SBS改性沥青防水卷材的性能与应用

刘 婧

(广州航海高等专科学校,广东广州,510725)

SBS改性沥青防水卷材的性能与应用

刘 婧

(广州航海高等专科学校,广东广州,510725)

介绍了 SBS改性沥青防水卷材的国内外发展情况,分析了 SBS与沥青共混改性机理,探讨了SBS改性沥青防水卷材的强度、稳定性等性能特点,简述了 SBS改性沥青防水卷材的应用方法并指出了应用过程中存在的问题。

SBS;沥青;防水卷材;应用

SBS改性沥青防水卷材又称为弹性体沥青防水卷材,系以 SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)热塑性弹性体改性石油沥青为浸渍涂盖层,以聚脂纤维、玻璃纤维无纺毡、黄麻布、有纺玻璃毡等为胎基,表面均匀撒布细砂、滑石粉或 PE膜 (低压高密度聚乙烯薄膜),经过选材、配料、共溶、浸渍、复合成型、卷曲等工序加工制成[1,2]。

1 SBS改性沥青防水卷材在国内外的发展

SBS热塑性弹性体 70年代初作为商品出现在美国,与此同时在法国开发出 SBS改性沥青并命名为弹性沥青。由于 SBS改性剂具有多种优良的特性,因此在欧洲迅速流传并传播到日本、美国。当前,在防水材料方面除意大利外,欧洲各国仍然是 SBS改性沥青聚酯胎卷材占主导地位,SBS弹性沥青和长丝聚酯无纺布的组合,使 SBS改性沥青防水卷材的性能更加完善并跨入高档防水材料的行列,在所有防水领域广泛应用[3]。在德国、法国、芬兰和挪威等国,SBS改性沥青防水卷材占防水材料市场的 85%以上,在美国、日本,市场占有率在 30%以上,并有逐年上升的趋势。SBS改性沥青防水卷材的生产及应用在我国的发展始于上世纪80年代中期,通过大约 10年的生产实践,SBS改性沥青防水卷材具有优良的物理化学性能和良好的施工性能。建设部 1998年发的第 10号公告《首批住宅产品推荐目录》中,SBS改性沥青防水卷材为第一选中产品。SBS改性沥青防水卷材是国家重点发展的沥青卷材品种,也是我国目前防水卷材中用量最大的品种,现产品各项指标执行国家标准GB18242—2000[5]。

2 SBS与沥青共混改性机理

用热塑性弹性体 SBS改性沥青属于高聚物共混改性,观察聚合物共混效果可以用判别高分子相容性的简单实验[5,6],一种方法是观察共混体系的透光率,相容的均相体系是透明的;非均相体系呈现浑浊。但如两种聚合物的折光率相同或微区尺寸远小于可见光波长,即使是不相容的分相体系,表现上却仍然为透明的。另一种方法用共混聚合物的玻璃化温度 Tg则是判断相容性最通用和最有效的方法。完全相容的共混体系只有一个 Tg,且介于两个共混聚合物各自的 Tg1和 Tg2之间;相分离的非均相体系则有两个 Tg。郝培文[7]研究 SBS对共混效果的影响表明,线型 SBS普遍比星型 SBS具有较好的相容性,SBS含量小于 3%时改性沥青的稳定性较好,沥青质含量适中、芳香分含量越大的基质沥青与 SBS的相容性越好。一般认为,SBS与沥青之间靠分子间力主要是范德华力缔结,而范德华力远远小于化学键能,因而它们的结合很脆弱,受外力和环境的影响很大,因此常常填加稳定剂保持其键接结构。冯新军等[8]把不同类型、不同牌号的 SBS和不同的基质沥青制备 SBS改性沥青,分析 SBS类型、牌号和基质沥青对 SBS改性沥青性能的影响,发现星型 SBS的改性效果并不一定优于线型 SBS,但嵌段比为 30/70SBS的改性效果优于嵌段比为 40/60SBS的,与同一类型 SBS改性剂相容性越好的基质沥青其改性效果越好,组分比R>3的基质沥青与 SBS有较好的相容性。原健安等[9]研究表明,SBS与沥青之间不仅是简单的物理共混过程,SBS微粒加入沥青后,不仅占据一定空间,而且还参与了新的胶体结构的形成。SBS与沥青分子结合,会使沥青中胶体结构 (或高分子溶液)处于分散状态,导致沥青本身的亚微观结构发生改变,另外在加工过程中,高温强机械作用不可避免会产生 SBS的断链,产生自由基,同时 SBS上的活性双键在这种条件下也难以稳定,不能不发生化学反应,形成新的胶体结构。他还结合纤维图像提出了两种亚微观结构模型并讨论了不同 SBS结构成分对改性的亚微观结构的影响。

3 SBS改性沥青防水卷材性能特点

沥青经 SBS改性,品质大大提高,产品使用寿命是普通油毡的 3～5倍,可达 15年以上,可耐低温 -15℃～-20℃,耐热度可达 90℃～100℃,改性沥青防水卷材的断裂延伸对防水基底层有较大的变形适应能力,SBS改性沥青卷材,在 0.2M Pa压力下作开缝水压试验,可持续 2h不渗漏,SBS改性沥青防水卷材物理性能见表 1[10]。这种材料单层使用就有足够的防水耐压能力,且改性后的沥青有良好的抗酸能力。由于沥青基料在改性的过程中掺入无机物,使产品不易自燃,比纸胎油毡自燃点提高很多,所以它更安全。

