淺析聚合物改性瀝青防水卷材的性能及應用

周曉蘭

（福建省建筑科學研究院，福建 福州 350000）

0 引言

建筑防水材料是建筑工程中必不可少的一類材料，近年來，隨著我國建筑工程越來越多，科學技術不斷提高，建筑防水材料的生產技術有了很大的發展。從20世紀50年代開始，瀝青類防水材料一直成為我國建筑防水材料的主導產品，占據了市場上較大一部分的份額。[1]目前市場上應用較多的防水材料為聚合物改性瀝青防水卷材。

聚合物改性瀝青防水卷材是以玻纖氈、聚酯氈、玻纖增強聚酯氈為胎基，兩層涂覆聚合物改性的瀝青，上、下表面各覆以隔離材料而制成的。按其改性劑的不同一般可分為彈性體改性瀝青防水卷材（簡稱SBS防水卷材）和塑性體改性瀝青防水卷材（簡稱APP防水卷材）。這兩種卷材憑借其較為優異的性能，被廣泛應用在工業或民用建筑的屋面及地下防水、公路、鐵路、地鐵、橋面、立交橋等防水工程。[2]但由于二者改性劑不同，導致二者的性能和應用領域有所差異。

有關資料顯示，防水卷材的防水效果不僅與材料自身的性能有關，與建筑物所受的外力及其所處的自然條件也息息相關。建筑物在自然界中要經受日曬雨淋、風雪冰凍及地下水的侵蝕，其影響程度隨著各地地質和氣象條件的不同而異。[3]因此，根據不同地區的情況來選擇合適的材料就顯得尤為重要了。

1 實驗過程

1.1 實驗材料

3mm厚、隔離材料為聚乙烯膜的聚酯胎基（PY）I型彈性體改性瀝青防水卷材。

3mm厚、隔離材料為聚乙烯膜的聚酯胎基（PY）I型塑性體改性瀝青防水卷材。

1.2 試件的制備及調節

試件嚴格按照GB 18242-2008《彈性體改性瀝青防水卷材》、GB 18243-2008《塑性體改性瀝青防水卷材》的規定進行制備。試件在溫度（23±2）℃和相對濕度（50±5）%的條件下放置 24h 后，在溫度（23±2）℃下進行實驗。

1.3 儀器設備

WDW-30微機控制電子萬能試驗機、（0-500）mm鋼直尺。

2 實驗結果與分析

2.1 拉伸性能

通過大量實驗，得出SBS防水卷材和APP防水卷材的拉伸性能，具體數據如表1所示。

表1 SBS防水卷材和APP防水卷材的拉伸性能

從表1中可以看出SBS防水卷材的最大峰拉力較APP防水卷材小，最大峰時延伸率較APP防水卷材大。由此可見，SBS防水卷材的抗拉強度稍小，延伸率較大，較適合應用在結構復雜、受力易產生變化的部位；APP防水卷材的抗拉強度稍高，但延伸率稍小，較適合應用在結構穩定性較好的建筑物中。

2.2 老化特性

防水卷材的老化性能是反應產品使用壽命的重要指標，直接影響防水卷材的使用壽命，一旦遇到溫度變化，可能會引起熱脹冷縮，表現為變形、隆起等，進而導致材料受力不均，產生裂紋，導致滲漏。[4]

聚合物改性瀝青防水卷材中的老化性能主要分為兩部分，包括聚合物改性劑的老化和瀝青的老化。其中瀝青的老化是這類卷材中的共同的性能。在瀝青的老化過程中，發生了氧化、聚合和團聚、輕物質的揮發和被吸收等一系列的物理化學反應。瀝青的老化程度和老化形式隨老化條件的不同而異。[5]

圖1 SBS和APP的結構式

SBS防水卷材中改性劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）熱塑性彈性體，其結構式如圖1所示。從圖1中可以看出聚苯乙烯嵌段中含有體積較大的側基苯環，在一定程度上可以增加分子間距離，使主鏈上的化學鍵更易自由旋轉，且聚丁二烯嵌段的為柔性結構單元，為SBS結構提供彈性。這些性能也在一定程度上改善了SBS防水卷材的彈性和低溫性能，一般可耐低溫（-20～-30）℃。但SBS中的丁烯嵌段中含有大量雙鍵，雙鍵旁邊的α氫的活性很大，在熱氧作用下，易產生活性自由基，[6]與氧發生作用，導致性能下降。

APP防水卷材中改性劑為無規聚丙烯，其結構式如圖1所示。從圖1中可以看出聚丙烯結構中的側甲基基團的體積較苯環小，且沒有有利于分子運動的不飽和鍵，在溫度較低時不能為分子的運動提供足夠的能量，故APP防水卷材的彈性和低溫性能較SBS防水卷材差，一般可耐低溫（-5～-15）℃。但正是由于APP結構中均為飽和鍵，活性低，結構較穩定，所以該類卷材的耐老化性能和耐高溫性能較好，一般可耐高溫（120～130）℃。

3 應用分析

聚合物改性瀝青防水卷材憑借其優異的性能廣泛應用在各種不同的防水工程中。但由于我國地域廣闊，有多個氣候帶、氣壓帶，不同地區選擇合適的防水卷材種類就顯得至關重要。

材料的用途與其本身的性能是密不可分的。SBS防水卷材以其較大的延伸率、較好的彈性以及優異的耐低溫性能較適合應用在受力復雜或北方寒冷地區的工程建筑中。APP防水卷材由于耐熱度高且有著優良的耐老化性能，更適用于南方高溫炎熱氣候或日照較長的工程建筑中。

4 結論

4.1 與APP防水卷材相比，SBS防水卷材的最大峰拉力稍小、最大峰拉力延伸率稍大。

4.2 SBS防水卷材的彈性和低溫性能較好，APP防水卷材的老化性能和高溫性能較好。

4.3 SBS防水卷材更適合用在受力復雜或北方寒冷地區的建筑物中，APP防水卷材更適用于南方高溫炎熱氣候或日照較長地區的建筑物中。

［1］肖立光.我國建筑防水材料的發展現狀及趨勢[J].吉林建筑工程學院學報,2003(2).

［2］周朝增.新型建筑防水卷材的發展及應用[J].鐵路技術創新,2010(4).

［3］余春春.淺談卷材防水層的滲漏原因[J].山西建筑,2011(13).

［4］杜鵬.防水卷材常見缺陷及危害[J].研究與應用,2011(10).

［5］徐靜.瀝青老化機理綜述[J].石油瀝青,2011(4).

［6］曹雪娟.SBS熱氧老化動力學研究[J].重慶大學學報：自然科學版,2010(1).