段学伟,许 渊,陈鸯飞,赵晓斌,赵衍斌
(宏源防水科技集团有限公司,山东 寿光 262735)
摘要：参照标准GB/T 23457—2017《预铺防水卷材》对预铺防水卷材性能的相关规定，结合模拟应用过程中的环境场景，对比研究了SIS热熔胶预铺防水卷材和丁基胶预铺防水卷材在耐低温性能、耐水性能、耐老化性能、耐盐碱腐蚀性能等方面的性能差异。结果表明：丁基胶预铺防水卷材在-30 ℃低温无裂纹，-35 ℃时搭接剥离强度仍达到1.0 N/mm；浸水98 d后仍能保持较高的剥离强度；在紫外处理28 d和100 ℃热老化7 d后仍能保持良好的低温柔性和搭接剥离强度；在盐、碱溶液浸泡42 d后仍能保持良好的剥离强度。
关键词：丁基胶预铺防水卷材；SIS 热熔胶预铺防水卷材；耐水性能；耐低温性能；耐老化；耐盐碱腐蚀
预铺防水卷材以其自粘搭接、施工方便、良好的防窜水性、优异的力学性能等特点在地下防水工程中得到广泛的应用。其中，非沥青基高分子自粘（预铺）防水卷材通常是指以HDPE片材等为主体材料，以热熔压敏胶为自粘胶层，以砂为隔离材料制成的防水卷材。通常使用的热熔压敏胶是以SIS为主体材料制成的，采用这种压敏胶的预铺防水卷材本文称之为SIS热熔胶预铺防水卷材。随着其应用的增多，SIS热熔胶预铺防水卷材在应用过程中也出现了多种问题，如冬季卷材搭接不牢、开胶、甚至不粘；卷材受污染后搭接不牢；卷材泡水后胶粘剂与片材脱离等。此外，预铺防水材料在铺设后，由于各种不可抗因素使材料长时间暴露在自然环境中，受自然环境的影响导致其粘结层老化严重、剥离强度降低，耐久性能下降。这些问题的出现对预铺防水卷材的质量提出了新的要求。
本项目针对预铺防水卷材应用中出现的问题，对现有的预铺防水卷材进行改进，成功研制出丁基非沥青基高分子自粘（预铺）防水卷材，以下称为丁基胶预铺防水卷材。丁基胶预铺防水卷材以HDPE片材为主体材料，上覆丁基热熔胶作为粘结层，粘结层上覆隔离防护砂作为防粘层，在背部搭接部位设置丁基热熔胶作为粘结材料。本研究参照标准GB/T 23457—2017《预铺防水卷材》对预铺防水卷材性能的相关规定，结合模拟应用过程中的环境场景，对比研究了SIS热熔胶预铺防水卷材和丁基胶预铺防水卷材在耐低温性能、耐水性能、耐老化性能、耐盐碱腐蚀性能等方面的性能差异。
01、实验部分
1.1 原料与设备
原料：SIS热熔胶预铺防水卷材，自制；丁基胶预铺防水卷材，自制。
设备：微机控制电子万能试验机（CMT4503），美斯特工业系统（中国）有限公司；电子鼓风干燥箱（101-2ES），北京北仪睿兴仪器有限公司；人工气候加速老化箱（Q-sun Xe-3），美国Q-Lab；低温试验箱（RXD-1704），北京北仪睿兴仪器有限公司。
1.2 试验方法
本研究针对SIS热熔胶预铺防水卷材和丁基胶预铺防水卷材的耐低温性能、耐水性能、耐老化性能、耐盐碱腐蚀性能四个方面设计对比试验，进行研究。
1.2.1 耐低温性能研究
预铺防水卷材的耐低温性能研究采用的方法是对比预铺防水卷材在不同温度下低温柔性的表现、搭接部位的搭接情况和剥离强度的大小。该试验分别在-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃和-40 ℃这4个试验温度下进行。
低温柔性试验：按照标准GB/T 328.14《建筑防水卷材试验方法第14部分：沥青防水卷材 低温柔性》中的方法进行。
低温搭接性能试验：SIS热熔胶预铺防水卷材和丁基胶预铺防水卷材样品分别裁取大小300 mm×200 mm的搭接部位卷材，每组试验2块；放入低温恒温箱中冷冻1 h，然后在低温恒温箱中进行搭接操作，记录现象；搭接完成后，保温1 h后进行性能测试。
1.2.2 耐水性能研究
