熱熔法對彈性體改性瀝青防水卷材性能影響的研究

邊學俊，戈兵，孫俊，李麗，付文軍，李興超

（1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；2.國家建筑工程技術研究中心，北京 100013；3.建研院檢測中心有限公司，北京 101200）

0 引 言

彈性體改性瀝青防水卷材（以下簡稱SBS 防水卷材）是指以聚酯氈、玻纖氈等為胎基，以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）共聚熱塑性彈性體改性瀝青為涂蓋料，兩面覆以聚乙烯膜、細砂或礦物粒料而制成的長條片狀、可卷曲的防水材料[1]。SBS 防水卷材以其優(yōu)異的耐腐蝕性和耐老化性能，廣泛應用于工業(yè)與民用建筑的屋面和地下防水工程，在保護建筑安全、保障建筑壽命等方面發(fā)揮了重要作用[2-3]。熱熔法是SBS防水卷材較常用的施工方法，其原理是利用火焰烘烤防水卷材瀝青涂蓋層，實現(xiàn)卷材與基層、卷材與卷材之間相互粘結以及多層防水卷材之間的疊合粘結[4-5]。熱熔法需嚴格控制卷材熱熔程度，熱熔程度不當會降低卷材性能和接縫質量，嚴重影響防水層質量及耐久性[6]，因此，控制熱熔程度是保證熱熔施工質量的關鍵措施之一。

1 試 驗

1.1 原材料

本文以市售4 種型號、16 種配方的SBS 防水卷材為研究對象，試驗用卷材規(guī)格型號及編號如表1 所示。分析輕度、適度和過度熱熔對卷材整體防水層性能的影響，不同熱熔程度控制要求如表2 所示，研究熱熔處理前后卷材的性能變化，為熱熔法施工后卷材的檢測及防水工程質量問題的鑒定提供數(shù)據(jù)參考。

表1 試驗用卷材型號及編號

表2 熱熔程度及控制要求

1.2 試驗方案

1.2.1 不同熱熔程度處理對SBS 防水卷材性能的影響

在16 組卷材中取4 種不同型號的卷材（卷材1、卷材5、卷材9、卷材13），每種卷材裁剪3 組試樣，用噴燈分別對每組試樣進行輕度、適度和過度熱熔。然后參照GB 18242—2008《彈性體改性瀝青防水卷材》和GB/T 328.10—2007《建筑防水卷材試驗方法第10 部分：瀝青和高分子防水卷材不透水性》進行不透水性、接縫剝離強度和搭接縫不透水性試驗。

1.2.2 熱熔處理后SBS 防水卷材前后的性能變化

從16 組卷材中各裁剪2 組試樣，其中1 組進行適度熱熔處理，另1 組不做處理，參照GB 18242—2008 中規(guī)定的試驗方法，進行耐熱性、低溫柔性、不透水性、最大峰拉力、最大峰時延伸率、熱老化后低溫柔性試驗。

2 試驗結果分析

2.1 不同熱熔程度處理后SBS 卷材的性能比較

表3為4 種卷材經(jīng)過不同程度熱熔處理后，不透水性、搭接縫不透水性、接縫剝離強度的試驗結果。

表3 不同程度熱熔處理后卷材的性能

由表3 可以看出，經(jīng)輕度熱熔后，4 組防水卷材的不透水性均滿足GB 18424—2008 要求，搭接縫不透水性、接縫剝離強度不滿足GB 55030—2022《建筑與市政工程防水通用規(guī)范》的要求；經(jīng)適度熱熔后，4 組卷材的不透水性、搭接縫不透水性、接縫剝離強度均滿足上述標準的要求；經(jīng)過度熱熔后，4組卷材的接縫不透水性滿足標準要求，不透水性、接縫剝離強度不滿足標準要求。

經(jīng)分析可知，當熱熔程度較小時，由于卷材欠燒，試件表面瀝青未充分融化，即使SBS 防水卷材本身仍具備良好的防水功能，但其搭接邊熱熔粘結結構的防水功能已經(jīng)失效；當熱熔程度過大時，卷材過燒，極易出現(xiàn)針孔，導致透水，即使搭接縫性能仍能滿足標準要求，但因其本身防水性能已經(jīng)降低甚至喪失，導致防水層整體防水功能失效。由此可見，適度的熱熔處理對卷材本身防水性能的保持和搭接縫質量的保證至關重要。

2.2 SBS 防水卷材適度熱熔處理前后的性能變化

2.2.1 拉伸性能

拉伸性能試驗參照GB/T 328.8—2007《建筑防水卷材試驗方法第8 部分：瀝青防水卷材拉伸性能》，熱熔處理后卷材的拉伸性能保持率如圖1、圖2 所示。

圖1 卷材的最大峰拉力保持率

圖2 卷材的最大峰時延伸率保持率

由圖1、圖2 可見，熱熔處理后卷材的拉伸性能保持率基本在95%～105%內。經(jīng)計算，縱向最大峰拉力保持率平均為100.4%，橫向最大峰拉力保持率平均為99.1%；縱向最大峰時延伸率保持率平均為100.6%，橫向最大峰時延伸率保持率平均為99.6%。由此可見，適度的熱熔處理僅使卷材的瀝青涂蓋層熔融，未對胎基的力學性能產(chǎn)生影響。

2.2.2 耐熱性

耐熱性參照GB/T 328.11—2007《建筑防水卷材試驗方法第11 部分：瀝青防水卷材耐熱性》進行測試，裁取115 mm×100 mm 試件，在規(guī)定溫度下垂直懸掛于烘箱中，2 h 后觀察試驗現(xiàn)象及測試試件兩面涂蓋層相對于胎體的位移。

