劉 婧

(廣州航海高等?？茖W(xué)校,廣東廣州,510725)

SBS改性瀝青防水卷材的性能與應(yīng)用

劉 婧

(廣州航海高等?？茖W(xué)校,廣東廣州,510725)

介紹了 SBS改性瀝青防水卷材的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況,分析了 SBS與瀝青共混改性機(jī)理,探討了SBS改性瀝青防水卷材的強(qiáng)度、穩(wěn)定性等性能特點(diǎn),簡(jiǎn)述了 SBS改性瀝青防水卷材的應(yīng)用方法并指出了應(yīng)用過程中存在的問題。

SBS;瀝青;防水卷材;應(yīng)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(xì)砂、滑石粉或 PE膜 (低壓高密度聚乙烯薄膜),經(jīng)過選材、配料、共溶、浸漬、復(fù)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(guó)內(nèi)外的發(fā)展

SBS熱塑性彈性體 70年代初作為商品出現(xiàn)在美國(guó),與此同時(shí)在法國(guó)開發(fā)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(yōu)良的特性,因此在歐洲迅速流傳并傳播到日本、美國(guó)。當(dāng)前,在防水材料方面除意大利外,歐洲各國(guó)仍然是 SBS改性瀝青聚酯胎卷材占主導(dǎo)地位,SBS彈性瀝青和長(zhǎng)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(lǐng)域廣泛應(yīng)用[3]。在德國(guó)、法國(guó)、芬蘭和挪威等國(guó),SBS改性瀝青防水卷材占防水材料市場(chǎng)的 85%以上,在美國(guó)、日本,市場(chǎng)占有率在 30%以上,并有逐年上升的趨勢(shì)。SBS改性瀝青防水卷材的生產(chǎn)及應(yīng)用在我國(guó)的發(fā)展始于上世紀(jì)80年代中期,通過大約 10年的生產(chǎn)實(shí)踐,SBS改性瀝青防水卷材具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能和良好的施工性能。建設(shè)部 1998年發(fā)的第 10號(hào)公告《首批住宅產(chǎn)品推薦目錄》中,SBS改性瀝青防水卷材為第一選中產(chǎn)品。SBS改性瀝青防水卷材是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的瀝青卷材品種,也是我國(guó)目前防水卷材中用量最大的品種,現(xiàn)產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18242—2000[5]。

2 SBS與瀝青共混改性機(jī)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(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)[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(xiàn)渾濁。但如兩種聚合物的折光率相同或微區(qū)尺寸遠(yuǎn)小于可見光波長(zhǎng),即使是不相容的分相體系,表現(xiàn)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(gè) Tg,且介于兩個(gè)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(gè) Tg。郝培文[7]研究 SBS對(duì)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(shí)改性瀝青的穩(wěn)定性較好,瀝青質(zhì)含量適中、芳香分含量越大的基質(zhì)瀝青與 SBS的相容性越好。一般認(rèn)為,SBS與瀝青之間靠分子間力主要是范德華力締結(jié),而范德華力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵能,因而它們的結(jié)合很脆弱,受外力和環(huán)境的影響很大,因此常常填加穩(wěn)定劑保持其鍵接結(jié)構(gòu)。馮新軍等[8]把不同類型、不同牌號(hào)的 SBS和不同的基質(zhì)瀝青制備 SBS改性瀝青,分析 SBS類型、牌號(hào)和基質(zhì)瀝青對(duì) SBS改性瀝青性能的影響,發(fā)現(xiàn)星型 SBS的改性效果并不一定優(yōu)于線型 SBS,但嵌段比為 30/70SBS的改性效果優(yōu)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(zhì)瀝青其改性效果越好,組分比R>3的基質(zhì)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(jiǎn)單的物理共混過程,SBS微粒加入瀝青后,不僅占據(jù)一定空間,而且還參與了新的膠體結(jié)構(gòu)的形成。SBS與瀝青分子結(jié)合,會(huì)使瀝青中膠體結(jié)構(gòu) (或高分子溶液)處于分散狀態(tài),導(dǎo)致瀝青本身的亞微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,另外在加工過程中,高溫強(qiáng)機(jī)械作用不可避免會(huì)產(chǎn)生 SBS的斷鏈,產(chǎn)生自由基,同時(shí) SBS上的活性雙鍵在這種條件下也難以穩(wěn)定,不能不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成新的膠體結(jié)構(gòu)。他還結(jié)合纖維圖像提出了兩種亞微觀結(jié)構(gòu)模型并討論了不同 SBS結(jié)構(gòu)成分對(duì)改性的亞微觀結(jié)構(gòu)的影響。

