高聚物改性沥青防水卷材热熔铺贴前后性能研究

曾三海，比干旭桄，夏冰，马玉凤

（1.湖北工业大学 土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430068；2.衡水中铁建土工材料制造有限公司，河北 衡水 053000）

高聚物改性沥青防水卷材热熔铺贴前后性能研究

曾三海1，比干旭桄1，夏冰1，马玉凤2

（1.湖北工业大学 土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430068；
2.衡水中铁建土工材料制造有限公司，河北 衡水 053000）

介绍目前国内路桥中使用的高聚物改性沥青防水卷材及其施工工艺，分析了热熔铺贴前后改性沥青防水卷材的技术性能以及加热前后的性能变化。试验结果表明，高聚物改性沥青防水卷材经过热熔铺贴后，其在耐热性试验中，加热面下滑严重并有滴落现象；在低温试验（-30℃）条件下，加热面弯折时有非常严重裂缝，在-20℃时，加热面弯折时有明显裂缝；拉伸强度略有提高，但延伸率下降。通过对比生产线防水卷材和现场制备卷材的性能，从而得到了现场制备改性沥青防水卷材的优越性。

高聚物改性沥青防水卷材；热熔铺贴；技术性能

0 前言

高聚物改性沥青防水卷材是以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆面材料制成的可卷曲片状材料[1]。高聚物改性沥青防水卷材主要包括SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材、自粘改性沥青防水卷材以及其它改性沥青防水卷材[2]。

目前，高聚物改性沥青防水卷材主要采用热熔法和冷粘法施工。在实际施工中，基本使用热熔法施工。因为热熔法施工多为人工施工，存在以下缺陷：

（1）易受到人为因素影响；

（2）耗能多，加热系统大都采用喷灯，热量流失较多；

（3）防水卷材加热不均匀，导致卷材厚度不均以及粘结性能下降；

（4）滚压不严，导致粘结力下降。

本文以聚酯胎高聚物改性沥青防水卷材为研究对象，研究改性沥青防水卷材在热熔施工前后卷材的性能变化，为现场制备高聚物改性沥青卷材提供研究基础。

1 试验

1.1 主要原材料

（1）高聚物改性沥青防水卷材：衡水中铁建有限公司生产，其主要物理性能见表1。

表1 SBS改性沥青防水卷材的物理性能

（2）生产线改性沥青胶料：胶料生产配合比见表2；胶料使用100#沥青，其技术性能见表3。

表2 胶料生产配合比 %

表3 100#沥青技术性能

（3）250-浸油聚酯胎基：其技术性能指标见表4，该聚酯胎基由石家庄市金柳无纺布有限公司生产。

表4 250-浸油聚酯胎基质量指标

1.2 试验仪器和设备

汽油喷灯；微机控制电子万能试验机，CMT4104；5 L砂浆程控搅拌机；多功能低温检测仪，DHF-082；电热鼓风干燥箱，101-A；标准恒温恒湿养护箱，YH-40B型。

1.3 卷材施工工艺

生产线改性沥青防水卷材采用热熔法铺贴于基层上面；现场制备改性沥青防水卷材通过机械二次加热改性沥青胶料，同时与浸油聚酯胎直接铺设于基层上面。

2 结果及分析

2.1 厚度变化

厚度参照GB/T 328.4—2007《沥青防水卷材厚度、单位面积质量》进行测试，卷材厚度的测量为试样卷材宽度方向平均测量10个点，取平均值为整卷材料的厚度，精确到0.01 mm。

生产线改性沥青防水卷材设计厚度为4.5 mm，其中上涂层1mm、中间层浸油聚酯胎基2mm、下涂层1.5mm。通过试验测试生产线改性沥青防水卷材加热前后的厚度变化见图1。

图1 卷材加热前后厚度变化

由图1可见，生产线改性沥青防水卷材在加热过程中，卷材厚度减小，平均约0.24 mm，表面砂明显融入了高聚物改性沥青中，卷材没有延伸的迹象。

2.2 高低温性能变化

耐热性参照GB/T 328.11—2007《沥青防水卷材 耐热性》进行测试：截取100 mm×50 mm的试件在115℃的温度下垂直悬挂在烘箱中。在1 h后测量试件两面涂盖层相对于胎体的位移。平均位移超过2.0 mm为不合格。