試驗結果顯示，熱熔處理前后的SBS 防水卷材均無流淌、滴落，試件兩面涂蓋層相對于胎體無明顯位移，均符合GB 18242—2008 的技術要求。試驗結果表明，適度的熱熔處理對SBS 防水卷材的耐熱性無影響。

2.2.3 低溫柔性

低溫柔性參照GB/T 328.14—2007《建筑防水卷材試驗方法第14 部分：瀝青防水卷材低溫柔性》進行測試，裁取125 mm×25 mm 試件，上表面和下表面分別繞浸在冷凍液中的機械彎曲裝置中并彎曲180°，然后檢查試件涂蓋層的裂紋，試驗結果如表4 所示。

表4 卷材的低溫柔性

由表4 可以看出，16 組卷材低溫柔性均符合GB 18242—2008 的技術要求。

SBS 防水卷材低溫性能的優(yōu)劣直接關系到材料的使用壽命，尤其在我國嚴寒地區(qū)，一旦熱熔后卷材低溫性能衰減，卷材在使用過程中承受基層變形能力變差，材料發(fā)硬容易開裂，從而失去防水效果。為進一步量化熱熔處理對SBS 防水卷材低溫性能的影響，測試其熱熔處理前后的冷彎溫度，在標準要求的基礎上，每隔6 ℃試驗每個試件，從開始導致破壞的最低溫度開始，每隔2 ℃試驗5 個試件，直到至少有4 個試件無裂縫，試驗結果見圖3。

圖3 卷材的冷彎溫度

由圖3 可見，熱熔處理后SBS 防水卷材的冷彎溫度較處理前有所升高，最大升高溫度為2 ℃。分析其原因，可能是由加熱面油份揮發(fā)引起。

2.2.4 不透水性

不透水性試驗參照GB/T 328.10—2007 中方法B 進行。設定水壓0.4 MPa，保持時間120 min，觀測試件是否保持不滲水。試驗結果發(fā)現(xiàn)，熱熔前后所有試件均未滲水。由此可見，本研究中選取的SBS 防水卷材的耐積水性優(yōu)異，熱熔處理僅使其下表面瀝青涂蓋層熔融，并未對其胎基抗?jié)B性能造成影響。

2.2.5 熱老化后低溫柔性

熱老化試驗參照GB 18242—2008 規(guī)定的試驗方法進行，將試件水平放入80 ℃烘箱中，在此溫度下處理240 h，結束后測試其低溫柔性，結果見表5。

表5 卷材熱老化后的低溫柔性

由表5 可以看出，16 組卷材經(jīng)過熱老化后，卷材1~6、卷材8~15 低溫柔性均符合GB 18424—2008 要求；卷材7 和卷材16 無處理試件低溫柔性符合GB 18424—2008 要求，經(jīng)過熱熔處理的試件低溫柔性不符合GB 18424—2008 要求。測試所有試件的冷彎溫度，試驗結果見圖4。

圖4 卷材熱老化后的冷彎溫度

由圖4 可見，熱老化后，經(jīng)熱熔處理的SBS 防水卷材冷彎溫度有所升高，最大升高2 ℃。其中，卷材7 和卷材16 低溫柔性不合格可能是因為卷材原始的低溫性能剛好滿足GB 18424—2008 要求，經(jīng)過熱熔處理后，卷材的冷彎溫度升高，超過GB 18424—2008 中規(guī)定的溫度，試件出現(xiàn)裂縫。

綜上所述，在本次研究中，適度的熱熔處理并未對卷材的力學性能、耐高溫性能和防水性能造成影響，僅使卷材的低溫性能出現(xiàn)輕微衰減，經(jīng)過適度熱熔處理后的卷材，其性能仍滿足GB 18242—2008 的要求。因此，在防水工程質量驗收時，可基于拉伸性能、耐熱性、低溫柔性、不透水性及接縫剝離強度、接縫不透水性，開展熱熔施工后防水層的質量檢測，對施工后防水層的性能及施工質量做出評價。

3 結 論

（1）在熱熔施工中，SBS 防水卷材欠燒和過燒均會導致卷材整體防水性能下降或失效，適度的熱熔處理，即當改性瀝青層達到熔融狀態(tài)時，卷材本體拉伸性能、耐熱性、不透水性均未發(fā)生衰減，防水層的防水效果最佳。這就要求施工人員必須具備豐富的施工經(jīng)驗或經(jīng)過專業(yè)的培訓，并采用合適的工裝以保證熱熔程度，才可以從施工源頭減少防水工程滲漏問題的發(fā)生。

（2）SBS 防水卷材經(jīng)適度的熱熔處理后，冷彎溫度稍有升高，但仍能達到GB 18424—2008 要求。在設計選材時，尤其在嚴寒地區(qū)，應選用冷彎溫度較好的SBS 防水卷材，以防熱熔施工后卷材耐低溫性能下降，無法抵抗基層變形等因素而產(chǎn)生斷裂，從而失去防水效果。

（3）本研究認為，當熱熔施工后卷材防水層出現(xiàn)滲漏問題時，以拉伸性能、耐熱性、不透水性、低溫柔性及接縫不透水性和接縫剝離強度為參數(shù)，對熱熔施工后的卷材本體及防水層性能進行檢測及評定，是實現(xiàn)防水工程質量問題責任鑒定的有效手段。