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自粘防水卷材的“中國史”:從沒有到完善

建科防水?2017-03-17?建科說?

自粘卷材在我國的應用是從20世紀90年代初開始的。當時進入我國市場的有美國W.R.GRACE生產的"必堅定(Bituthene)",奧地利生產的"冷自粘耐候性防水瀝青隔膜",臺灣生產的"必治水"等。這10年間,我國有部分企業生產并在工程上應用了這一新材料。

自粘聚合物改性瀝青防水卷材

首批自粘防水卷材為無胎卷材
國外生產的自粘卷材一般是采用聚乙烯膜覆面的無胎防水卷材,其拉力與斷裂延伸率均較高,如美國的"必堅定",其拉力可達25MPa與30MPa,延伸率達300%以上。而我國國內生產的自粘聚乙烯膜覆面無胎的防水卷材,由于國內生產的聚乙烯膜拉力低,因此在無胎自粘卷材標準中規定的拉力僅為130N/5cm,相差甚為懸殊。
所以,一些重要工程要求提供拉力高的自粘防水卷材,其途徑有二:一是從國外進口高強度的聚乙烯膜生產無胎自粘卷材;二是采用增強胎體生產有胎自粘防水卷材。
目前,國內一些生產企業大多采用了后面這一條技術途徑,生產自粘聚合物改性瀝青聚酯胎防水卷材,拉力提高較大,而斷裂延伸率相對減小,滿足了一些防水工程的需要。

美國ASTM規定自粘防水卷材相關指標
美國、奧地利及我國臺灣入境的自粘卷材,當時沒有產品標準,僅有產品說明書,對產品的規格尺寸、主要技術指標及采用的試驗方法有所規定。直到2000年,美國才頒布了ASTMD1970-2000《用于斜屋面基層防冰堵的自粘聚合物改性瀝青卷材》,產品厚度薄,但不能小于1mm,主要用于輔助防水。
美國"必堅定"(現更名為"必優勝"),為達到預期的防水效果,它是由底油、自動粘貼防水膜、封口膠與保護板等組成的防水系統。
"必堅定"自粘卷材的自粘性能取決于其使用的橡膠改性瀝青,而拉伸強度與斷裂延伸率取決于其使用的聚乙烯膜。由于采用高強度的聚乙烯膜,所以其拉力達到25MPa與30MPa,斷裂延伸率達到300%以上,低溫柔度可達到-30℃,耐熱度未作規定。
GRACE生產的3000橡膠改性瀝青自粘卷材保質期為10年。在它的產品說明書中聲明:"自生產之日起10年內應保證無變質。"
美國在2000年批準頒布了第一個自粘卷材標準,即ASTMD1970-2000《用于斜屋面基層防冰堵的自粘聚合物改性瀝青防水卷材》。
標準的適用范圍中對這種卷材的定義是:"撕去卷材的外保護層,被暴露的防水層卷材是一層有膠粘性能的物質。其上表面適合于暴露屋面中施工。"該種卷材適用于"屋或溝槽,或兩者兼用的防水層以防止屋面板、瓦或金屬屋面由于冰堵引起水積滯造成的滲漏"。
2003年2月,中國建筑防水材料工業協會代表團訪問美國材料與試驗協會(ASTM)時,美方介紹自粘卷材由于其粘貼性能好,易于鋪設,主要用于不同平面交接處的施工上,也印證了標準中使用范圍的說明。
在ASTMD1970-2000中未說明使用改性瀝青的種類以及是否采用胎體,但其拉力與斷裂延伸率遠低于"必堅定"產品說明書中的指標。低溫柔度為-29℃,略低于"必堅定"規定的-30℃。增列了熱穩定性與防滑性能指標。耐熱性能是自粘卷材的一個弱項,耐熱性與粘結性能是一對矛盾,自粘性能提高,耐熱性能就相應下降,因此"必堅定"中未規定耐熱性能。
ASTMD1970-2000權衡兩方面利弊后列入了熱穩定性指標。防滑性能是該標準中新增加的技術指標,在該指標的"注"中說明:屋面施工時表面防滑性能是十分重要的,尤其是對斜屋防水施工。但標準未規定防滑性能專門的試驗方法。采用何種試驗方法由供需雙方協調。但產品防滑表面的磨擦系數或防滑性能至少與屋面浸漬瀝青防水卷材試驗的數據一致。這體現了標準的"以人為本"思想,以及對施工人員安全的關注。
"911"事件后,美國在搶修五角大樓過程中大量采用了GRACE生產的自粘卷材。美國肯尼迪航天發射中心,航天飛機模型(1:1)機尾粘貼的也是自粘卷材。由此可見,美國生產的自粘卷材在不同領域內得到了推廣應用。

