水酸碱度对聚合物改性沥青涂料防水性能的影响

张光明

(泰安市质量技术检验检测研究院，山东 泰安 271000)

对于建筑物地下结构的防水通常采用塑料、橡胶、地下室储槽板、沥青涂层，以及厚度在3mm～5mm的聚合物改性沥青防水涂层。沥青防水涂料主要由阴离子或阳离子沥青乳液、塑料和填料组成。填料有聚苯乙烯颗粒、橡胶颗粒或矿物填料等，它们可以分离氧气，防止轻质沥青组分的挥发，从而提高沥青的耐老化性，提高改性沥青涂料的使用寿命。聚合物改性沥青由沥青和一种或多种聚合物的机械混合或化学反应得到。目前关于聚合物改性沥青防水涂料长期耐水的研究还很少。

本研究选用三种不同pH值的水，pH值为7的软化水，pH值为7.5的典型自来水以及pH值为4.5的水，考察聚合物改性沥青厚涂层的吸水率随水pH值的变化，评估聚合物改性沥青厚涂料的防水性能。

1 实验用原材料

选用两个双组分样品A、B和一个单组C份样品，性质如下：

样品A-沥青、塑料和填料，其中含聚苯乙烯填料。沥青乳液∶粉末组分=5∶1，非挥发性成分68%，水28%，矿物成分密度1.20～1.35g/cm3，液体pH 8.57， 密度0.5～0.68g/cm3。涂层平均厚度4.45mm。

样品B-无溶剂防水涂料、沥青固含量1.45%、液体组分中的水33%，液体pH 9.56，沥青乳液∶粉末组分=3∶1。涂层平均厚度3.86mm。

样品C-单组份防水涂料，含聚苯乙烯填料，矿物含量18.4%，含水量31%，液体pH 7.3，涂层平均厚度4.72mm。

去离子水、硝酸、液体蜡、pH计、电子天平等。

2 测试方法

(1)吸水率实验。样品在相对湿度为60%，23±2℃条件养护30d。样品的尺寸为50 mm×50 mm，厚度如原材料中介绍。一组样品的边缘涂抹液体蜡保护，其余三组样品的边缘不涂抹，继续在湿度为60%，23±2℃条件下养护24h。将样品侵入23±2℃水浴中，浸泡24h。实验组分别为：a组-pH值为7.0的软化水， b组-pH值为7.5的自来水，c组-pH值为4的水(无液体蜡防护)，d组-pH值为4的水(边缘涂蜡保护)。采用电位测量法测定溶液的pH值。实验结果为五次实验平均值。吸水率计算如公式 (1)：

X=(M2-M1)/M1×100%

(1)

X-吸水率，%;M1-浸泡前样品重量，g;M2-浸泡后样品重量，g。

(2)防水实验。混凝土基体表面涂盖乳化沥青，然后将涂料涂敷在混凝土基底上，厚度3cm，直径20cm。选用pH值为7.0的软化水作为试验用水。将样品表面迎水7d，并施加0.2MPa压力，样品无透水后加压到0.3MPa，此后每20h增加0.1MPa，直到无透水时记录压力值。其它过程参考《建筑防水卷材试验方法第10部分：沥青和高分子防水卷材不透水性》(GB/T 328.10-2007)。每种样品测试三次，测试结束后，切开样品，观察是否含水。防水实验结束后，对样品进行相应的吸水率测试。

3 结果与讨论

三种不同PH值水的测试结果如表1、表2、表3所示。防水性能测试后样品吸水率测试结果如表4所示。

表1 pH=4.5测试结果

表2 pH=7.0测试结果

表3 pH=7.5测试结果

表4 加压后防水涂层防水试验以及防水试验后涂层的吸水率测试结果。

图1 不同涂层吸水值随pH值变化趋势

三种样品在不同PH值水中的吸水率对比如图1，可以看出，pH值为4.5(无液体蜡保护边缘)和7的水会提高a、b两种聚合物改性沥青厚涂层吸水率。对于无液体蜡保护的单组份样品c，在pH值为4.5、7、7.5的水中浸泡24h后，涂层吸水率不受PH影响。而有液体蜡保护切割边缘时，吸水率显著降低。说明对于含有聚苯乙烯填料的c样品，涂层边缘是否防护会对涂层吸水率有较大影响。此外，添加边缘防护可以降低吸水率。对比两种双分组防水涂料和单组份涂料发现，聚苯乙烯颗粒填料的添加可以明显降低吸水率，并且添加聚苯乙烯颗粒后，pH对吸水率影响的差异相对减小。双组分聚合物改性沥青厚涂层在微碱性水pH=7.5水中的吸水率明显降低，pH值为4.5水中使用液体蜡防护也显著下降。然而，无防护样品在pH=4的水中的吸水率仍然更高。由此看见，水PH值是影响防水涂料使用寿命的重要因素。

此外还发现，样品在浸泡前后，浸泡用水的pH值也发生变化，相对于单组份防水涂料，双组分a、b防水涂料的PH增加较为明显，这可能是因为样品原料本身碱性更大，涂层中的碱性分子的渗出导致pH升高。所以涂料本身性质会导致周围水环境的污染变化。

上述结果表明聚合物改性沥青厚涂层在pH=7的水中的吸水率显著增加，本研究选用pH=7的水进一步进行了耐水性和耐水性测试后样品的吸水性测试。该测试是加压条件下进行的。最终当压力为0.6MPa时，三种涂料不再有渗水出现。防水性试验后，对取下的涂层进行吸水性测试(本样品长时间暴漏在具有一定压力的水中，无边缘保护)。该结果与浸泡24h实验结果进行比较，结果如图2所示。

图2 浸泡24h样品和防水性测试后样品吸水性对比

对比发现，对于双组分聚合物改性沥青防水涂料a和b，在连续加压条件下，暴露在pH=7水中约288小时会导致涂层的吸水率下降，而单组分防水涂料略有升高。上述结果说明，仅仅将样品完全浸入水中的方法来评估防水涂料的吸水率并不可靠，因为未能真实反应涂料的实际应用环境。

4 结 语

本实验主要讨论了水PH对防水涂料防水性能的影响。 研究发现水PH会严重影响聚合物改性沥青防水涂料的防水性能。三种防水涂料在酸性介质中的吸水率最大，防水性最差。适当的碱性调节可以降低防水涂料的吸水率。 试验用水在浸泡前后的PH值升高，说明防水涂料在一定程度上会导致周围环境的污染。 此外，聚苯乙烯颗粒填料的加入可以提高防水性能。通过防水性能测试后样品的吸水性测试表明，在改变压力的加压条件下，吸水率测试的结果更加可靠。