淺析聚合物改性瀝青防水卷材的性能及應(yīng)用

周曉蘭

（福建省建筑科學(xué)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(xué)技術(shù)不斷提高，建筑防水材料的生產(chǎn)技術(shù)有了很大的發(fā)展。從20世紀(jì)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(dǎo)產(chǎn)品，占據(jù)了市場上較大一部分的份額。[1]目前市場上應(yīng)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(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)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(dǎo)致二者的性能和應(yīng)用領(lǐng)域有所差異。

有關(guān)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(guān)，與建筑物所受的外力及其所處的自然條件也息息相關(guān)。建筑物在自然界中要經(jīng)受日曬雨淋、風(fēng)雪冰凍及地下水的侵蝕，其影響程度隨著各地地質(zhì)和氣象條件的不同而異。[3]因此，根據(jù)不同地區(qū)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(diào)節(jié)

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(guī)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(shè)備

WDW-30微機控制電子萬能試驗機、（0-500）mm鋼直尺。

2 實驗結(jié)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(shù)據(jù)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(yīng)用在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力易產(chǎn)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(yīng)用在結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(yīng)產(chǎn)品使用壽命的重要指標(biāo)，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(xiàn)為變形、隆起等，進而導(dǎo)致材料受力不均，產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)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(fā)生了氧化、聚合和團聚、輕物質(zhì)的揮發(fā)和被吸收等一系列的物理化學(xué)反應(yīng)。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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(cè)基苯環(huán)，在一定程度上可以增加分子間距離，使主鏈上的化學(xué)鍵更易自由旋轉(zhuǎn)，且聚丁二烯嵌段的為柔性結(jié)構(gòu)單元，為SBS結(jié)構(gòu)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(chǎn)生活性自由基，[6]與氧發(fā)生作用，導(dǎo)致性能下降。

APP防水卷材中改性劑為無規(guī)聚丙烯，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。從圖1中可以看出聚丙烯結(jié)構(gòu)中的側(cè)甲基基團的體積較苯環(huán)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(jié)構(gòu)中均為飽和鍵，活性低，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)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(yīng)用分析

聚合物改性瀝青防水卷材憑借其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)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(qū)選擇合適的防水卷材種類就顯得至關(guān)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(yōu)異的耐低溫性能較適合應(yīng)用在受力復(fù)雜或北方寒冷地區(qū)的工程建筑中。APP防水卷材由于耐熱度高且有著優(yōu)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(jié)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(fù)雜或北方寒冷地區(qū)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(qū)的建筑物中。

［1］肖立光.我國建筑防水材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報,2003(2).

［2］周朝增.新型建筑防水卷材的發(fā)展及應(yīng)用[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)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(yīng)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(xué)研究[J].重慶大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2010(1).