度1.5 mm時的涂布率、涂刷厚度和理論施工時間進(jìn)行計(jì)算。

2.1 防水涂料固含量對噴涂性能的影響

依據(jù)GB/T 16777—2008對3種高粘抗滑瀝青防水涂料的固含量進(jìn)行了測試；在環(huán)境溫度23℃、相對濕度50%條件下，采用同一臺無氣噴涂機(jī)對3種高粘抗滑防水涂料進(jìn)行噴涂施工，調(diào)整噴涂機(jī)的壓力和噴槍，使其噴涂霧化效果達(dá)到最佳，并記錄防水涂料噴涂量10 kg時，噴涂過程中由于噴涂性能不佳而導(dǎo)致的中斷次數(shù)。3種高粘抗滑防水涂料的固含量和噴涂施工性能如表2所示。

表2 高粘抗滑瀝青防水涂料的固含量和噴涂性能

從表2可以看出，3種高粘抗滑瀝青防水涂料均能達(dá)到良好的霧化效果，但噴涂中斷次數(shù)各不相同，當(dāng)固含量從57%增大到65%時，每噴涂10 kg高粘抗滑瀝青防水涂料的中斷次數(shù)從2次增加到了7次，表明固含量越高，其噴涂連續(xù)性越差。噴涂中斷的原因均為噴嘴堵塞，這可能時由于高粘抗滑防水涂料的固含量中有一部分是由填料構(gòu)成，填料含量的增加會導(dǎo)致噴槍槍嘴堵塞概率增大[3]。

2.2 動力黏度對抗流掛性能的影響

在溫度23℃、相對濕度50%條件下，對3種高粘抗滑瀝青防水涂料的動力黏度和開始滑移時的流掛厚度如表3所示。

表3 高粘抗滑瀝青防水涂料的動力黏度及施工流掛厚度

由表3可以看出，隨著高粘抗滑瀝青防水涂料的的動力黏度的提高，其開始流掛的厚度也相應(yīng)增大。在實(shí)際施工中，涂料流掛會導(dǎo)致涂料厚薄不均，表面不平，影響后續(xù)防水卷材施工和整個涂卷復(fù)合防水體系的力學(xué)性能和防水效果。因此，開始流掛的厚度代表了防水涂料單次施工的極限厚度，由此可知，高粘抗滑防水涂料的動力黏度越大，其單次施工厚度越大，施工效率越快。

2.3 干固質(zhì)量損失率對施工效率的影響（見表4）

表4 高粘抗滑防水涂料干濕密度和干固質(zhì)量損失率

由表4可知，3種高粘抗滑瀝青防水涂料的干膜密度和濕料密度差異不大，但干固質(zhì)量損失率存在一定差別，在干濕密度都接近的情況下，干固質(zhì)量損失率也反應(yīng)了體積損失率，而對于涂膜類防水而言，體積變化主要體現(xiàn)在厚度的變化上，因此，質(zhì)量損失率越大，其涂膜厚度的變化越大。在達(dá)到相同干膜厚度時，質(zhì)量損失率越大的防水涂料，其需要涂刷的濕料質(zhì)量和厚度就越大，會降低防水涂料的施工效率。

根據(jù)干濕密度和質(zhì)量損失率可以按式（3）計(jì)算每平方米防水材料的消耗量m濕：

根據(jù)式（4）可進(jìn)一步求得每平方米所需要涂刷的濕料的厚度h濕：

式中：η——質(zhì)量損失率；

h濕——在防水涂料干膜厚度為h干的情況下對應(yīng)的防水涂料濕料涂刷厚度，需要注意的是該計(jì)算方式不考慮涂料立面流掛。

在實(shí)際工程施工過程中，防水涂料的干膜厚度一般要求為1.5 mm，故設(shè)定h干=1.5 mm，并將涂刷面積取1 m2，計(jì)算防水涂料的消耗量和涂刷厚度，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，由于3種高粘抗滑防水涂料的干濕密度接近，但1#防水涂料的干固質(zhì)量損失率較小，在達(dá)到1.5 mm干膜厚度時，1#防水涂料的濕料涂膜厚度較小，質(zhì)量較輕，對施工效率有提高作用；但同時由2.2可知，1#高粘抗滑防水涂料由于動力黏度較小，單次涂刷厚度較小，降低了整體的施工效率。因此，還需要進(jìn)一步計(jì)算才可得知影響施工效率的主要因素。

