水泥混凝土路面接縫及裂縫防水密封材料簡介

賈慧穎

(黑龍江省哈同高等級公路管理處)

1 前 言

路用防水密封材料的發展是隨著化學工業的進步及公路建設規模的擴大而逐漸發展起來的,其應用范圍日漸擴大。但使用最多、最廣泛的仍然要屬水泥混凝土路面的接縫與裂縫的封堵密封材料。

黑龍江省(以下簡稱我省)氣候寒冷,近年來嘗試應用了多種接縫與裂縫封堵材料,但迄今為止,還沒有一種被大家所公認的,性能比較適合我省特點的水泥混凝土路面用接縫與裂縫封堵密封材料。不過,目前聚氨脂類密封材料已被大多數人看好,其應用前景看好。

2 防水密封材料的主要類型與性能

按常用材料的種類劃分,防水密封材料主要有瀝青防水密封材料、聚氯乙烯防水密封材料、聚氨脂防水密封材料、丙烯酸脂防水密封材料,以及硅橡膠防水密封材料、聚硫防水密封材料、硫醚防水密封材料、丁苯橡膠防水密封材料、環氧防水密封材料等等。受成本等因素的制約,路用防水密封材料目前多局限于前四種,其他材料除極少數試驗使用外,基本上沒有在路面接縫、裂縫封堵中實際使用。而環氧密封材料雖然粘接強度較高,但彈性復原率、拉伸率方面較差,目前我省已基本上不再應用于路面接縫或裂縫的封堵密封。

2.1 瀝青防水密封材料

該種材料是以石油瀝青為基本材料,加入改性材料(如橡膠、樹脂等),以及稀釋劑、填充料等配制而成,一般呈黑色膏狀,分熱熔型、溶劑型、乳液型三種,公路工程以熱熔型為主。這類材料的特點是價格低廉,至今應用量仍然很大,但其施工困難、耐侯性差、容易老化變硬失去密封性能。近幾年經過大量的改性研究,使瀝青與丙烯酸脂、聚氨脂、丁苯嵌段聚合物等相結合,制備出了性能有相當改善的密封材料,在路面接縫、裂縫的封堵上尚占相當數量,SBS改性瀝青彈性密封材料就是其一,已有專門廠家作為產品批量生產。

2.2 聚氯乙烯防水密封材料

這種材料是以聚氯乙烯為基本材料,加入改性材料和其它助劑配制而成的一種彈塑性密封材料。一般分熱塑型和熱熔型兩大類。聚氯乙烯膠泥為熱塑型,熱熔型為塑料油膏。公路工程中采用聚氯乙烯膠泥作為密封材料也比較普遍。此種密封材料的特點是價格較低,具有良好的彈性、耐老化性、耐腐蝕性,并且材料來源廣泛,施工簡便,施工質量容易控制。不足之處是它的低溫適應范圍一般在 -25℃以上(個別產品有達到-30℃的),不完全適應黑龍江省的氣候條件。另外,從實用情況看,其路用密封效果一般只能維持2～3a。

2.3 聚氨脂防水密封材料

聚氨脂防水密封材料是以聚氨基甲酸酯為主要成分的非定型密封材料。由含有異氰酸酯基(-NCO)的基料和含有活潑氫化合物的硫化劑,以及催化劑、增塑劑、穩定劑、發泡抑制劑和填充料等組成,屬常溫硫化型彈性密封膠。

聚氨脂密封材料在聚氨脂制品中是比較新的產品, 20世紀 50年代后期國外已有人開始了對聚氨脂密封材料的研究,60年代由美國和日本率先實現了產品化生產。我國對聚氨脂密封材料的研究開發起始于 70年代,目前已有十余家比較規范的工廠、院所研制、生產聚氨脂密封材料。

該種密封材料最初為雙組份和多組份型,近年來單組份型的封裝穩定性問題已經得到解決,因此路用聚氨脂密封材料現多為單組份型和雙組分型,這兩種型號各具長處。其優點是價格具有競爭力,具有高延伸率、高彈性、耐磨、抗撕裂,而且耐油和耐侯性良好。聚氨脂密封膠是一大類,其中最原始的要數多異氰酸脂密封劑,它的最大好處在于易溶于有機溶劑,施工方便;因為分子體積較小,很容易透入水泥混凝土這種多孔性材料中,而且能與吸附在被膠結材料表面上的水分及含水氧化物等發生化學反應,或者在堿性的被粘結物表面上自行聚合,從而提高粘結強度,不僅膠結堅固,而且耐久性好。

到1998年,我國建筑聚氨脂密封材料年產量已達 0.6～1.1萬t以上,其中國產的約占 1/2,而同期美國年產量達到了 45.8萬t。聚氨脂密封材料原料價格較低,來源豐富,生產技術日漸成熟,價格也在逐年下降,其應用前景十分廣闊。

2.4 丙烯酸脂防水密封材料

丙烯酸脂密封材料是以丙烯酸脂類聚合物為主要成分的非定形密封材料,目前主要有溶劑型和乳液型兩種。路面灌縫中以非離子型乳液為主,具有施工方便、無污染、粘接穩定、有彈性、耐油耐水、抗老化性好等優點,價格上尚屬偏高,國內產品質量也參差不齊。在建筑業,有的建筑工程為保證質量,有時不得不舍棄國產而采用進口產品以保工程質量。高性能丙烯酸密封材料近年來在國外已形成市場,主要是硅酮改性產品,建筑業用產品一般延伸率達 750%以上, -20℃低溫柔性,耐久性在 15～35年。由于技術和成本的原因,此類密封材料在公路工程中尚不能規模應用,相信隨著技術和經濟的發展,此種密封材料在公路工程中也將一展身手。

從路用防水密封材料的發展過程看,所用材料的技術性能越來越好,已逐漸接近路面裂縫和接縫封堵的實際需要,但由于經濟條件的限制,路用防水密封材料的開發與應用始終滯后于建筑類防水密封材料的發展,前者往往由后者帶動前進,但隨之而來的高成本使得人們不得不暫時退而求其次,即采用性能低一些、耐久性和密封性能等稍差一些的材料來進行封堵,其應用效果自然打了折扣。相信隨著我國化學工業的發展,經濟建設的騰飛,路用防水密封材料也將以一個系列產品的形式展現在廣大公路建設者面前,使有關應用材料的選擇更加靈活、經濟與合理,效果也更加明確。