喷涂速凝橡胶沥青防水抗剥落材料的制备及性能

崔剑

（鄂尔多斯市公路工程监理所，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

0 引言

当前，随着城市和商圈的发展，超高层建筑以及配套交通基础设施不仅能够缓解城市群效应，而且还能优化建筑空间和交通通行时间等[1-3]。然而，超高层建筑、人行道以及交通标线等需要有较好的防水材料和耐磨材料。因此，基于城市商圈发展对商业建筑和路面材料的需求，对橡胶沥青材料进行研发制备适合防水耐磨等性能的材料。谢文峰和管颖超[4]研究渗透结晶型防水材料，发现具有二次抗渗能力，综合性能优于其他防水材料，可广泛应用于地铁、道路、港口码头、涵洞、坝池和地下工程。高雪香等[5]研究了丙烯酸喷膜防水材料的制备方法及其喷涂工艺，并针对喷膜防水材料的环境适应性问题，研究了防水膜的功能，定量分析了喷膜防水层的性能，给出了喷膜防水的技术施工指导。许尚农等[6]研究认为，喷涂速凝橡胶沥青防水涂料具有很高的断裂伸长率、抗穿刺性、拉伸复原性以及与混凝土的有效粘结力，相比于传统卷材更适宜建筑物的防水施工。

综上可以看出，不少学者对防水材料进行了研究，而超高层建筑及附属人行通道以及路面人行道不仅要材料能够有效防水，而且还需要能够防火和耐腐蚀等。新兴的喷涂速凝橡胶沥青防水材料不仅能够有效防水，而且还具有较好的耐腐蚀和抗油侵等性能[6-7]。本试验基于喷涂速凝橡胶沥青的优良性能，主要研究其喷涂速凝防水、防火和耐磨等性能。

1 喷涂速凝橡胶沥青材料的制备

1.1 原材料

橡胶粉：30目，重庆三江化工生产；沥青：70#沥青，针入度（25℃，5 s）为 67.3（0.1 mm），软化点为 48.6℃，25℃延度为110.3 cm。阻燃剂、速凝剂：重庆茂业化工厂提供。

1.2 施工工艺

喷涂速凝橡胶沥青材料较为成熟，其由A和B两个组份组成，其中A组份为主剂，由阴离子型合成橡胶和采用特殊工艺加工制成的微乳液以及多种化学助剂混合而成。常温下，A和B双组份物料分别通过2个喷嘴雾化扇形喷出，高速碰撞、混合、破乳，喷射到基面后在B组份的作用下瞬间凝聚成膜。涂膜实干后，即可形成以橡胶为连续相的无缝、致密、高弹性的涂膜防水层[8]。本试验在此制备工艺上在喷涂速凝橡胶沥青材料中添加阻燃剂，同时在B组份中加入速凝剂，喷涂厚度在2 mm左右，并通过高压灯烘烤使其快速干凝。

2 结果与讨论

2.1 喷涂速凝橡胶沥青材料的防水防腐和防火性能

喷涂速凝橡胶沥青材料喷涂于露天人行道和地下停车库，取面积1 m2进行防水、耐腐蚀和防火性能的测试，结果分别见表 1、表 2、表 3。

表1 喷涂速凝橡胶沥青材料的防水性能

从表1可以看出，喷涂速凝橡胶沥青材料水流量达到600 h时仍然具有很好的防水性能；进行冻融实验发现，30 min/次循环冻融到12次时，喷涂速凝橡胶沥青材料才发生渗水，但并未达到漏水，说明材料防水性能可以满足要求，再配合人行道中市政设施合理的管线能够有效引流疏水。

表2 喷涂速凝橡胶沥青材料的防腐蚀性能

从表2可以看出，喷涂速凝橡胶沥青材料在酸碱等持续作用1 h的情况下，对碱和机油等具有较强的抗腐蚀能力。在盐酸和硫酸作用1 h情况下，发生1张纸的渗漏，主要因为氯离子与某些金属形成电化学反应，导致沥青和橡胶发生电老化，从而发生渗漏。而对于大部分常见酸、碱，喷涂速凝橡胶沥青材料具有比较好的抗渗漏性能，在露天人行道中针对油渍进行试验发现，抗机油和汽油腐蚀良好，主要与沥青的惰性有关，其为石油副产品，沥青不与机油和汽油反应，其中橡胶具有疏油性能。综上，喷涂速凝橡胶沥青抗酸、碱和油类腐蚀效果良好；但酸性条件下发生少许渗漏，因此，喷涂速凝橡胶沥青材料应注意防酸。