该试验分别在泡水28 d、42 d、56 d、70 d、84 d、98 d共6个时间节点进行。对比各个时间点卷材的“与后浇混凝土的剥离强度（浸水处理）”、“与后浇混凝土浸水后剥离强度”和“浸水处理后的卷材与卷材剥离强度（搭接边）”。
与后浇混凝土的剥离强度（浸水处理）：将揭除表面隔离材料后的卷材试件浸入（23±2） ℃的水中，在设定的各时间节点取出吸干明水，再按标准GB/T 23457—2017中 6.20.1进行试验。与后浇混凝土浸水后剥离强度：按标准GB/T 23457—2017中6.20.1.1养护制备砂浆试块，将砂浆试块浸入（23±2） ℃的水中，在设定的各时间节点取出吸干明水，再按标准GB/T 23457—2017中 6.20.1.3进行试验。浸水处理后的卷材与卷材剥离强度（搭接边）：按标准GB/T 23457—2017中6.22.1进行试验。
1.2.3 耐老化性能研究
预铺防水卷材在铺设后到下一步工序期间，会长时间暴露在自然环境中，对材料影响最大的是高温和紫外线对其性能的破坏。因此，预铺防水卷材的耐老化性能也可以狭义地认为是材料对温度和紫外线照射的耐受性能。本研究中预铺防水卷材的耐老化性能从两个方面进行研究：1）通过紫外线处理卷材后，测试其与后浇混凝土的剥离强度，并通过剥离强度的大小来表征卷材的耐老化性能；2）将卷材在不同温度条件下放置168 h后，测试其低温柔性和与后浇混凝土的剥离强度来表征其耐老化性能。据此设计试验如下：紫外处理在3 d、7 d、14 d、28 d时间节点进行采样和数据收集；热处理采用温度维度进行，分别选取80 ℃、90 ℃、100 ℃、110 ℃进行采样和数据收集。
紫外线处理试验:按照标准GB/T 23457—2017中6.20.4规定进行，紫外辐照完成后取样并按标准GB/T 328.14中的方法测试低温柔性。热老化处理试验：热老化处理结束后按照标准GB/T 23457—2017中6.20.1测试剥离强度，按照标准GB/T 328.14中的方法测试低温柔性。
1.2.4 耐盐碱腐蚀性能研究
预铺防水卷材在施工后不可避免会暴露在自然环境中一段时间，在这段时间内其性能面临着许多自然环境因素的影响。在夏季多雨季节，雨水混合施工工地的灰尘形成一种高盐高碱的有水环境，会对预铺防水卷材造成一定程度的腐蚀，从而影响其防水效果。试验通过在配制好的标准盐溶液和碱溶液中浸泡的方法，来模拟工地盐碱环境对防水卷材的腐蚀破坏，并通过测试浸泡后卷材的剥离强度来表征材料耐盐碱腐蚀性能的强弱。
试验方法：按照标准GB/T 328.16—2007《建筑防水卷材试验方法第16部分：高分子防水卷材耐化学液体（包括水）》中的方法配制碱溶液和盐溶液。按照一般的工程进度参考，试验时间设置7 d、14 d、28 d、35 d、42 d共5个时间节点进行采样和数据收集。
盐/碱水处理后与后浇混凝土的剥离强度：两种预铺防水卷材各取样5组，放入配制好的盐/碱溶液中进行浸泡，浸泡结束后取出用清水清洗干净、吸干明水，再按标准GB/T 23457—2017中6.20.1进行试验。与后浇混凝土盐/碱水处理后剥离强度：按标准GB/T 23457—2017中6.20.1.1养护制备砂浆试块5组，制好的试块放入配制好的盐/碱溶液中浸泡，浸泡结束后取出用清水清洗干净、吸干明水，在（23±2） ℃的条件下养护1 d，再按标准GB/T 23457—2017中 6.20.1.3进行试验。盐/碱水处理后卷材与卷材的剥离强度：裁取预铺防水卷材的搭接部位，按照标准GB/T 23457—2017中6.22.1制备5组试样，制好的样品浸入配制好的盐/碱溶液中，在设定的各时间节点取出用清水清洗干净、吸干明水，再按标准GB/T 23457-2017中6.22.1进行测试。