3 SBS改性瀝青防水卷材性能特點(diǎn)

瀝青經(jīng) SBS改性,品質(zhì)大大提高,產(chǎn)品使用壽命是普通油氈的 3～5倍,可達(dá) 15年以上,可耐低溫 -15℃～-20℃,耐熱度可達(dá) 90℃～100℃,改性瀝青防水卷材的斷裂延伸對(duì)防水基底層有較大的變形適應(yīng)能力,SBS改性瀝青卷材,在 0.2M Pa壓力下作開縫水壓試驗(yàn),可持續(xù) 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(jī)物,使產(chǎn)品不易自燃,比紙?zhí)ビ蜌肿匀键c(diǎn)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(duì)影響改性瀝青卷材強(qiáng)度的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,認(rèn)為防水卷材的強(qiáng)度是由胎基的強(qiáng)度、混合瀝青的力學(xué)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(fù)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(qiáng)材料聚酯氈、玻纖氈則提供了足夠的強(qiáng)度。SBS改性劑摻量達(dá) 5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),改性瀝青基體內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在極大改善瀝青感溫性能的基礎(chǔ)上,亦可較大提高卷材的力學(xué)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(wěn)定劑,使用穩(wěn)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(xì),從而可以適當(dāng)減少加工時(shí)間。李雙瑞等[12]通過比較一種無硫穩(wěn)定劑和一種含硫穩(wěn)定劑對(duì) SBS改性瀝青相容性效果和路用性能指標(biāo),發(fā)現(xiàn)加入穩(wěn)定劑后樣品的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性改善明顯,加入該無硫穩(wěn)定劑的 SBS改性瀝青在熱貯存過程中性能更加穩(wěn)定。穩(wěn)定劑的作用原理分兩種,物理穩(wěn)定相對(duì)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(wěn)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(dá)到兩相之間的相容;化學(xué)穩(wěn)定是通過化學(xué)作用在聚合物相與瀝青相之間形成化學(xué)鍵作用,從而避免兩相之間的離析現(xiàn)象[13]。穩(wěn)定劑的使用與基質(zhì)瀝青種類、SBS的類型以及穩(wěn)定劑類型均有關(guān)系,一種穩(wěn)定劑并不能同時(shí)解決所有瀝青卷材的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。竇世昌等[14]研究了 SBS改性瀝青穩(wěn)定劑添加量如何確定的問題,發(fā)現(xiàn)若穩(wěn)定劑加多了則會(huì)加劇反應(yīng)過程,很可能發(fā)生“果凍”狀現(xiàn)象,若穩(wěn)定劑加少了顯然起不到穩(wěn)定的作用,穩(wěn)定劑添加量與改性瀝青的技術(shù)性能密切相關(guān),利用 “離析試驗(yàn)”163℃,48 h前后的軟化點(diǎn)差值確定穩(wěn)定劑添加量是比較簡(jiǎn)單、快捷、有效的方法。

填充料在保證 SBS改性瀝青卷材力學(xué)性能的同時(shí)能降低其成本,現(xiàn)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(duì)填充料物理化學(xué)性能的基本要求出發(fā),考察了粉煤灰作為填充料的密度、比表面積、細(xì)度與級(jí)配、親水和親油性、吸油率和游離酸堿性等,認(rèn)為使用粉煤灰作填充料,其添加量、溫度、攪拌時(shí)間等同滑石粉沒有大的差別,只需稍作些調(diào)整,產(chǎn)品質(zhì)量同樣可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 SBS改性瀝青防水卷材的應(yīng)用與施工

SBS改性瀝青防水卷材具有適用范圍廣、抗拉強(qiáng)度高、斷裂延伸率大、防水層自重輕、施工操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。除用于—般工業(yè)與民用建筑防水外,尤其適用于高級(jí)和高層建筑的屋面、地下室、衛(wèi)生間等部位的防水防潮以及橋梁、停車場(chǎng)、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(yōu)良的低溫柔性和極高的彈力延伸性,更適合于寒冷地區(qū)和結(jié)構(gòu)變形的建筑防水。

SBS改性瀝青防水卷材的施工方法比較簡(jiǎn)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(jié)約、環(huán)境適應(yīng)性廣,而且還可減少對(duì)環(huán)境的污染。熱熔法是以專用熱熔機(jī)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(dòng)卷材,并用壓輥滾壓 (滾時(shí)不要卷入空氣和異物,要壓平壓實(shí)),使其與基層或與卷材粘結(jié)牢固,烘烤時(shí)應(yīng)注意調(diào)節(jié)火焰大小和移動(dòng)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(yōu)良,有廣闊的應(yīng)用前景,但仍需解決好兩方面的問題,一是建材市場(chǎng)魚目混珠的現(xiàn)象比較嚴(yán)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(zhǎng)纖維聚酯氈胎和一加膠粉改性瀝青的產(chǎn)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(duì)伍混亂,施工人員專業(yè)素質(zhì)低,不能保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定和可靠。所幸,監(jiān)管部門已制定和執(zhí)行相應(yīng)的法規(guī)。未來,在監(jiān)管力度的不斷加大下,情況將有所改善。

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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