表3 喷涂速凝橡胶沥青材料的防火性能

从表3可以看出，喷涂速凝橡胶沥青材料具有较好的防火性能。

2.2 喷涂速凝橡胶沥青材料的抗剥离性能

用剥离强度现场快速检测仪进行拉拔试验，测试其剥落强度变化，主要从拉力以及实际剥离距离进行评价，剥离拉拔试验机拉拔角度选取90°进行测试，结果见图1。

图1 喷涂速凝橡胶沥青材料的抗剥离性能

从图1可以明显看出，随着剥离距离的增加，剥离力整体呈下降趋势，喷涂速凝橡胶沥青材料的抗剥离性能随着加载力和剥离距离的增加而减小。开始作用下，由于静摩擦系数较大，所施加的力最大，当开始剥离时候，由于动摩擦系数较小，施加较小的力就能够使其匀速剥落，在剥离位移30 cm处由于人为原因，并不能达到均匀剥落，因此所施加的力增加，当达到60 cm剥离位移时候，施加的力最小，此时趋近于材料破坏，而剥离已经达到模板边缘。根据剥离位移和剥离力的关系，应用Origin软件进行曲线拟合，所得拟合线剥离破坏方程Y=-0.0321X+57.25，相关系数为0.4394，根据方程预期，破坏剥离距离为1783.49 cm，预期最大破坏剥离力为 57.25 N，而实验中最大剥离距离为100 cm，可以看出，在试验边界条件下喷涂速凝橡胶沥青材料具有优良的抗剥离性能。

2.3 喷涂速凝橡胶沥青材料的力学响应

喷涂速凝橡胶材料的耐久性能主要与车辆荷载以及温度有关。利用动态剪切流变实验在频率扫描作用下，观察随着加载频率的变化，材料复数模量的变化，其中复数模量越大，材料的黏弹性越好，受应力作用时松弛和拉紧能力越好；再改变温度，测试喷涂速凝橡胶沥青材料的流变性在不同温度时复数模量的变化，结果见图2。

图2 喷涂速凝橡胶沥青材料的耐久性能

从图2可以看出，在频率扫描和温度作用下，喷涂速凝橡胶沥青材料均具有较好的流变性能，说明加载频率和温度变化下，喷涂速凝橡胶沥青材料均具有较好的耐久性能。从图2（a）可以看出，随着温度的升高，喷涂速凝橡胶沥青材料复数模量增大，主要因为温度升高，沥青和橡胶从临近玻璃态转化为粘弹态，粘弹性增加，复数模量急剧增大，而在低温时，一般玻璃态材料复数模量近似为0，而喷涂速凝橡胶沥青材料的复数模量在实验边界条件下始终大于0，说明其具有较好的粘弹性能，在低温时也具有良好的变形能力，随着温度升高其性能更好，这样更能消耗来自于车辆荷载等的外加作用。由图2（b）可以看出，随着加载频率增加，喷涂速凝橡胶沥青的复数模量增大，高温时主要在粘弹性范围内，动态力学响应明显，随着加载的增大，其变形能力更大，因此复数模量增加，随着温度升高其复数模量增大，主要因为喷涂速凝橡胶沥青从临近玻璃态转变为粘弹性，相同加载作用下，能够依靠变形吸收的能量增加，故其复数模量增大，而在低温状态时（0℃和5℃）由于临近玻璃态，其粘弹性差，延性较差，抗变形吸收能量能力较差，故其复数模量较低。但随着加载频率增大，外加频率给与材料内部产生的热功使得材料的弹性形变相对增加。低温高频时，其力学动态响应仍能满足变形条件。因此，在低温时，地下停车场应停靠大型车或者吨位数大的车，这样更有利于对材料做功，使其能够产生较大变形；高温时，应尽量选择吨位数较小和小型车，这样不至于材料粘弹变形过大，使材料发生大变形断裂。

3 结论

（1）喷涂速凝橡胶沥青材料具有良好的防水、防腐和防火性能；但在酸性条件下抗腐蚀能力稍有下降。

（2）在实验边界条件下，喷涂速凝橡胶沥青材料极限抗剥离极限位移为1783.49 cm，预期极限破坏剥离力为 57.25 N；在满足实验条件下，具有良好的抗剥离性能。

（3）喷涂速凝橡胶沥青材料在不同频率和温度作用下具有良好的力学动态响应。超高层建筑地下停车场以及人行道涂层速凝橡胶沥青材料均具有良好的力学响应和防水疏水性能。