02、结果与讨论
2.1 耐低温性能测试结果
耐低温性能测试结果如表1所示。可以发现，丁基胶预铺防水卷材在-40 ℃低温时出现裂纹，SIS热熔胶预铺防水卷材在-30 ℃时出现裂纹。卷材搭接边剥离强度测试结果显示，丁基胶预铺防水卷材在-40 ℃时出现不粘结；-35 ℃时出现界面剥离，剥离强度达到1.0 N/mm。SIS热熔胶预铺防水卷材在所有温度下都不粘结，直接脱离。由此可以看出，丁基胶预铺防水卷材在低温柔性和低温搭接剥离强度方面性能要高于SIS热熔胶预铺防水卷材。良好的低温性能使得丁基胶预铺防水卷材可以在冬季和较寒冷地区施工。
表1 耐低温性能测试数据
2.2 耐水性能测试结果
耐水性能测试结果如表2所示。可以发现，浸水处理对丁基胶预铺防水卷材的性能没有明显影响，在浸水98 d后卷材仍能保持较高的剥离强度。SIS热熔胶预铺防水卷材浸水处理后，随着浸水时间的延长，卷材剥离强度呈现明显的下降趋势；其中，与后浇混凝土的剥离强度和浸水处理后卷材与卷材的剥离强度两个指标，在浸水70 d后下降尤为明显。由此看出，丁基胶预铺防水卷材的耐水性能优于SIS热熔胶预铺防水卷材，更适合应用于长期处于有水环境中的地下防水工程。
表2 耐水性能测试数据
2.3 耐老化性能测试结果
耐老化性能测试结果见表3、表4。通过对表3和表4中的数据分析得出，丁基胶预铺防水卷材和SIS热熔胶预铺防水卷材在紫外线处理后或热老化168 h后的“与后浇混凝土的剥离强度”随老化时间的增长而下降。丁基胶预铺防水卷材在紫外处理14 d后的各项性能指标远高于SIS热熔胶预铺防水卷材。丁基胶预铺卷材110 ℃热老化168 h后性能劣化明显，而SIS热熔胶预铺防水卷材在90 ℃热老化168 h后性能劣化明显。由此可以看出，丁基胶预铺防水卷材的耐热性能远高于SIS热熔胶预铺防水卷材。
表3 紫外线处理后性能测试数据
表4 热老化168 h后性能测试数据
综合得出丁基胶预铺防水卷材较SIS热熔胶预铺防水卷材耐老化性能更强，更适合在一些紫外线强度高、长期处于高温环境、卷材需要长时间暴露的工况下应用。
2.4 耐盐碱腐蚀性能测试结果
耐盐碱腐蚀性能测试结果见表5、表6。由表5可以看出，盐溶液的浸泡对丁基胶预铺防水卷材和SIS热熔胶预铺防水卷材的剥离强度没有太大的影响。由表6可以看出，碱溶液浸泡后，丁基胶预铺防水卷材的剥离强度存在轻微下降；SIS热熔胶预铺防水卷材在碱溶液处理14 d后剥离强度开始明显下降。其中，浸水处理后卷材与卷材的剥离强度指标下降最明显，这与材料和腐蚀液体的接触面积有关，在此不做详细分析。由以上结果可以得出，盐碱溶液对SIS热熔胶预铺卷材和丁基胶预铺卷材的剥离性能都有影响，但碱溶液处理后丁基胶预铺防水卷材的剥离强度损失较SIS热熔胶预铺防水卷材小得多，可见在对抗碱腐蚀方面丁基胶预铺防水卷材更具性能优势。
表5 盐腐蚀后剥离强度测试数据
表6 碱腐蚀后剥离强度测试数据
隧道、基坑等排水不畅的施工环境，在雨季会存在大量的积水，积水浸泡水泥后呈现高盐高碱的特性，丁基胶预铺防水卷材更适合应用于此类环境。
03、结论
通过对比丁基胶预铺防水卷材和SIS热熔胶预铺防水卷材的耐低温性能、耐水性能、耐老化性能和耐盐碱腐蚀性能得出，丁基胶预铺防水卷材相比SIS热熔胶预铺防水卷材在耐低温、耐老化、耐水、耐盐碱腐蚀等方面性能更优。丁基胶预铺防水卷材拓宽了预铺防水卷材的使用范围，降低了预铺防水卷材对环境的要求。
作者：段学伟，男，1986年生，工程师，宏源防水科技集团高分子防水卷材技术经理。
原文刊载于《中国建筑防水》2023年第1期。
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