水酸堿度對聚合物改性瀝青涂料防水性能的影響

張光明

(泰安市質量技術檢驗檢測研究院，山東 泰安 271000)

對于建筑物地下結構的防水通常采用塑料、橡膠、地下室儲槽板、瀝青涂層，以及厚度在3mm～5mm的聚合物改性瀝青防水涂層。瀝青防水涂料主要由陰離子或陽離子瀝青乳液、塑料和填料組成。填料有聚苯乙烯顆粒、橡膠顆粒或礦物填料等，它們可以分離氧氣，防止輕質瀝青組分的揮發，從而提高瀝青的耐老化性，提高改性瀝青涂料的使用壽命。聚合物改性瀝青由瀝青和一種或多種聚合物的機械混合或化學反應得到。目前關于聚合物改性瀝青防水涂料長期耐水的研究還很少。

本研究選用三種不同pH值的水，pH值為7的軟化水，pH值為7.5的典型自來水以及pH值為4.5的水，考察聚合物改性瀝青厚涂層的吸水率隨水pH值的變化，評估聚合物改性瀝青厚涂料的防水性能。

1 實驗用原材料

選用兩個雙組分樣品A、B和一個單組C份樣品，性質如下：

樣品A-瀝青、塑料和填料，其中含聚苯乙烯填料。瀝青乳液∶粉末組分=5∶1，非揮發性成分68%，水28%，礦物成分密度1.20～1.35g/cm3，液體pH 8.57， 密度0.5～0.68g/cm3。涂層平均厚度4.45mm。

樣品B-無溶劑防水涂料、瀝青固含量1.45%、液體組分中的水33%，液體pH 9.56，瀝青乳液∶粉末組分=3∶1。涂層平均厚度3.86mm。

樣品C-單組份防水涂料，含聚苯乙烯填料，礦物含量18.4%，含水量31%，液體pH 7.3，涂層平均厚度4.72mm。

去離子水、硝酸、液體蠟、pH計、電子天平等。

2 測試方法

(1)吸水率實驗。樣品在相對濕度為60%，23±2℃條件養護30d。樣品的尺寸為50 mm×50 mm，厚度如原材料中介紹。一組樣品的邊緣涂抹液體蠟保護，其余三組樣品的邊緣不涂抹，繼續在濕度為60%，23±2℃條件下養護24h。將樣品侵入23±2℃水浴中，浸泡24h。實驗組分別為：a組-pH值為7.0的軟化水， b組-pH值為7.5的自來水，c組-pH值為4的水(無液體蠟防護)，d組-pH值為4的水(邊緣涂蠟保護)。采用電位測量法測定溶液的pH值。實驗結果為五次實驗平均值。吸水率計算如公式 (1)：

X=(M2-M1)/M1×100%

(1)

X-吸水率，%;M1-浸泡前樣品重量，g;M2-浸泡后樣品重量，g。

(2)防水實驗。混凝土基體表面涂蓋乳化瀝青，然后將涂料涂敷在混凝土基底上，厚度3cm，直徑20cm。選用pH值為7.0的軟化水作為試驗用水。將樣品表面迎水7d，并施加0.2MPa壓力，樣品無透水后加壓到0.3MPa，此后每20h增加0.1MPa，直到無透水時記錄壓力值。其它過程參考《建筑防水卷材試驗方法第10部分：瀝青和高分子防水卷材不透水性》(GB/T 328.10-2007)。每種樣品測試三次，測試結束后，切開樣品，觀察是否含水。防水實驗結束后，對樣品進行相應的吸水率測試。

3 結果與討論

三種不同PH值水的測試結果如表1、表2、表3所示。防水性能測試后樣品吸水率測試結果如表4所示。

表1 pH=4.5測試結果

表2 pH=7.0測試結果

表3 pH=7.5測試結果

表4 加壓后防水涂層防水試驗以及防水試驗后涂層的吸水率測試結果。

圖1 不同涂層吸水值隨pH值變化趨勢

三種樣品在不同PH值水中的吸水率對比如圖1，可以看出，pH值為4.5(無液體蠟保護邊緣)和7的水會提高a、b兩種聚合物改性瀝青厚涂層吸水率。對于無液體蠟保護的單組份樣品c，在pH值為4.5、7、7.5的水中浸泡24h后，涂層吸水率不受PH影響。而有液體蠟保護切割邊緣時，吸水率顯著降低。說明對于含有聚苯乙烯填料的c樣品，涂層邊緣是否防護會對涂層吸水率有較大影響。此外，添加邊緣防護可以降低吸水率。對比兩種雙分組防水涂料和單組份涂料發現，聚苯乙烯顆粒填料的添加可以明顯降低吸水率，并且添加聚苯乙烯顆粒后，pH對吸水率影響的差異相對減小。雙組分聚合物改性瀝青厚涂層在微堿性水pH=7.5水中的吸水率明顯降低，pH值為4.5水中使用液體蠟防護也顯著下降。然而，無防護樣品在pH=4的水中的吸水率仍然更高。由此看見，水PH值是影響防水涂料使用壽命的重要因素。

此外還發現，樣品在浸泡前后，浸泡用水的pH值也發生變化，相對于單組份防水涂料，雙組分a、b防水涂料的PH增加較為明顯，這可能是因為樣品原料本身堿性更大，涂層中的堿性分子的滲出導致pH升高。所以涂料本身性質會導致周圍水環境的污染變化。

上述結果表明聚合物改性瀝青厚涂層在pH=7的水中的吸水率顯著增加，本研究選用pH=7的水進一步進行了耐水性和耐水性測試后樣品的吸水性測試。該測試是加壓條件下進行的。最終當壓力為0.6MPa時，三種涂料不再有滲水出現。防水性試驗后，對取下的涂層進行吸水性測試(本樣品長時間暴漏在具有一定壓力的水中，無邊緣保護)。該結果與浸泡24h實驗結果進行比較，結果如圖2所示。

圖2 浸泡24h樣品和防水性測試后樣品吸水性對比

對比發現，對于雙組分聚合物改性瀝青防水涂料a和b，在連續加壓條件下，暴露在pH=7水中約288小時會導致涂層的吸水率下降，而單組分防水涂料略有升高。上述結果說明，僅僅將樣品完全浸入水中的方法來評估防水涂料的吸水率并不可靠，因為未能真實反應涂料的實際應用環境。

4 結 語

本實驗主要討論了水PH對防水涂料防水性能的影響。 研究發現水PH會嚴重影響聚合物改性瀝青防水涂料的防水性能。三種防水涂料在酸性介質中的吸水率最大，防水性最差。適當的堿性調節可以降低防水涂料的吸水率。 試驗用水在浸泡前后的PH值升高，說明防水涂料在一定程度上會導致周圍環境的污染。 此外，聚苯乙烯顆粒填料的加入可以提高防水性能。通過防水性能測試后樣品的吸水性測試表明，在改變壓力的加壓條件下，吸水率測試的結果更加可靠。