水泥混凝土路面接缝及裂缝防水密封材料简介

贾慧颖

(黑龙江省哈同高等级公路管理处)

1 前 言

路用防水密封材料的发展是随着化学工业的进步及公路建设规模的扩大而逐渐发展起来的,其应用范围日渐扩大。但使用最多、最广泛的仍然要属水泥混凝土路面的接缝与裂缝的封堵密封材料。

黑龙江省(以下简称我省)气候寒冷,近年来尝试应用了多种接缝与裂缝封堵材料,但迄今为止,还没有一种被大家所公认的,性能比较适合我省特点的水泥混凝土路面用接缝与裂缝封堵密封材料。不过,目前聚氨脂类密封材料已被大多数人看好,其应用前景看好。

2 防水密封材料的主要类型与性能

按常用材料的种类划分,防水密封材料主要有沥青防水密封材料、聚氯乙烯防水密封材料、聚氨脂防水密封材料、丙烯酸脂防水密封材料,以及硅橡胶防水密封材料、聚硫防水密封材料、硫醚防水密封材料、丁苯橡胶防水密封材料、环氧防水密封材料等等。受成本等因素的制约,路用防水密封材料目前多局限于前四种,其他材料除极少数试验使用外,基本上没有在路面接缝、裂缝封堵中实际使用。而环氧密封材料虽然粘接强度较高,但弹性复原率、拉伸率方面较差,目前我省已基本上不再应用于路面接缝或裂缝的封堵密封。

2.1 沥青防水密封材料

该种材料是以石油沥青为基本材料,加入改性材料(如橡胶、树脂等),以及稀释剂、填充料等配制而成,一般呈黑色膏状,分热熔型、溶剂型、乳液型三种,公路工程以热熔型为主。这类材料的特点是价格低廉,至今应用量仍然很大,但其施工困难、耐侯性差、容易老化变硬失去密封性能。近几年经过大量的改性研究,使沥青与丙烯酸脂、聚氨脂、丁苯嵌段聚合物等相结合,制备出了性能有相当改善的密封材料,在路面接缝、裂缝的封堵上尚占相当数量,SBS改性沥青弹性密封材料就是其一,已有专门厂家作为产品批量生产。

2.2 聚氯乙烯防水密封材料

这种材料是以聚氯乙烯为基本材料,加入改性材料和其它助剂配制而成的一种弹塑性密封材料。一般分热塑型和热熔型两大类。聚氯乙烯胶泥为热塑型,热熔型为塑料油膏。公路工程中采用聚氯乙烯胶泥作为密封材料也比较普遍。此种密封材料的特点是价格较低,具有良好的弹性、耐老化性、耐腐蚀性,并且材料来源广泛,施工简便,施工质量容易控制。不足之处是它的低温适应范围一般在 -25℃以上(个别产品有达到-30℃的),不完全适应黑龙江省的气候条件。另外,从实用情况看,其路用密封效果一般只能维持2～3a。

2.3 聚氨脂防水密封材料

聚氨脂防水密封材料是以聚氨基甲酸酯为主要成分的非定型密封材料。由含有异氰酸酯基(-NCO)的基料和含有活泼氢化合物的硫化剂,以及催化剂、增塑剂、稳定剂、发泡抑制剂和填充料等组成,属常温硫化型弹性密封胶。

聚氨脂密封材料在聚氨脂制品中是比较新的产品, 20世纪 50年代后期国外已有人开始了对聚氨脂密封材料的研究,60年代由美国和日本率先实现了产品化生产。我国对聚氨脂密封材料的研究开发起始于 70年代,目前已有十余家比较规范的工厂、院所研制、生产聚氨脂密封材料。

该种密封材料最初为双组份和多组份型,近年来单组份型的封装稳定性问题已经得到解决,因此路用聚氨脂密封材料现多为单组份型和双组分型,这两种型号各具长处。其优点是价格具有竞争力,具有高延伸率、高弹性、耐磨、抗撕裂,而且耐油和耐侯性良好。聚氨脂密封胶是一大类,其中最原始的要数多异氰酸脂密封剂,它的最大好处在于易溶于有机溶剂,施工方便;因为分子体积较小,很容易透入水泥混凝土这种多孔性材料中,而且能与吸附在被胶结材料表面上的水分及含水氧化物等发生化学反应,或者在碱性的被粘结物表面上自行聚合,从而提高粘结强度,不仅胶结坚固,而且耐久性好。

到1998年,我国建筑聚氨脂密封材料年产量已达 0.6～1.1万t以上,其中国产的约占 1/2,而同期美国年产量达到了 45.8万t。聚氨脂密封材料原料价格较低,来源丰富,生产技术日渐成熟,价格也在逐年下降,其应用前景十分广阔。

2.4 丙烯酸脂防水密封材料

丙烯酸脂密封材料是以丙烯酸脂类聚合物为主要成分的非定形密封材料,目前主要有溶剂型和乳液型两种。路面灌缝中以非离子型乳液为主,具有施工方便、无污染、粘接稳定、有弹性、耐油耐水、抗老化性好等优点,价格上尚属偏高,国内产品质量也参差不齐。在建筑业,有的建筑工程为保证质量,有时不得不舍弃国产而采用进口产品以保工程质量。高性能丙烯酸密封材料近年来在国外已形成市场,主要是硅酮改性产品,建筑业用产品一般延伸率达 750%以上, -20℃低温柔性,耐久性在 15～35年。由于技术和成本的原因,此类密封材料在公路工程中尚不能规模应用,相信随着技术和经济的发展,此种密封材料在公路工程中也将一展身手。

从路用防水密封材料的发展过程看,所用材料的技术性能越来越好,已逐渐接近路面裂缝和接缝封堵的实际需要,但由于经济条件的限制,路用防水密封材料的开发与应用始终滞后于建筑类防水密封材料的发展,前者往往由后者带动前进,但随之而来的高成本使得人们不得不暂时退而求其次,即采用性能低一些、耐久性和密封性能等稍差一些的材料来进行封堵,其应用效果自然打了折扣。相信随着我国化学工业的发展,经济建设的腾飞,路用防水密封材料也将以一个系列产品的形式展现在广大公路建设者面前,使有关应用材料的选择更加灵活、经济与合理,效果也更加明确。