新型速凝橡膠瀝青防水涂層厚度的演變研究

何維賓，蔡淑娟，柴 宏

（1.寧夏建設工程質量安全總站，寧夏 銀川 750001；2.北方民族大學材料科學與工程學院，寧夏 銀川 750021）

0 引言

速凝橡膠瀝青防水涂料是一種近年來正在發展的新型材料，它既具備傳統防水卷材的強度和柔韌性［1］，還兼有良好的包裹性、自愈性［2］，且施工簡便、可快速固化成膜［3］。因此，這種防水涂料具有廣泛的應用范圍，包括：地下建筑物基礎［4］、屋頂［5］、地鐵［6］、隧道［7］、水處理廠［8］、鋼結構屋頂［9］、人工湖、城市管廊［10］等，且應用量逐年增加。

從目前的建材市場和企業標準看，速凝橡膠防水涂料的防水成效、耐久性、壽命等與涂層厚度有著很大的關系，涂層厚度越厚，防水成效和耐久性越好；反之，涂層厚度越薄，防水成效和耐久性、可靠性越差。工程驗收實際中，對防水層厚度測量方式、測量時間缺乏統一的標準，一定程度上給這種性能優異的防水材料后期可靠性和耐久性帶來了沖擊。速凝橡膠防水涂料作為水乳性涂料，其含水量較大（約 30 %～45 % 左右）［11］，自然狀態下凝結成形，析出水分［12］。王志強等在速凝橡膠瀝青防水涂料在變形縫處的研究中，通過試驗發現了涂層厚度隨時間延長而減小的規律［13］。但缺少 2.7 mm 以下的中、薄涂層厚度的試驗和分析。而目前的工程領域設計、施工單層厚度僅有 1.2～3 mm 不等。因此，有必要研究不同厚度涂層隨時間的變化規律。

1 試驗方案

1.1 試驗設備

半導體溫度計、刮板、厚度計、直尺、涂膜模框、標準針等。在涂膜制備前，試驗樣品及所有試驗器具在標準試驗條件下放置 24 h 以上［14］。

1.2 試件

選取刷涂試樣，在標準試驗條件下，稱取所需的試驗樣品量，將試驗樣品攪拌均勻，在不混入氣泡的情況下倒入模框中。混凝土試件形狀 70 mm×70 mm×20 mm（見圖 1），模框形狀為 50 mm×50 mm。樣品分 2～3 次涂覆［15］，最后一次將表面刮平，在標準養護箱內按照設計的溫濕度進行養護［16］。

圖1 試件圖

1.3 試驗條件

針對西北地區的氣候特點，設定 3 個典型溫度 4、23、30 ℃ 進行試驗，分別對應 A、B、C 3 組試驗，每組 5 個不同涂層厚度的試件（涂層厚度分別設計為 1.2、1.5、2.0、2.5、3.0 mm）［17］，如表 1 所示，研究不同涂層厚度在不同溫度下隨時間的變化規律。濕度統一選擇 50 %。試件養護條件為在標養箱內養護，采用人工制冷、加熱、加濕方法保持養護箱內的環境滿足試驗要求。

表1 試件表

凝固成形后進行脫模，并用刀具將涂膜四周不規則部分切除，保留尺寸為 40 mm×40 mm 進行厚度測量，如圖 2 所示。

2 試驗現象與分析

2.1 試驗現象

由觀察得知，試件在刮涂后 30 min 左右凝固成膜，試件表面在成型初期由于兩種組分的作用［19］，膠膜表面析出一定的水分，在干燥過程中，涂膜顏色由灰色逐漸轉變為黑色，狀態由酸奶狀逐漸轉變為奶酪狀。1 d 左右，涂膜厚度較刮涂時有明顯的變化。通過對不同厚度涂膜的養護、測量，得到了這種速凝橡膠瀝青防水材料在不同溫度（4、23、30 ℃）條件下，涂層厚度隨時間、溫度的變化規律，如圖 2 所示。

2.2 試驗分析

由實驗發現，各溫度區間時，速凝橡膠瀝青防水涂料隨著時間的推移進行凝結固化，厚度較初始刮涂厚度總體呈下降趨勢，且環境溫度越高，下降越快。

1）對 4 ℃ 附近養護的速凝橡膠防水涂料試件分析。先期涂層厚度隨時間的推移有一定的下降，降幅約 4 %。另觀察可見，5 個試件在初凝期完成了一定的凝結。但后期隨著時間的發展，試件涂層厚度多次出現了不同程度的上下波動，反映出這種防水涂料在溫度進入 4 ℃ 后固化過程不理想。觀察的 14 d 涂層厚度總減少約 9 %。

2）對 23 ℃ 附近養護的速凝橡膠防水涂料試件分析。第一天涂層厚度隨時間的發展快速下降，且降幅大于 4 ℃ 附近養護的速凝橡膠防水涂料試件，涂層厚度減少約 20 %。7 d 之后，涂層厚度趨于穩定，涂層厚度總減少約 30 %。

3）對 30 ℃ 附近養護的速凝橡膠防水涂料試件分析。第一天涂層厚度隨時間的發展更快，涂層厚度減少約 25 %。6 d 左右，涂層厚度趨于穩定，涂層厚度總減少約 33 %。

4）研究設計厚度相同的試件在不同溫度下厚度的演變，如圖 3 所示。分析發現相同厚度涂層，環境溫度越高，曲線斜率越大，反映出厚度變化速率越快。圖 3（a）中 23 ℃ 曲線在 30 ℃ 曲線下方，主要是由于初始刮涂厚度差引起的。

3 結語

圖3 不同厚度涂層在不同溫度下的演變

總體來看，速凝橡膠瀝青防水涂料隨著時間的推移進行凝結固化，厚度較初始刮涂厚度總體呈下降趨勢。當溫度低至 4 ℃ 以下時，速凝橡膠瀝青防水涂料凝結固化過程不穩定，為了保障正常凝結，應避免受凍。5 ～30 ℃ 常溫下，速凝橡膠瀝青防水涂料在第一天厚度下降最大，同時，一周之內仍有部分下降，但一周之后，涂層厚度基本沒有明顯下降。因此，在施工后一周測量、驗收的厚度值較符合實際。

設計單位在進行防水設計時，對涂層厚度應明確是初始厚度還是最終厚度。施工、監理、檢測等單位合理確定驗收時機和驗收標準，確保速凝橡膠瀝青防水涂料能夠充分發揮其防水優勢。