改性剂对蠕变型改性沥青防水涂料的性能影响研究

1 引言
建筑防水问题一直是土木工程行业的重点关注点,建筑及构筑物的渗漏严重地危害着人们的财产和生命安全,怎样提高沥青基防水涂料的性能成为了研究重点。目前,通过对提高沥青基防水材料的性能的最有效的途径之一就是往沥青基材料里添加各种改性剂,并通过特殊的工艺来达到这一目的。目前改性沥青技术的研究热点和方向之一是活性共混改性沥青技术,该技术分为两类,一种是改性聚合物,引入可与沥青反应的官能团,另一种是在沥青与聚合物之间添加助剂发生交联、接枝等化学反应,该技术可以大大提高改性沥青的性能,并通过化学改性提高其相容性,在国外已有多项专利,但在国内其研究尚不成熟。改性沥青在我国的发展起步比较晚,在20 世纪60 年代以前,主要使用煤沥青和进口原油提炼的沥青。70 年代末,有关单位联合开展了在沥青中加入废橡胶粉的研究工作,并取得了一些成功的经验。90 年代改性沥青用于建筑防水工业以来,改性沥青得到了较快的推广和发展。改性技术显著提高了沥青基防水涂料的性能,改善了沥青基涂料的低温柔性、延伸率和对基层的附着性能,改善了沥青基涂料的低温柔性、延伸率和对基层的附着性能,使其具备全面综合的防水性能,广泛运用至今。
经过长期的发展和探索,针对改性沥青的改性剂种类已有多种,主要包括有:热塑性橡胶类,如SBS、树脂类,如PE、EVA、APP、橡胶类和矿物填充料类。因无机纳米粒子因其与沥青材料互补性较强,可较大改善沥青高、低温性能,近年来也成为了相关研究的热点。大量的研究和实践证明,在众多改性剂中,SBS、APP(含APAO、APO)因其较好的改性性能和稳定性而成为优选的改性材料。20 世纪80 年代初,中国才开始利用SBS 改性技术,后来这种技术得到了大力发展与广泛应用。
不同的改性剂由于其不同的特性,对改性沥青的性能有不同的影响。众多研究表明,SBS、胶粉、石棉反应助剂等可以在一定范围内提高沥青的性能,其次不同的加工条件也对改性沥青的性能影响较大,其中温度、时间和搅拌速度对改性过程的影响很显著。蠕变型改性沥青涂料的制备温度不宜过低,应视具体情况适当提高。因此,制备工艺也需要根据具体情况进行相应的调整。

2 蠕变型改性沥青防水涂料试验
2.1 原材料及实验方案
(1)原材料
减三线油,SBS,沥青,胶粉,矿粉,石蜡,硅烷偶联剂等。
(2)实验器材
电动搅拌器、电炉加热器、变压器,低温冰箱、恒温干燥箱、电子秤、拉力试验机等。还有一些实验辅助工具包括烧杯、反应器具、红外线测温计、刮刀薄板、大理石板、隔离纸、玻璃片、坩埚钳等。
(3)试验原理
本试验以沥青为主要材料,通过添加SBS,胶粉,油,填料,助剂等在特定的化学物理工艺中使得改性聚合物、填料充分溶解于沥青中,形成均质体系,同时加入有增容、增粘、交联及偶联等具有催化作用的添加剂来对共混物进行物理化学改性,最终制备出较好蠕变特性的沥青基防水涂料,该涂料的粘结持粘能力强、基层抗变形及对基层的适应性强、耐久性好。共混物内部也将形成连续网状体系,橡胶粉在高温高速剪切作用下溶解膨胀于沥青中,故能改善沥青的温度敏感性,改变沥青高温流动和低温冷脆的缺陷,大大提高了沥青的弹性和延展性等物理性能。同时,共混物内部间的化学交联等反应会提升极性分子的含量,导致沥青聚合物间的相容性增强,从而使得其结构空间整体性相对稳定,并大大提高沥青的粘结强度、内聚力和稳定性。
2.2 初始实验配方
在大量研读文献基础上,根据改性材料性质及实验机理,初始实验配合比如表1。
初始试验配合比
通过若干组试验后得出:试件的温度敏感性不太好,试件需要在很高的温度下流动性才好,在做高低温测试时,当高温达到45℃左右就会流淌,温度达到-15℃左右就会硬脆。其次,做了其他的粘结、蠕变性测试后发现试件的粘连性和弹性都不理想。经分析,这些问题可能是由于以下几个原因造成的:①橡胶粉、油料等掺量较多,橡胶粉没有充分溶解,改性效果没达到预定要求;②像增塑剂、增粘剂这样的助剂含量又较少,从而使得试件粘弹性较差,抗裂性能不佳,耐久性也不是很好。故根据以上分析对应调整配合比及工艺参数,适当减少油性物质及橡胶粉的含量,增加助剂的种类和含量来逐渐改善涂料的综合性能,如表2。
初步优化方案时的试验配合比
调整方案后对所得试件进行测试发现:流动性有明显改善,粘弹性有所提高,低温性能也有所改善,但高温性能和内聚力仍然不佳。分析可知溶解胶粉的油料比例仍然较高,高于溶解需要,其次增加了增溶剂等也能改善流动性,SBS 的效果没有达到预期状态。故而再次在本方案基础上进行了调整,确定了优化阶段的试验配合比的范围,如表3。
优化阶段的试验配合比
2.3 试验结果
经过多次调整后发现涂料的性能都有明显的改善,因此在对蠕变型沥青防水涂料的性能优化阶段,主要从两个方面进行调整:①改性材料的调整;②搅拌工艺的调整,通过改变并增加助剂种类及含量,适当增大搅拌速率、温度等。同时试件测试同步进行,对其进行优化,最终得出主要性能优化最佳实验配比如表4。
蠕变型沥青基防水涂料最佳配比
在此配合比基础上进行试验发现,蠕变型沥青基防水涂料的防水性能较好,可满足建筑物防水层不透水性要求,各项综合性能指标均可达到较好的状态。

3 总结
通过对蠕变型沥青基防水材料的制备进行了研究,发现10 号沥青和无机填料的添加能改善蠕变性沥青基防水涂料的耐高温性能,但是其抗裂性较差;胶粉和SBS 可以有效改善涂料的低温柔性及蠕变性能,而粘剂和增塑剂能很好地改善涂料的粘接性。在保持蠕变性沥青防水涂料的主要性能的基础上不断优化配方和工艺,最终使得其综合性能达到较好的经济实用效果。