SBS改性瀝青防水卷材的性能與應用

劉 婧

(廣州航海高等專科學校,廣東廣州,510725)

SBS改性瀝青防水卷材的性能與應用

劉 婧

(廣州航海高等專科學校,廣東廣州,510725)

介紹了 SBS改性瀝青防水卷材的國內外發展情況,分析了 SBS與瀝青共混改性機理,探討了SBS改性瀝青防水卷材的強度、穩定性等性能特點,簡述了 SBS改性瀝青防水卷材的應用方法并指出了應用過程中存在的問題。

SBS;瀝青;防水卷材;應用

SBS改性瀝青防水卷材又稱為彈性體瀝青防水卷材,系以 SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)熱塑性彈性體改性石油瀝青為浸漬涂蓋層,以聚脂纖維、玻璃纖維無紡氈、黃麻布、有紡玻璃氈等為胎基,表面均勻撒布細砂、滑石粉或 PE膜 (低壓高密度聚乙烯薄膜),經過選材、配料、共溶、浸漬、復合成型、卷曲等工序加工制成[1,2]。

1 SBS改性瀝青防水卷材在國內外的發展

SBS熱塑性彈性體 70年代初作為商品出現在美國,與此同時在法國開發出 SBS改性瀝青并命名為彈性瀝青。由于 SBS改性劑具有多種優良的特性,因此在歐洲迅速流傳并傳播到日本、美國。當前,在防水材料方面除意大利外,歐洲各國仍然是 SBS改性瀝青聚酯胎卷材占主導地位,SBS彈性瀝青和長絲聚酯無紡布的組合,使 SBS改性瀝青防水卷材的性能更加完善并跨入高檔防水材料的行列,在所有防水領域廣泛應用[3]。在德國、法國、芬蘭和挪威等國,SBS改性瀝青防水卷材占防水材料市場的 85%以上,在美國、日本,市場占有率在 30%以上,并有逐年上升的趨勢。SBS改性瀝青防水卷材的生產及應用在我國的發展始于上世紀80年代中期,通過大約 10年的生產實踐,SBS改性瀝青防水卷材具有優良的物理化學性能和良好的施工性能。建設部 1998年發的第 10號公告《首批住宅產品推薦目錄》中,SBS改性瀝青防水卷材為第一選中產品。SBS改性瀝青防水卷材是國家重點發展的瀝青卷材品種,也是我國目前防水卷材中用量最大的品種,現產品各項指標執行國家標準GB18242—2000[5]。

2 SBS與瀝青共混改性機理

用熱塑性彈性體 SBS改性瀝青屬于高聚物共混改性,觀察聚合物共混效果可以用判別高分子相容性的簡單實驗[5,6],一種方法是觀察共混體系的透光率,相容的均相體系是透明的;非均相體系呈現渾濁。但如兩種聚合物的折光率相同或微區尺寸遠小于可見光波長,即使是不相容的分相體系,表現上卻仍然為透明的。另一種方法用共混聚合物的玻璃化溫度 Tg則是判斷相容性最通用和最有效的方法。完全相容的共混體系只有一個 Tg,且介于兩個共混聚合物各自的 Tg1和 Tg2之間;相分離的非均相體系則有兩個 Tg。郝培文[7]研究 SBS對共混效果的影響表明,線型 SBS普遍比星型 SBS具有較好的相容性,SBS含量小于 3%時改性瀝青的穩定性較好,瀝青質含量適中、芳香分含量越大的基質瀝青與 SBS的相容性越好。一般認為,SBS與瀝青之間靠分子間力主要是范德華力締結,而范德華力遠遠小于化學鍵能,因而它們的結合很脆弱,受外力和環境的影響很大,因此常常填加穩定劑保持其鍵接結構。馮新軍等[8]把不同類型、不同牌號的 SBS和不同的基質瀝青制備 SBS改性瀝青,分析 SBS類型、牌號和基質瀝青對 SBS改性瀝青性能的影響,發現星型 SBS的改性效果并不一定優于線型 SBS,但嵌段比為 30/70SBS的改性效果優于嵌段比為 40/60SBS的,與同一類型 SBS改性劑相容性越好的基質瀝青其改性效果越好,組分比R>3的基質瀝青與 SBS有較好的相容性。原健安等[9]研究表明,SBS與瀝青之間不僅是簡單的物理共混過程,SBS微粒加入瀝青后,不僅占據一定空間,而且還參與了新的膠體結構的形成。SBS與瀝青分子結合,會使瀝青中膠體結構 (或高分子溶液)處于分散狀態,導致瀝青本身的亞微觀結構發生改變,另外在加工過程中,高溫強機械作用不可避免會產生 SBS的斷鏈,產生自由基,同時 SBS上的活性雙鍵在這種條件下也難以穩定,不能不發生化學反應,形成新的膠體結構。他還結合纖維圖像提出了兩種亞微觀結構模型并討論了不同 SBS結構成分對改性的亞微觀結構的影響。

3 SBS改性瀝青防水卷材性能特點

瀝青經 SBS改性,品質大大提高,產品使用壽命是普通油氈的 3～5倍,可達 15年以上,可耐低溫 -15℃～-20℃,耐熱度可達 90℃～100℃,改性瀝青防水卷材的斷裂延伸對防水基底層有較大的變形適應能力,SBS改性瀝青卷材,在 0.2M Pa壓力下作開縫水壓試驗,可持續 2h不滲漏,SBS改性瀝青防水卷材物理性能見表 1[10]。這種材料單層使用就有足夠的防水耐壓能力,且改性后的瀝青有良好的抗酸能力。由于瀝青基料在改性的過程中摻入無機物,使產品不易自燃,比紙胎油氈自燃點提高很多,所以它更安全。

