改性劑對蠕變型改性瀝青防水涂料的性能影響研究

顏紅專 張雪潔 曾妮

（武昌工學院 武漢 430065）

1 引言

建筑防水問題一直是土木工程行業的重點關注點，建筑及構筑物的滲漏嚴重地危害著人們的財產和生命安全，怎樣提高瀝青基防水涂料的性能成為了研究重點。目前，通過對提高瀝青基防水材料的性能的最有效的途徑之一就是往瀝青基材料里添加各種改性劑，并通過特殊的工藝來達到這一目的。目前改性瀝青技術的研究熱點和方向之一是活性共混改性瀝青技術，該技術分為兩類，一種是改性聚合物，引入可與瀝青反應的官能團，另一種是在瀝青與聚合物之間添加助劑發生交聯、接枝等化學反應，該技術可以大大提高改性瀝青的性能，并通過化學改性提高其相容性，在國外已有多項專利，但在國內其研究尚不成熟。改性瀝青在我國的發展起步比較晚，在20世紀60年代以前，主要使用煤瀝青和進口原油提煉的瀝青。70年代末，有關單位聯合開展了在瀝青中加入廢橡膠粉的研究工作，并取得了一些成功的經驗。90年代改性瀝青用于建筑防水工業以來，改性瀝青得到了較快的推廣和發展。改性技術顯著提高了瀝青基防水涂料的性能，改善了瀝青基涂料的低溫柔性、延伸率和對基層的附著性能，改善了瀝青基涂料的低溫柔性、延伸率和對基層的附著性能，使其具備全面綜合的防水性能，廣泛運用至今。

經過長期的發展和探索，針對改性瀝青的改性劑種類已有多種，主要包括有：熱塑性橡膠類，如SBS、樹脂類，如PE、EVA、APP、橡膠類和礦物填充料類。因無機納米粒子因其與瀝青材料互補性較強，可較大改善瀝青高、低溫性能，近年來也成為了相關研究的熱點。大量的研究和實踐證明，在眾多改性劑中，SBS、APP（含APAO、APO）因其較好的改性性能和穩定性而成為優選的改性材料。20世紀80年代初，中國才開始利用SBS改性技術，后來這種技術得到了大力發展與廣泛應用。

不同的改性劑由于其不同的特性，對改性瀝青的性能有不同的影響。眾多研究表明，SBS、膠粉、石棉反應助劑等可以在一定范圍內提高瀝青的性能，其次不同的加工條件也對改性瀝青的性能影響較大，其中溫度、時間和攪拌速度對改性過程的影響很顯著。蠕變型改性瀝青涂料的制備溫度不宜過低，應視具體情況適當提高。因此，制備工藝也需要根據具體情況進行相應的調整。

2 蠕變型改性瀝青防水涂料試驗

2.1 原材料及實驗方案

（1）原材料

減三線油，SBS，瀝青，膠粉，礦粉，石蠟，硅烷偶聯劑等。

（2）實驗器材

電動攪拌器、電爐加熱器、變壓器，低溫冰箱、恒溫干燥箱、電子秤、拉力試驗機等。還有一些實驗輔助工具包括燒杯、反應器具、紅外線測溫計、刮刀薄板、大理石板、隔離紙、玻璃片、坩堝鉗等。

（3）試驗原理

本試驗以瀝青為主要材料，通過添加SBS，膠粉，油，填料，助劑等在特定的化學物理工藝中使得改性聚合物、填料充分溶解于瀝青中，形成均質體系，同時加入有增容、增粘、交聯及偶聯等具有催化作用的添加劑來對共混物進行物理化學改性，最終制備出較好蠕變特性的瀝青基防水涂料，該涂料的粘結持粘能力強、基層抗變形及對基層的適應性強、耐久性好。共混物內部也將形成連續網狀體系，橡膠粉在高溫高速剪切作用下溶解膨脹于瀝青中，故能改善瀝青的溫度敏感性，改變瀝青高溫流動和低溫冷脆的缺陷，大大提高了瀝青的彈性和延展性等物理性能。同時，共混物內部間的化學交聯等反應會提升極性分子的含量，導致瀝青聚合物間的相容性增強，從而使得其結構空間整體性相對穩定，并大大提高瀝青的粘結強度、內聚力和穩定性。

2.2 初始實驗配方

在大量研讀文獻基礎上，根據改性材料性質及實驗機理，初始實驗配合比如表1。

表1 初始試驗配合比

通過若干組試驗后得出：試件的溫度敏感性不太好，試件需要在很高的溫度下流動性才好，在做高低溫測試時，當高溫達到45℃左右就會流淌，溫度達到-15℃左右就會硬脆。其次，做了其他的粘結、蠕變性測試后發現試件的粘連性和彈性都不理想。經分析，這些問題可能是由于以下幾個原因造成的：①橡膠粉、油料等摻量較多，橡膠粉沒有充分溶解，改性效果沒達到預定要求；②像增塑劑、增粘劑這樣的助劑含量又較少，從而使得試件粘彈性較差，抗裂性能不佳，耐久性也不是很好。故根據以上分析對應調整配合比及工藝參數，適當減少油性物質及橡膠粉的含量，增加助劑的種類和含量來逐漸改善涂料的綜合性能，如表2。

表2 初步優化方案時的試驗配合比

調整方案后對所得試件進行測試發現：流動性有明顯改善，粘彈性有所提高，低溫性能也有所改善，但高溫性能和內聚力仍然不佳。分析可知溶解膠粉的油料比例仍然較高，高于溶解需要，其次增加了增溶劑等也能改善流動性，SBS的效果沒有達到預期狀態。故而再次在本方案基礎上進行了調整，確定了優化階段的試驗配合比的范圍，如表3。

表3 優化階段的試驗配合比

2.3 試驗結果

經過多次調整后發現涂料的性能都有明顯的改善，因此在對蠕變型瀝青防水涂料的性能優化階段，主要從兩個方面進行調整：①改性材料的調整；②攪拌工藝的調整，通過改變并增加助劑種類及含量，適當增大攪拌速率、溫度等。同時試件測試同步進行，對其進行優化，最終得出主要性能優化最佳實驗配比如表4。

表4 蠕變型瀝青基防水涂料最佳配比

在此配合比基礎上進行試驗發現，蠕變型瀝青基防水涂料的防水性能較好，可滿足建筑物防水層不透水性要求，各項綜合性能指標均可達到較好的狀態。

3 總結

通過對蠕變型瀝青基防水材料的制備進行了研究，發現10號瀝青和無機填料的添加能改善蠕變性瀝青基防水涂料的耐高溫性能，但是其抗裂性較差；膠粉和SBS可以有效改善涂料的低溫柔性及蠕變性能，而粘劑和增塑劑能很好地改善涂料的粘接性。在保持蠕變性瀝青防水涂料的主要性能的基礎上不斷優化配方和工藝，最終使得其綜合性能達到較好的經濟實用效果。