建筑用橡胶、沥青密封材料的研究与应用

陈静、李子安、魏申莉

（石油和化学工业橡胶及再生产品质量监督检验中心）

（天津市质量监督检验站第四十二站 天津 300384）

建筑用橡胶、沥青密封材料的研究与应用

陈静、李子安、魏申莉

（石油和化学工业橡胶及再生产品质量监督检验中心）

（天津市质量监督检验站第四十二站 天津 300384）

该材料具备压敏、自粘、自愈性和非硫化橡胶集一身的特性，使用时只需将隔离纸撕掉，即可粘贴在需要密封的建筑物上，形成一个封闭严密的整体的防水层。原材料中使用了大量颗粒再生橡胶，部分代替生胶，使沥青的性质得以改性，材料节能环保，而制成橡胶沥青嵌缝密封材料、裂缝贴缝带等系列材料，用于所需的部位。

橡胶、沥青、密封材料、压敏、自粘

一、前言

随着建筑工程新技术、新工艺不断出现和迅速发展，对建筑用密封材料提出了更高的要求。建筑用密封材料一般填充建筑物的接缝、裂缝及管道接头或其它结构物的连接处，并可用于混凝土接缝的密封。密封材料要具有良好的粘结性、弹性、耐老化性和温度适应性，并能耐机械作用引起的振动变形。因此近年来，低模量、高弹性、大延伸的弹性密封材料得以迅速发展。

以研究绿色制造工艺和使用技术为中心，开发出冷施工“建筑用橡胶、沥青密封材料”。研制材料具有压敏、自愈合性能，基层变形不被拉断、使用寿命长、环保、安全。材料中掺添了颗粒再生橡胶，它的掺添大幅降低了成本。研制的密封材料可在常温下进行冷施工，无须热熔、热焊或使用胶粘剂，节约了能源，取消了胶粘剂的使用，达到环保、节能、减排的双赢效果。此材料具有独特的自愈性，是一种先进的柔性的冷施工密封材料。

二、国内、外建筑密封材料的发展

最早生产弹性密封材料并将其用于建筑物的是美国Thiokol公司，该公司成功地合成出了弹性聚硫橡胶，并作为填缝密封材料用于建筑物。随后日本开始生产丙烯酸酯类乳液型密封材料和聚氨酯类密封材料。到目前为止，美国、日本、欧洲一些国家生产的建筑密封材料，主要有硅酮类、聚硫类、丙烯酸类、聚氨酯类及改性沥青类。橡胶作为一种高分子弹性材料，在建筑方面的应用已有几十年的历史，橡胶密封材料在建筑方面的应用十分广泛，即使在西方经济萧条的形势下，防水密封膏产量仍是稳定增长。

在我国，随着建筑结构的预制化、高层化和大型框架挂板的应用，建筑及市政建设的接缝密封日趋重要，在高中档的密封材料中，硅酮类产品在我国的应用面最广，年生产能力在500～1000吨以上的企业有20多家，聚氨酯密封材料的总销量约在5000吨。以上密封材料造价较高。近年来，随着密封施工工艺的方便、快捷，改性沥青密封材料已成为建筑嵌缝的主要材料之一。

研制的“建筑用橡胶、沥青密封材料”——橡胶沥青嵌缝密封材料、裂缝贴缝带等系列材料，依照建筑工程不同部位密封的需求，通过调整配方比例和制造工艺，可制成不同的产品，用于所需的部位。使用时只需将隔离纸撕掉，即可粘贴在需要密封的建筑物上，形成一个封闭严密的整体的防水层。它可在复杂节点部位施工，密封材料具备压敏、自粘、自愈性和非硫化橡胶集一身的特性，它扩大了密封材料的施工范围，带动了国内建筑密封材料的技术进步。

三、“建筑用橡胶、沥青密封材料”特点

目前建筑密封材料按其外观形状可分为定型密封材料（如密封带、止水带、密封条），和不定型密封材料（如各种密封材料、嵌缝膏），按其基本原料分，主要分为改性沥青密封材料和高分子密封材料两大类，详见图1：

图1　建筑密封材料分类及常见产品

研制的“建筑用橡胶、沥青密封材料”是以液态的合成橡胶、颗粒再生橡胶、沥青为主体材料，加入软化剂、增粘剂，按一定比例混合，在一定的温度下选取特定的制造工艺，使沥青的性质得以改性而制成的橡胶、沥青混合物，并用带硅油的PE膜覆盖而成。可制成块、条、片、带等不同形状以满足不同工程的需求。该密封材料由于加入沥青，不仅具有橡胶腻子充填混凝土的气孔和预留槽内空隙的性能，同时与混凝土在一定的压力下具有良好的粘着性能，使混凝土与密封材料连成一体，起到止水作用。其特点如下：

1. 具有优异的延伸性能，能经受一定范围内的剪切与拉伸，从而能适应接缝部位的沉降错位。

2. 具有良好的柔顺性，在一定的压力下，能填充到各种裂缝及空洞中。

3. 具有良好的耐化学性和优良的耐老化性能。

4. 与混凝土、金属等多种材料有良好的粘结力。

5. 操作简便，施工速度快，可用来处理各种形态的裂缝。

6. 常温冷施工，无须热熔、热焊，节约燃料和能源。

7. 掺添颗粒再生橡胶，使废旧橡胶资源化，得到再循环利用。

8. 材料最大特点具有压敏性，增粘剂不析出，长期保持粘性，稍用力即能自愈破损的部位，为国内自粘材料首创。

四、“建筑用橡胶、沥青密封材料”研制机理

橡胶与沥青混合，形成相容体系，改善了沥青的使用性能。无论是橡胶吸附了沥青中的油分，溶胀后分布在沥青中，还是橡胶吸附了沥青中的油分，溶胀后形成连续相，使沥青中的重组分存在于橡胶中，都是因为橡胶的存在，改善了沥青的高低温性能。