表 1 SBS改性瀝青防水卷材物理性能Table 1 Physical properties of SBS modified asphalt waterproof coiled material

徐惠生等[11]針對影響改性瀝青卷材強度的因素進行了實驗分析,認為防水卷材的強度是由胎基的強度、混合瀝青的力學性能及界面性能所決定的。SBS改性瀝青和聚酯氈、玻纖氈具備良好的相容性。可以把 SBS改性瀝青防水卷材看作是一種復合材料,基體材料 SBS改性瀝青具備良好的延度和屈從性 (形變能力),增強材料聚酯氈、玻纖氈則提供了足夠的強度。SBS改性劑摻量達 5% (質量分數)時,改性瀝青基體內部形成網絡結構,在極大改善瀝青感溫性能的基礎上,亦可較大提高卷材的力學性能,提高率在 15%左右。

為了提高 SBS改性瀝青防水卷材的使用效果和壽命,需加入穩定劑,使用穩定劑后不同程度地改善了改性劑與瀝青之間的相容性,使改性劑在瀝青中的分散更容易、更均勻、更細,從而可以適當減少加工時間。李雙瑞等[12]通過比較一種無硫穩定劑和一種含硫穩定劑對 SBS改性瀝青相容性效果和路用性能指標,發現加入穩定劑后樣品的高溫儲存穩定性改善明顯,加入該無硫穩定劑的 SBS改性瀝青在熱貯存過程中性能更加穩定。穩定劑的作用原理分兩種,物理穩定相對提高其瀝青中芳香與樹脂含量,促使聚合物相與瀝青相之間形成一層穩定的相界面吸附層,降低相界面的表面張力,增加兩相之間的親和力,從而達到兩相之間的相容;化學穩定是通過化學作用在聚合物相與瀝青相之間形成化學鍵作用,從而避免兩相之間的離析現象[13]。穩定劑的使用與基質瀝青種類、SBS的類型以及穩定劑類型均有關系,一種穩定劑并不能同時解決所有瀝青卷材的儲存穩定性。竇世昌等[14]研究了 SBS改性瀝青穩定劑添加量如何確定的問題,發現若穩定劑加多了則會加劇反應過程,很可能發生“果凍”狀現象,若穩定劑加少了顯然起不到穩定的作用,穩定劑添加量與改性瀝青的技術性能密切相關,利用 “離析試驗”163℃,48 h前后的軟化點差值確定穩定劑添加量是比較簡單、快捷、有效的方法。

填充料在保證 SBS改性瀝青卷材力學性能的同時能降低其成本,現在普遍使用滑石粉作填充料。阮政卿[15]研究了粉煤灰的填充效果,從 SBS改性瀝青對填充料物理化學性能的基本要求出發,考察了粉煤灰作為填充料的密度、比表面積、細度與級配、親水和親油性、吸油率和游離酸堿性等,認為使用粉煤灰作填充料,其添加量、溫度、攪拌時間等同滑石粉沒有大的差別,只需稍作些調整,產品質量同樣可以達到標準要求。

4 SBS改性瀝青防水卷材的應用與施工

SBS改性瀝青防水卷材具有適用范圍廣、抗拉強度高、斷裂延伸率大、防水層自重輕、施工操作簡便等特點。除用于—般工業與民用建筑防水外,尤其適用于高級和高層建筑的屋面、地下室、衛生間等部位的防水防潮以及橋梁、停車場、屋頂花園、游泳池、蓄水池、隧道等建筑的防水。由于卷材具有優良的低溫柔性和極高的彈力延伸性,更適合于寒冷地區和結構變形的建筑防水。

SBS改性瀝青防水卷材的施工方法比較簡單,在干燥的基層上涂刷 SBS改性瀝青防水卷材冷底油,一切涂刷均勻,一次涂好,干燥到不黏腳為宜[3,10,16,17]。閆峰[18]改用熱溶法施工不僅施工方便、安全、節約、環境適應性廣,而且還可減少對環境的污染。熱熔法是以專用熱熔機具或酒精噴燈烘烤卷材底面與基層,待卷材表面涂蓋層熔化,以卷材表面呈光亮黑色為尺度,邊烘烤邊向前滾動卷材,并用壓輥滾壓 (滾時不要卷入空氣和異物,要壓平壓實),使其與基層或與卷材粘結牢固,烘烤時應注意調節火焰大小和移動速度,不得過分加熱或燒穿卷材。

SBS改性瀝青防水卷材性能優良,有廣闊的應用前景,但仍需解決好兩方面的問題,一是建材市場魚目混珠的現象比較嚴重,例如低劣瀝青胎防水卷材冒充 SBS改性瀝青防水卷材,以低劣纖維胎代替高性能長纖維聚酯氈胎和一加膠粉改性瀝青的產品冒充 SBS改性瀝青防水卷材;二是施工方法落后,基本屬手工操作,施工隊伍混亂,施工人員專業素質低,不能保證施工質量的穩定和可靠。所幸,監管部門已制定和執行相應的法規。未來,在監管力度的不斷加大下,情況將有所改善。

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[18]閆峰.SBS改性瀝青防水卷材的熱熔法施工[J].山西建筑,2004,30(7):49-50.

Features and Applications of SBS Modified Asphalt Waterproof Coiled Material

LIU Jing
(Guanghou Maritime College,Guangzhou 510725,Guangdong,China)

The domestic and foreign development situation of SBS modified asphalt waterproof coiled materials was introduce, the modified mechanism of SBS and the asphalt mixed was analyzed, and the material intensity, stability of SBS modified asphalt waterproof coiled material were discussed, and the SBS modified asphalt waterproof coiled material application method and some questions in the application process were pointed out.

SBS;the asphalt;the waterp roof coiled material;application

TQ325.1+2

2010-09-18