我國頒布世界首個自粘防水卷材標準
1999年,我國批準頒布了JC840-1999《自粘橡膠瀝青防水卷材》,這是我國,也是世界上第一個自粘防水卷材標準,比ASTMD1970-2000發布早了一年。該標準"適用于以SBS等彈性體、瀝青為基料,以聚乙烯膜(PE)、鋁箔(AL)為表面材料或無膜(N.雙面自粘)、采用防粘隔離層的自粘防水卷材"。產品按表面材料分為聚乙烯膜(適用于非外露的防水工程)、鋁箔(適用于外露的防水工程)與無膜(即雙面自粘,適用于輔助防水工程)。
與"必堅定"、ASTMD1970-2000相比,JC840增列了不透水性、剪切性能、剝離性能與人工候化處理等技術指標。
由于國產聚乙烯膜拉力偏低,因此,用于生產的自粘卷材拉力也低于"必堅定"與ASTMD1970-2000中規定的25MPa、30MPa與4.4KN/m(相當于220N/5cm),而斷裂延伸率450%大于"必堅定"規定的300%。低溫柔度-20℃略低于"必堅定"的-30℃與ASTMD1970-2000的-29℃。耐熱度按照我國采用的試驗方法測定,規定為80℃,加熱2h,無氣泡,無滑動。人工候化處理僅對使用外露的防水工程提出要求,需進行測定。對使用于屋面有保護層、地下防水以及輔助防水等工程不進行人工候化處理試驗。
由于國產聚乙烯膜拉力小而有些工程需要拉力大的自粘卷材,國產聚乙烯膜生產的無胎自粘卷材滿足不了上述工程的要求,以聚酯氈增強的聚合物改性瀝青防水卷材就應運而生。在20世紀90年代,保定石油化工廠防水材料分廠、盤錦禹王防水建材集團等曾小批量生產有胎基增強的自粘卷材,但大批量生產聚酯氈為增強胎體的自粘防水卷材則是在2000年以后。
為了控制產品質量,保證防水工程質量,規范市場,2002年我國又批準頒布了JC898-2002《自粘聚合物改性瀝青聚酯胎防水卷材》行業標準。該標準"適用于以聚合物改性瀝青為基料,采用聚酯氈為胎體的、粘貼面背面覆以防粘材料的增強自粘防水卷材"。該卷材按物理力學性能分為Ⅰ型和Ⅱ型;按上表面材料分為聚乙烯膜(PE)、細砂(S)與鋁箔(AL)三種。
與"必堅定"、ASTMD1970-2000、JC840相比,新標準增列了可溶物含量、撕裂強度、水蒸氣透濕率、人工氣候加速老化等指標。由于聚酯氈作增強胎體,自粘卷材的拉力有較大提高,標準中2mm、3mm厚的卷材拉力為350N/5cm與450N/5cm,均高于ASTMD1970-2000中220N/5cm的規定。低溫柔度,Ⅱ型卷材-30℃,高于ASTMD1970-2000-29℃,與"必堅定"指標相同。撕裂強度規定Ⅰ型1.5mm 厚 125N;2mm、3mm厚200N;Ⅱ型250N;均高于ASTMD1970-200089N的規定。水蒸氣透濕率采用GB/T17146-1997《建筑防水材料試驗方法》,該方法等效采用美國標準試驗方法(ASTME96),與ASTMD1970規定一樣。人工氣候加速老化采用GB/T18244-2000《建筑防水材料試驗方法》,采用氙弧燈法,試驗時間720h(累計輻射能量約1500MJ/m2)。老化后試件的低溫柔度比未老化試件允許降低10℃。人工氣候加速老化的規定僅適用于外露防水工程;水蒸氣透濕率僅適用于地下防水工程。
自粘聚合物改性瀝青防水卷材是一種新型防水卷材,不論在國內,或者國外,均屬于起步階段。無論是原材料及其配方,生產工藝與生產技術以至生產裝備、應用技術、施工方法等,都在不斷研究探索,積累經驗。因此,我們應加強對這一新型防水卷材的研究、開發,完善與改進生產與施工技術,執行標準,制定相應的設計、施工與驗收規范,擴大其應用范圍,使其為我國的建筑防水事業作出新貢獻。

文章關鍵詞
自粘防水卷材
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