项目研制中加入了颗粒再生橡胶，它可以均匀地和沥青熔在一起。颗粒再生橡胶在热沥青中可以达到比较大的分散程度。因为颗粒再生橡胶有类似生胶的性能，在一定温度下沥青与颗粒再生橡胶混合发生了相互扩散，形成颗粒再生橡胶改性沥青。

在研制中采用了较高的聚合物含量，即橡胶比例较大的配方体系，在这种情况下，能形成聚合物的连续相。实际上不是聚合物改性沥青，而是沥青中的油对聚合物的塑性化，原沥青中较重的组分，分散在聚合物连续相中，这种体系所反映出来的性能已经不是沥青的性质，而是聚合物的性质。

将合成橡胶、颗粒再生橡胶、沥青为主体材料，加入一定比例的增粘剂、软化剂，经特定的生产工艺制备的密封材料，具有优良的防水、防潮性能，优良的粘结性能及压敏自愈性，拉断伸长率大，当基层结构伸缩变形时，能随结构伸缩而伸缩，而且耐高、低温性能优良。其主要性能实测值达到JC/T 207-2011标准要求。材料具有压敏“自愈”功能，可广泛的应用于市政工程、屋面工程、地下工程、地铁工程中。

五、“建筑用橡胶、沥青密封材料”配方试验

1. “建筑用橡胶、沥青密封材料”配方组成

采用橡胶、石油沥青为主体材料，配合剂选用增塑剂、增粘剂、表面活性剂、矿物填充剂等。配方经过优化组合和筛选，当试验条件合理，所制备的压敏型橡胶、沥青密封材料，不但具有较好的工艺加工性能，同时还具有较好的物理性能。

2. 颗粒再生橡胶良好的物理性能

颗粒再生橡胶粒径对密封材料性能的影响（见表1）

表1　不同粒径颗粒再生橡胶的物理性能

由表1可知，颗粒再生橡胶粒径不同其物理性能不同，粒径越细，比表面积越大，各种助剂对废橡胶的活化程度越高，制备的密封材料延伸率高。

3. 增塑剂的变量试验

增塑剂按其作用可分为两种类型，一类是内增塑剂；另一类是外增塑剂。本项目采用外增塑剂。增塑剂加入主体材料中，减弱了分子间吸引力，从而降低了分子间相互作用，增加了胶料的塑性，降低了其内聚强度、弹性，同时增加了延伸性和耐寒性。

4. 增粘剂的变量试验

研制的“建筑用橡胶、沥青密封材料”属于压敏自粘型，该材料不需加热，用指压便可粘接，是一种有一定抗剥离强度的密封材料，该材料符合：粘基力 ＞ 内聚力 ＞ 粘附力＞ 快粘力 （见图2）

1.2.3 健康对照组纳入标准 （1）年龄20～70岁，（2）最佳矫正视力≥1.0，（3）屈光度≤ ±6D、柱镜≤±2D，（4）Goldmann压平眼压测量值小于21 mm Hg，（5）视乳头及黄斑区结构正常（眼底镜检查），（6）无眼科疾病史，（8）无眼科手术史。

图2　压敏构成示意图

选用的增粘剂应赋予“橡胶、沥青建筑密封材料”一定的机械强度，同时能够使密封材料对非极性材料及金属等极性材料具有一定的粘结强度和压敏性。

特性：·施工简便。

·对极性及非极性材料都有一定粘接力。

· 无溶剂。

· 具有重复、多次使用的特性。

六、“建筑用橡胶、沥青密封材料”物理性能及指标

1. 优异的耐热性

将制备好的带金属槽的试件放于 45°支架上，并将支架放入 80℃烘箱中放置5h，然后取出试件，分别测量每个试件从金属槽下端到油膏下垂端点的长度，下垂值均为2mm，耐热度达到JC/T 207-2011标准指标。

2. 良好的柔度

将试件放入-20℃、-25℃的低温箱中，在此温度下保持2h，取出试件，按照JC/T 207-2011在2s内弯曲，密封材料试件无裂纹及粘结损坏情况现象。

由此可知，制备的密封材料，不仅适宜于夏季高温条件，而且低温性能良好，超过JC/T 207-2011低温柔性的要求-20℃，达到-25℃以下。该密封材料在低温下不脆裂，仍具有良好的弹性、伸长和柔韧性，适宜于冬季施工。其性能实测值达到并超过JC/T 207-2011标准规定的物理性能指标（见表2）

表2　物理性能及指标

七、“建筑用橡胶、沥青密封材料”的工艺路线

1. 生产工艺路线

2. 施工工艺路线

八、结论

1. “建筑用橡胶、沥青密封材料”，是以合成橡胶、颗粒再生橡胶、沥青为主体材料，加入增粘剂等配合剂，从而提高了密封材料的耐热性、低温柔性，其物理性能达到JC/T 207-2011标准要求的指标。

2. 该材料粘结强度高，不仅可以用来填补结构简单的缝隙，更适用于结构复杂的工程，特别是多基桩、基坑部位。

3. 该材料具有压敏性，粘性大，易于粘合，稍用力即能自愈破损的部位，克服了沥青冬季施工脆裂的现象，施工快捷方便，无污染，是新一代的环保材料。

4. 该材料使用了颗粒再生橡胶，且生产工艺方法简单，避免了生产过程中废气对环境的污染，降低了能源消耗，可部分代替生胶，具有明显的社会效益和经济效益。

陈静，女，（1979～），工程师，就职于石油和化学工业橡胶及再生产品质量监督检验中心，从事检测与标准管理