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如何平衡非固化涂料的蠕变自愈性与粘结强度

2020-10-19 307 上传者：管理员

摘要：通过试验研究探讨了不同组分用量对非固化橡胶沥青防水涂料蠕变性与粘结强度的影响。以弹性恢复率和与水泥块剥离强度为表征，对比分析了不同组分用量的影响，初步探讨了相关机理，并提出了不同组分的合适用量范围。

关键词：
内聚强度
剥离强度
化学工业
弹性回复率
粘结强度
蠕变性
非固化橡胶沥青防水涂料
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非固化橡胶沥青防水涂料（以下简称“非固化涂料”）为近几年出现的新型防水材料，其因独特的蠕变性能与各种防水材料形成复合防水系统，非固化涂料的高蠕变、零内聚、超延伸、高粘结和强自愈性，可修复混凝土结构裂缝产生的渗漏。

但是，在非固化涂料的使用过程中，使用者往往对高粘结性和高粘结力无法区分，认为非固化涂料必须和自粘卷材一样具有一定粘结强度才是合格产品。其实，材料本身如果内聚力非常大，就会导致其流动性、蠕变性、粘结性变差，无法自修复混凝土结构的裂缝，也就无法发挥自愈性功能。针对上述问题，本文通过试验研究探讨了如何平衡非固化涂料的蠕变自愈性与粘结强度。

1、实验部分

1.1主要原材料

基质沥青（90#）：中海石油沥青股份有限公司；低温橡胶油：河北圣康化工有限公司（凝点-17℃）；SBS：牌号1401，巴陵石化；粉末丁苯橡胶（PSBR）：山东显元化工；沥青改性剂H316：青岛中塑高新材料有限公司。

1.2设计思路

通过调整不同组分的用量，保证唯一变量因素，制备非固化涂料成品，分别检测其蠕变性及粘结强度，通过分析对比不同组分含量对非固化涂料蠕变性及粘结强度的影响。

1.3配方

非固化涂料的基础配方见表1。

表1非固化涂料的基础配方

基于以上基础配方，设定混合油总量占70%不变，各组分变量如表2所示。其中，除橡胶油用量随90#沥青用量变化以外，改性剂均保证唯一变量，采用滑石粉补足总量。

表2配方各组分变量

1.4蠕变性检测方法

在保持一定张力的情况下，材料的形变会随时间延长而变化，一段时间后，撒掉张力，形变的回复不能完全，会留有一定的残余形变，这就是蠕变性。非固化涂料本质上为改性沥青材料，故本文采用弹性恢复率来表征其蠕变性，弹性恢复率越小说明其蠕变性越好；反之，弹性恢复率越大则说明其蠕变性越差。蠕变性检测方法参考JC/T905—2002《弹性体改性沥青》中6.3的要求。

1.5粘结强度检测方法

非固化涂料应用到实际工程中，其与基面和其他复合防水材料均可达到皮肤式满粘，对粘结层进行破坏时，必然是非固化涂料的内聚破坏，故非固化涂料的粘结强度本质上为非固化涂料的内聚强度。弹性恢复率一定程度上也可以反映内聚强度的大小[1]，但本文采用剥离强度来表征非固化涂料的粘结强度随各变量的变化。

1.6试样制备

将90#沥青与橡胶油混合升温到185℃，加入改性剂SBS，在恒定温度（185±3）℃下发育0.5h，然后加入改性剂PSBR，在恒定温度（185±3）℃下发育1.5h，再加入高温改性剂，搅拌0.5h后研磨2～3道，最后加入滑石粉搅拌0.5h后制样[2]。

弹性恢复率制样参考JC/T905—2002中6.3.2的制样方法。

粘结强度制样：制备100cm×50cm×30cm的水泥块，养护完成后，于100cm×50cm面涂覆1.5mm厚非固化涂料，粘贴3mm厚SBS改性沥青防水卷材，轻轻按压排气，养护24h后检测其剥离强度，参考GB23441—2009《自粘聚合物改性沥青防水卷材》中的5.12进行剥离强度检测。

2、分析讨论

2.1沥青与填充油

表3和图1是沥青与橡胶油用量对非固化涂料弹性恢复率与剥离强度的影响。

表3沥青与橡胶油用量对弹性恢复率与剥离强度的影响

从图1可以看出，非固化涂料的弹性恢复率随着沥青用量的增加呈现出先增大后减小的趋势。因为沥青用量较少时，橡胶油用量较多，非固化涂料的黏度低，内聚强度小，恢复形变的能力弱，表现出来弹性恢复率较小，蠕变性较好；随着沥青用量的增加，橡胶油用量减小，非固化涂料的内聚强度持续增加，恢复形变的能力增强，表现出弹性恢复率增大，蠕变性变差；当沥青用量继续增加后，因沥青组分弹性差，占比过大时会导致弹性恢复率减小，蠕变性变好。总体而言，沥青用量对非固化涂料弹性恢复率的影响幅度较小。剥离强度随沥青用量的增加持续增大，因为沥青用量增加，非固化涂料的内聚强度增大，粘结拉伸时内聚破坏所需的力值越大。

图1沥青用量对弹性恢复率和剥离强度的影响曲线

2.2SBS

弹性与内聚力一定意义上是同一种性质，弹性越好内聚越大，相应的蠕变性就越差。表4和图2是改性剂SBS用量对非固化涂料弹性恢复率与剥离强度的影响。

表4SBS用量对弹性恢复率与剥离强度的影响下载原表

表4SBS用量对弹性恢复率与剥离强度的影响

从图2可以看出，随着改性剂SBS用量的增加，非固化涂料的弹性恢复率逐渐增大，蠕变性逐渐变差，剥离强度逐渐增大。

2.3PSBR

粉末丁苯橡胶（PSBR）作为沥青改性剂，具有良好的延伸延展性，可以改善非固化涂料的蠕变性和粘结性，而非粘结强度。表5和图3是改性剂PSBR用量对非固化涂料弹性恢复率与剥离强度的影响。

图2SBS用量对弹性恢复率和剥离强度的影响曲线

表5PSBR用量对弹性恢复率与剥离强度的影响

图3PSBR用量对弹性恢复率与剥离强度的影响曲线

从图3可以看出，随着改性剂PSBR用量的增加，非固化涂料的弹性恢复率缓慢增大，剥离强度缓慢增大；而当改性剂PSBR的用量超过10%时，非固化涂料的弹性恢复率与剥离强度增大的幅度变大，当橡胶改性剂的用量超过体系所需后，橡胶改性链段的增加会导致涂料的内聚强度增大，蠕变性变差。