低温柔性参照GB/T 328.14—2007《沥青防水卷材 低温柔性》进行测试：截取125 mm×25 mm的试件在上表面和下表面分别绕浸在-30℃的冷冻液中的机械弯折装置上弯曲180°的状态下2 h。弯曲后，检查试件涂盖层存在的裂纹。

生产线改性沥青防水卷材在高低温实验中性能很稳定，高温无流淌、滴落，低温无裂缝。

生产线改性沥青防水卷材用现场施工汽油喷灯加热后的耐热性试验结果见图2。

图2 加热前后改性沥青防水卷材耐热性试验结果

由图2（b）可见，经喷灯加热后，卷材加热面下滑严重，并有滴落现象。

在-30℃低温实验中，加热面弯折有非常严重裂缝，在-20℃时，加热面弯折有明显裂缝。出现高低温性能下降的原因可能是改性沥青防水卷材在热熔铺贴工程中，加热面沥青组分中油份挥发引起的。

2.3 最大拉力以及延伸率的变化

最大拉力及延伸率参照GB/T 328.8—2007《沥青防水卷材 拉伸性能》进行测试：试件以恒定的速度拉伸至断裂。连续记录实验中拉力和对应的长度变化。

2.3.1 加热前后生产线卷材和现场制备卷材

最大拉力对比（见图3）

图3 加热前后生产线卷材与现场制备卷材的最大拉力

由图3可以发现：（1）生产线改性沥青防水卷材在加热前和加热后其最大拉力基本没什么变化；（2）现场制备改性沥青防水卷材的最大拉力比生产线改性沥青防水卷材加热前后的最大拉力要大，从而可以确定现场制备防水卷材在拉力方面比生产线防水卷材更优越。

2.3.2 加热前后生产线卷材和现场制备卷材

在最大拉力时的延伸率对比（见图4）

图4 加热前后生产线卷材与现场制备卷材延伸率

由图4可以发现：（1）生产线改性沥青防水卷材加热后与加热前相比延伸率受到了较大影响，加热后卷材的延伸率严重降低；（2）现场制备改性沥青防水卷材延伸率与加热前生产线改性沥青防水卷材延伸率基本相同，比加热后的卷材延伸率要大。从而可以得出铺贴好的卷材，现场制备卷材的延伸率比热熔铺贴后的生产线卷材延伸率要大。

2.4 生产线卷材与现场制备卷材粘结力对比

粘结力参照TB/T 2965—2011附录A进行测试：将试样分别夹在拉力试验机上，夹持部位不能滑移，开动试验机，以（100±10）mm/min的速度进行剥离试验，剥离力以拉伸过程中的平均力值表示。基层为40 mm×40 mm×160 mm水泥块，将生产线卷材热熔后和现场制备卷材分别铺设于水泥块40 mm×160 mm表面，各5块。剥离长度为75 mm。

生产线改性沥青防水卷材与现场制备改性沥青防水卷材粘结力的对比见图5。

图5 生产线卷材与现场制备卷材的粘结力

由图5可以发现，现场制备改性沥青防水卷材比生产线改性沥青防水卷材粘结力更稳定、更大。粘结力大可以提高防水层与基层的粘结强度，从而使得现场制备改性沥青防水卷材的防水能力比生产线改性沥青防水卷材要好。

2.5 现场制备改性沥青防水卷材厚度的设计

上涂层1 mm胶料，中间层浸油聚酯胎2 mm，下涂层2 mm胶料。厚度控制由机械设备完成，以保证卷材厚度的稳定性。

完美的偏胎基设计：上涂层1 mm，胎基厚度2 mm，下涂层2 mm。胎基以及下涂层的厚度稳定性可以满足防水层的厚度，且满足防水需求。下涂层厚度2 mm，有足够的改性沥青可以融化，填平基面较大的坑洼，减少空鼓的产生，增强了与基面的粘结力。防水材料上涂层厚度1 mm，和沥青路面之间不会产生滑动层，铺设沥青路面材料时呈膏状热熔，只有很少的改性沥青进入桥面材料中，不会产生穿透，不影响桥面材料的强度，并且与路面结合好。