表 1 SBS改性沥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]针对影响改性沥青卷材强度的因素进行了实验分析,认为防水卷材的强度是由胎基的强度、混合沥青的力学性能及界面性能所决定的。SBS改性沥青和聚酯毡、玻纤毡具备良好的相容性。可以把 SBS改性沥青防水卷材看作是一种复合材料,基体材料 SBS改性沥青具备良好的延度和屈从性 (形变能力),增强材料聚酯毡、玻纤毡则提供了足够的强度。SBS改性剂掺量达 5% (质量分数)时,改性沥青基体内部形成网络结构,在极大改善沥青感温性能的基础上,亦可较大提高卷材的力学性能,提高率在 15%左右。

为了提高 SBS改性沥青防水卷材的使用效果和寿命,需加入稳定剂,使用稳定剂后不同程度地改善了改性剂与沥青之间的相容性,使改性剂在沥青中的分散更容易、更均匀、更细,从而可以适当减少加工时间。李双瑞等[12]通过比较一种无硫稳定剂和一种含硫稳定剂对 SBS改性沥青相容性效果和路用性能指标,发现加入稳定剂后样品的高温储存稳定性改善明显,加入该无硫稳定剂的 SBS改性沥青在热贮存过程中性能更加稳定。稳定剂的作用原理分两种,物理稳定相对提高其沥青中芳香与树脂含量,促使聚合物相与沥青相之间形成一层稳定的相界面吸附层,降低相界面的表面张力,增加两相之间的亲和力,从而达到两相之间的相容;化学稳定是通过化学作用在聚合物相与沥青相之间形成化学键作用,从而避免两相之间的离析现象[13]。稳定剂的使用与基质沥青种类、SBS的类型以及稳定剂类型均有关系,一种稳定剂并不能同时解决所有沥青卷材的储存稳定性。窦世昌等[14]研究了 SBS改性沥青稳定剂添加量如何确定的问题,发现若稳定剂加多了则会加剧反应过程,很可能发生“果冻”状现象,若稳定剂加少了显然起不到稳定的作用,稳定剂添加量与改性沥青的技术性能密切相关,利用 “离析试验”163℃,48 h前后的软化点差值确定稳定剂添加量是比较简单、快捷、有效的方法。

填充料在保证 SBS改性沥青卷材力学性能的同时能降低其成本,现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,从 SBS改性沥青对填充料物理化学性能的基本要求出发,考察了粉煤灰作为填充料的密度、比表面积、细度与级配、亲水和亲油性、吸油率和游离酸碱性等,认为使用粉煤灰作填充料,其添加量、温度、搅拌时间等同滑石粉没有大的差别,只需稍作些调整,产品质量同样可以达到标准要求。

4 SBS改性沥青防水卷材的应用与施工

SBS改性沥青防水卷材具有适用范围广、抗拉强度高、断裂延伸率大、防水层自重轻、施工操作简便等特点。除用于—般工业与民用建筑防水外,尤其适用于高级和高层建筑的屋面、地下室、卫生间等部位的防水防潮以及桥梁、停车场、屋顶花园、游泳池、蓄水池、隧道等建筑的防水。由于卷材具有优良的低温柔性和极高的弹力延伸性,更适合于寒冷地区和结构变形的建筑防水。

SBS改性沥青防水卷材的施工方法比较简单,在干燥的基层上涂刷 SBS改性沥青防水卷材冷底油,一切涂刷均匀,一次涂好,干燥到不黏脚为宜[3,10,16,17]。闫峰[18]改用热溶法施工不仅施工方便、安全、节约、环境适应性广,而且还可减少对环境的污染。热熔法是以专用热熔机具或酒精喷灯烘烤卷材底面与基层,待卷材表面涂盖层熔化,以卷材表面呈光亮黑色为尺度,边烘烤边向前滚动卷材,并用压辊滚压 (滚时不要卷入空气和异物,要压平压实),使其与基层或与卷材粘结牢固,烘烤时应注意调节火焰大小和移动速度,不得过分加热或烧穿卷材。

SBS改性沥青防水卷材性能优良,有广阔的应用前景,但仍需解决好两方面的问题,一是建材市场鱼目混珠的现象比较严重,例如低劣沥青胎防水卷材冒充 SBS改性沥青防水卷材,以低劣纤维胎代替高性能长纤维聚酯毡胎和一加胶粉改性沥青的产品冒充 SBS改性沥青防水卷材;二是施工方法落后,基本属手工操作,施工队伍混乱,施工人员专业素质低,不能保证施工质量的稳定和可靠。所幸,监管部门已制定和执行相应的法规。未来,在监管力度的不断加大下,情况将有所改善。

[1]沈春林,苏立荣.建筑防水卷材[M].北京:化学工业出版社,2002.

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[3]徐自然,潘庆祥.SBS改性沥青防水卷材的综述[J].大众商务,2010,7(115):313.

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[18]闫峰.SBS改性沥青防水卷材的热熔法施工[J].山西建筑,2004,30(7):49-50.

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