喷涂速凝防水材料的制备及工艺研究

data-full-width-responsive="true"> 喷涂速凝防水材料的制备及工艺研究罗恒１　田井速１＊　李家发１　黄婷２　张敏敏１　韦良强１　吉玉碧１（１．贵州省材料产业技术研究院，贵阳５５００１４；２．贵州省交通勘察设计院股份有限公司，贵阳５５０００１）目前，防水材料分为以下几大类：（１）高聚物改性沥青基防水卷材，（２）合成高分子防水卷材，（３）刚性防水和堵漏止水卷材，（４）防水涂料，（５）溶剂型ＳＢＳ改性沥青等。但这几类防水材料在性能、施工工艺、运用范围上有缺陷，防水可靠性都不太高。高性能涂速凝防水材料以多种复合橡胶通过互穿网络技术和纳米技术与沥青改性复合而成，通过对橡胶与沥青的改性，橡胶在沥青中形成连续的分散相，在微观上形成网状分散相，通过微观结构的改变来对产品宏观性能进行改善。通过橡胶与沥青的改性该材料拥有橡胶的高回弹性、耐穿性同时也具有沥青的特性，通过双组份喷涂速凝原理能使材料中的纳米成分和微小分子胶团迅速与混凝土基层形成吸盘效应，堵塞基面毛孔并牢固成膜，具有优异防水、防腐和防护性能，是真正实现皮肤式的橡胶防水涂层。喷涂速凝防水材料具有施工简便、冷制冷喷、整体成型无缝、高回弹率等优点在工程中也被广泛应用。１　实验材料与实验方法１．１　材料与设备１．１．１　主要原材料（１）基质沥青９０＃沥青，中国石化茂名分公司产品，其相关参数见表１。ＳＢＳ（线型７９１－Ｈ），巴陵石化；阴离子型氯丁胶乳，重庆长寿化工。１．１．２　试剂氯化钙、氢氧化钾（ＫＯＨ）为工业级试剂，乳化剂：慢裂快凝型阴离子乳化剂１．１．３　实验设备与仪器集热式恒温加热磁力搅拌器（ＤＦ－１０１Ｓ型），巩义市予华仪器有限公司；精密定时定速搅拌器（ＪＪ－１型），江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；微机控制电子万能试验机（ＷＤＷ－１０型），上海华龙测试仪器有限公司；冲片机（ＣＰＪ－２５型），承德试验机有限公司；分析天平（ＴＧ－３２８型），上海仪器厂；实验室高剪切分散乳化机（ＥＳＢ－５００型），上海易勒机电设备有限公司；双组份喷涂设备，自制。１．２　喷涂速凝防水材料的制备方法１．２．１　改性将沥青加热到１７０～１７５℃，再将ＳＢＳ改性剂投入到沥青中，沥青经过溶胀、剪切、发育三阶段，在此过程中控制温度在１７５℃内，并不停的搅拌。１．２．２　乳化将改性好的沥青和皂液加入到高剪切分散乳化机中，启动乳化机将沥青剪切成１０ｍ 以下的沥青颗粒，粒径分布见图１。１．２．３　二次改性将乳化好的沥青中按照不同含量的阴离子氯丁胶乳，搅拌均匀即可。１．２．４　Ｂ组分即固化剂的制备根据所需Ｃａ２＋ 浓度，将氯化钙溶于水中，制备成氯化钙溶液即Ｂ组分溶液。１．２．５　试样的制备（１）制片：将配合好的改性乳化沥青乳液（Ａ 组分）、氯化钙酒精溶液（Ｂ组分）通过无气喷涂设备分别从不同喷头喷出，将液体喷涂到４００４００的玻璃板上，待试样析水干燥后保养７ｄ，再将试样从玻璃板上脱下用冲片机将膜制成符合ＧＢ／Ｔ５２８要求的哑铃Ｉ型试样。（２）性能测试：用拉力测试机在拉伸速度５０ｃｍ／ｍｉｎ、伸长范围大于５０ｃｍ，测量值在量程的（１５～８５）％，示值精度不低于１％。测试其拉伸强度和扯断伸长率。２　实验与讨论２．１　ＳＢＳ含量对防水材料的影响在基质沥青中加入不同量的ＳＢＳ，经过溶胀、分散、发育、乳化后考察了ＳＢＳ的量对基质沥青的影响，结果如图２所示，随着ＳＢＳ量的增加，产品的抗拉强度不断增大，并且增大的幅度也不断加大。在加入ＳＢＳ后经过溶胀、分散、发育、乳化后ＳＢＳ在沥青中分散均匀，在高速剪切作用下，ＳＢＳ的形态发生改变并重组，形成连续相，聚合物相和沥青相相互贯穿网咯的双连续相结构。这种结构使得改性沥青在一定程度上表现出ＳＢＳ的橡胶性质，从而增强其抗拉伸强度。当ＳＢＳ的加入量大于６％，由于其黏度等过大，现有设备乳化和剪切工艺无法完成。２．２　氯丁胶乳的含量对乳化改性沥青的影响目前ＳＢＳ在沥青中的含量一般能达到４％～６％，若ＳＢＳ含量继续增大，在现有装备和技术下不能乳化，ＳＢＳ橡胶在沥青改性后还不能满足防水要求，故需对它进行二次改性，即加入胶乳来提高防水材料的性能，氯丁胶有优良的耐刺穿性能，且耐候性好。在加入氯丁胶乳时须对氯丁胶与乳化沥青的配伍性进行选择，需筛选出与乳化沥青配伍性较好的氯丁胶。因此，在加入６％ＳＢＳ基础上，加入一定量的氯丁胶乳对材料进行二次改性，结果如图３、图４所示。随着氯丁胶乳含量的增大，改性乳化沥青的拉伸强度逐渐增大，加入量大于４０％后增长幅度更加明显；且扯断伸长率都保持在１０００％～１２００％之间，对于防水材料来说，如此高的伸长率能满足防水材料的要求，考虑到性价比的因素，氯丁胶乳的量在４０％为宜。２．３　Ｃａ２＋ 浓度对材料凝固性能的影响阴离子乳化沥青表面带负电荷，而固化剂氯化钙电离带正电荷Ｃａ２＋，电荷中和使乳化沥青迅速脱水，乳化沥青与固化剂之间发生不可逆的吸附，引起乳化沥青的破乳，异性电荷越强破乳速度越快。通过对不同浓度的Ｃａ２＋ 溶液与Ｂ组分进行立面喷涂，观察乳液破乳现象，见表２。从以上现象可以看出：Ｃａ２＋ 浓度为０时即单独用Ａ液喷涂防水材料不凝固，当Ｃａ２＋ 浓度较低时析出的白色胶状物为二次改性的胶乳，此时只有沥青部分破乳而胶乳部分并未破乳，当Ｃａ２＋ 浓度达一定程度（大于１２％）时成分中的沥青与二次改性时加入的胶乳同时破乳，析出水珠达到速凝的目的。３　结论（１）随着ＳＢＳ的加入，改性乳化沥青的抗拉伸强度增强，在加入量大于６％以后，其拉伸性能的增长幅度更大。（２）加入氯丁胶乳对改性乳化沥青进行二次改性，明显增强了其拉伸强度，提高了制品的耐刺穿性，对扯断伸长率的影响则很小。综合考虑性价比等各个因素，氯丁胶乳的量在４０％为宜。（３）当Ｃａ２＋ 浓度到一定程度后可实现一次性喷涂厚膜的目的。