从上面不难看出，现场制备改性沥青防水卷材在厚度稳定性和均匀性方面比加热后铺贴在基层上的改性沥青防水卷材更好。

2.6 现场制备改性沥青防水卷材高低温性能

现场制备改性沥青防水卷材在耐热性试验（115℃）中性能很稳定，无流淌、滴落，在低温实验-30℃时，无裂缝。

该生产线改性沥青防水卷材采用的热熔铺贴工艺，当热熔后其高低温都受到了很大的影响。而现场制备改性沥青防水卷材在施工工艺改进后，避免了热熔后的性能影响，从而使得防水卷材更适应环境的变化和其高低温性能的提高。

3 结语

就目前的改性沥青防水卷材的施工工艺的缺陷，现场制备的改性沥青防水卷材对其进行了一些改进，使得改性沥青防水卷材的性能更加的优越。优越性主要表现在如下几个方面：

（1）现场制备改性沥青防水卷材使用机械施工，在厚度方面比生产线改性沥青防水卷材更均匀，表面更平整，对后面路桥的上下铺装层施工带来方便。

（2）现场制备改性沥青防水卷材在铺设好后，其高低温性能比生产线改性沥青防水卷材铺贴好后的性能更加优越，使得现场制备改性沥青防水卷材的环境适应性更强，对上下铺装层环境的适应能力也更加好，同时也大大提高了卷材的抗腐蚀性。

（3）现场制备改性沥青防水卷材在铺设好后，其抗拉能力以及延伸率比生产线改性沥青防水卷材铺贴后更加优秀，使得在基底发生龟裂及温度下降的情况下适应性更加优良，也对路桥耐久性的提高起到了决定性的作用。

（4）现场制备改性沥青防水卷材比生产线改性沥青防水卷材对于基层的粘结力更加稳定、牢固，使得路桥防水系统的防水性更加优良同时也提高了路桥的耐久性。

但是在现场制备改性沥青防水卷材的过程中，对于施工机械的要求也是非常严格的。在施工机械方面，有待相关人士的研发。

[1]李军伟.聚合物改性沥青防水卷材情况简介[J].石油沥青，2005，19（2）：54-57.

[2] 王翠芬.高聚物改性沥青防水卷材应用技术[J].建筑工人，2007 （1）：4-8.

Research on the performance before and after melt paving of polymer modified bitumen waterproofing membrane

ZENG Sanhai1，BIGAN Xuguang1，XIA Bing1，MA Yufeng2
（1.School of Civil Engineering and Architecture，Hubei University of Technology，Wuhan 430068，Hubei，China；
2.Hengshui China Railway Construction Earthwork Material Manufacturing Company，Hengshui 053000，Hebei，China）

Describes the high polymer modified bituminous waterproof sheet and the its construction process currently used in road and bridge construction in our country，the technical performance of modified asphalt waterproofing membrane before and after melt paving,and the performance change before and after heating were analyzed.Research shows that，after hot melt paving,the high polymer modified asphalt waterproofing sheet has serious slide heating surface and dripping phenomenon in the high temperature experiment；in the experiment at low temperature-30℃ under the experimental conditions，there is serious crack during heating surface bending，at-20℃，there is obvious crack during heating surface bending；the tensile strength increased slightly，but the tensile rate decreased.By comparing the production line produced waterproof material and on-site prepared waterproof material,the superiority of site prepared modified asphalt waterproofing membrane was obtained.

high polymer modified asphalt waterproofing membrane，melt paving，technical performance

TU57+3

A

1001-702X（2015）04-0055-04

湖北省桥梁安全监控技术及装备工程技术研究中心资助

2014-04-26

曾三海，男，1963年生，湖北仙桃人，教授，主要从事沥青改性以及胶凝材料的研究。