2.4 理論最快施工時間計(jì)算

基于以下2個假定進(jìn)行施工時間的計(jì)算：（1）假定施工現(xiàn)場人員、調(diào)度和管理完全可控的情況下，涂料干固可立刻施工第2遍，中間無間隔時間；（2）假定工地現(xiàn)場施工面積足夠大，在1遍施工尚未結(jié)束時，其最初施工的部位即達(dá)到表干狀態(tài)，并開始下一遍施工。

施工總時間按式（5）計(jì)算：

式中：t總——整體最快施工時間，min；

t表——防水涂料的表干時間，min；

t實(shí)——涂料的實(shí)干時間，min；

d總——防水涂料總施工厚度，μm；

d——防水涂料最大可施工厚度，μm。

由式（5）可以看出，計(jì)算施工時間還需要對t表和t實(shí)進(jìn)行測試，故在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，依據(jù)GB/T 16777—2008對3種高粘抗滑瀝青防水涂料的干固時間進(jìn)行測試，并將單次最大涂刷厚度和達(dá)到1.5 mm干膜厚度時的總涂刷厚度d總見表6。

表6 干固時間及立面涂刷厚度試驗(yàn)結(jié)果

由表6可見，要達(dá)到1.5 mm的干膜厚度，3種高粘抗滑防水涂料至少需要施工3～5遍，這對實(shí)際施工造成了較大的難度，極大增加了人工成本，降低了施工效率。

將表6的結(jié)果代入式（5）進(jìn)行計(jì)算，可以得出1#、2#、3#高粘抗滑瀝青防水涂料在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的理論最快施工時間分別為379、246、263 min?？梢钥闯?，3種高粘抗滑瀝青防水涂料的理論最快施工時間各不相同，其中1#高粘抗滑瀝青防水涂料的施工時間較長，達(dá)到了379 min，遠(yuǎn)高于2#、3#高粘抗滑瀝青防水涂料。

結(jié)合2.2和2.3的結(jié)論可知，1#防水涂料的動力黏度最低，對施工效率帶來了不利影響，但同時其干固質(zhì)量損失率也較小，能夠起到提高施工效率的作用。理論最快施工時間最終結(jié)果顯示，2#和3#高粘抗滑防水涂料的施工時間接近，但1#施工時間較長。這表明動力黏度是影響高粘抗滑瀝青防水涂料的主要因素。

3 結(jié)論

（1）在本試驗(yàn)測試范圍內(nèi)，固含量越低，高粘抗滑瀝青防水涂料噴涂連續(xù)性越好，施工效率越高。

（2）高粘抗滑瀝青防水涂料動力黏度越大，單次施工厚度越大，施工效率越高；干固質(zhì)量損失率越大，達(dá)到相同厚度的濕料涂刷量和涂刷厚度越大，施工效率越低。

（3）通過對理論最快施工時間的計(jì)算可知，動力黏度是影響高粘抗滑瀝青防水涂料的最主要的因素。

（4）在達(dá)到干膜厚度1.5 mm要求時，市場上主流的高粘抗滑瀝青防水涂料均需要涂刷3～5遍，而施工現(xiàn)場僅施工1～2遍，產(chǎn)品的性能與市場上的施工習(xí)慣之間仍存在較大的差異，需要從產(chǎn)品和施工和管理的角度，共同推進(jìn)地下防水工程的發(fā)展。