崔劍

（鄂爾多斯市公路工程監(jiān)理所，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

當(dāng)前，隨著城市和商圈的發(fā)展，超高層建筑以及配套交通基礎(chǔ)設(shè)施不僅能夠緩解城市群效應(yīng)，而且還能優(yōu)化建筑空間和交通通行時(shí)間等[1-3]。然而，超高層建筑、人行道以及交通標(biāo)線(xiàn)等需要有較好的防水材料和耐磨材料。因此，基于城市商圈發(fā)展對(duì)商業(yè)建筑和路面材料的需求，對(duì)橡膠瀝青材料進(jìn)行研發(fā)制備適合防水耐磨等性能的材料。謝文峰和管穎超[4]研究滲透結(jié)晶型防水材料，發(fā)現(xiàn)具有二次抗?jié)B能力，綜合性能優(yōu)于其他防水材料，可廣泛應(yīng)用于地鐵、道路、港口碼頭、涵洞、壩池和地下工程。高雪香等[5]研究了丙烯酸噴膜防水材料的制備方法及其噴涂工藝，并針對(duì)噴膜防水材料的環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題，研究了防水膜的功能，定量分析了噴膜防水層的性能，給出了噴膜防水的技術(shù)施工指導(dǎo)。許尚農(nóng)等[6]研究認(rèn)為，噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料具有很高的斷裂伸長(zhǎng)率、抗穿刺性、拉伸復(fù)原性以及與混凝土的有效粘結(jié)力，相比于傳統(tǒng)卷材更適宜建筑物的防水施工。

綜上可以看出，不少學(xué)者對(duì)防水材料進(jìn)行了研究，而超高層建筑及附屬人行通道以及路面人行道不僅要材料能夠有效防水，而且還需要能夠防火和耐腐蝕等。新興的噴涂速凝橡膠瀝青防水材料不僅能夠有效防水，而且還具有較好的耐腐蝕和抗油侵等性能[6-7]。本試驗(yàn)基于噴涂速凝橡膠瀝青的優(yōu)良性能，主要研究其噴涂速凝防水、防火和耐磨等性能。

1 噴涂速凝橡膠瀝青材料的制備

1.1 原材料

橡膠粉：30目，重慶三江化工生產(chǎn)；瀝青：70#瀝青，針入度（25℃，5 s）為 67.3（0.1 mm），軟化點(diǎn)為 48.6℃，25℃延度為110.3 cm。阻燃劑、速凝劑：重慶茂業(yè)化工廠(chǎng)提供。

1.2 施工工藝

噴涂速凝橡膠瀝青材料較為成熟，其由A和B兩個(gè)組份組成，其中A組份為主劑，由陰離子型合成橡膠和采用特殊工藝加工制成的微乳液以及多種化學(xué)助劑混合而成。常溫下，A和B雙組份物料分別通過(guò)2個(gè)噴嘴霧化扇形噴出，高速碰撞、混合、破乳，噴射到基面后在B組份的作用下瞬間凝聚成膜。涂膜實(shí)干后，即可形成以橡膠為連續(xù)相的無(wú)縫、致密、高彈性的涂膜防水層[8]。本試驗(yàn)在此制備工藝上在噴涂速凝橡膠瀝青材料中添加阻燃劑，同時(shí)在B組份中加入速凝劑，噴涂厚度在2 mm左右，并通過(guò)高壓燈烘烤使其快速干凝。

2 結(jié)果與討論

2.1 噴涂速凝橡膠瀝青材料的防水防腐和防火性能

噴涂速凝橡膠瀝青材料噴涂于露天人行道和地下停車(chē)庫(kù)，取面積1 m2進(jìn)行防水、耐腐蝕和防火性能的測(cè)試，結(jié)果分別見(jiàn)表 1、表 2、表 3。

表1 噴涂速凝橡膠瀝青材料的防水性能

從表1可以看出，噴涂速凝橡膠瀝青材料水流量達(dá)到600 h時(shí)仍然具有很好的防水性能；進(jìn)行凍融實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，30 min/次循環(huán)凍融到12次時(shí)，噴涂速凝橡膠瀝青材料才發(fā)生滲水，但并未達(dá)到漏水，說(shuō)明材料防水性能可以滿(mǎn)足要求，再配合人行道中市政設(shè)施合理的管線(xiàn)能夠有效引流疏水。

表2 噴涂速凝橡膠瀝青材料的防腐蝕性能

從表2可以看出，噴涂速凝橡膠瀝青材料在酸堿等持續(xù)作用1 h的情況下，對(duì)堿和機(jī)油等具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。在鹽酸和硫酸作用1 h情況下，發(fā)生1張紙的滲漏，主要因?yàn)槁入x子與某些金屬形成電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致瀝青和橡膠發(fā)生電老化，從而發(fā)生滲漏。而對(duì)于大部分常見(jiàn)酸、堿，噴涂速凝橡膠瀝青材料具有比較好的抗?jié)B漏性能，在露天人行道中針對(duì)油漬進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抗機(jī)油和汽油腐蝕良好，主要與瀝青的惰性有關(guān)，其為石油副產(chǎn)品，瀝青不與機(jī)油和汽油反應(yīng)，其中橡膠具有疏油性能。綜上，噴涂速凝橡膠瀝青抗酸、堿和油類(lèi)腐蝕效果良好；但酸性條件下發(fā)生少許滲漏，因此，噴涂速凝橡膠瀝青材料應(yīng)注意防酸。

表3 噴涂速凝橡膠瀝青材料的防火性能

從表3可以看出，噴涂速凝橡膠瀝青材料具有較好的防火性能。

2.2 噴涂速凝橡膠瀝青材料的抗剝離性能

用剝離強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)儀進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，測(cè)試其剝落強(qiáng)度變化，主要從拉力以及實(shí)際剝離距離進(jìn)行評(píng)價(jià)，剝離拉拔試驗(yàn)機(jī)拉拔角度選取90°進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 噴涂速凝橡膠瀝青材料的抗剝離性能

從圖1可以明顯看出，隨著剝離距離的增加，剝離力整體呈下降趨勢(shì)，噴涂速凝橡膠瀝青材料的抗剝離性能隨著加載力和剝離距離的增加而減小。開(kāi)始作用下，由于靜摩擦系數(shù)較大，所施加的力最大，當(dāng)開(kāi)始剝離時(shí)候，由于動(dòng)摩擦系數(shù)較小，施加較小的力就能夠使其勻速剝落，在剝離位移30 cm處由于人為原因，并不能達(dá)到均勻剝落，因此所施加的力增加，當(dāng)達(dá)到60 cm剝離位移時(shí)候，施加的力最小，此時(shí)趨近于材料破壞，而剝離已經(jīng)達(dá)到模板邊緣。根據(jù)剝離位移和剝離力的關(guān)系，應(yīng)用Origin軟件進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，所得擬合線(xiàn)剝離破壞方程Y=-0.0321X+57.25，相關(guān)系數(shù)為0.4394，根據(jù)方程預(yù)期，破壞剝離距離為1783.49 cm，預(yù)期最大破壞剝離力為 57.25 N，而實(shí)驗(yàn)中最大剝離距離為100 cm，可以看出，在試驗(yàn)邊界條件下噴涂速凝橡膠瀝青材料具有優(yōu)良的抗剝離性能。

2.3 噴涂速凝橡膠瀝青材料的力學(xué)響應(yīng)

噴涂速凝橡膠材料的耐久性能主要與車(chē)輛荷載以及溫度有關(guān)。利用動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)在頻率掃描作用下，觀(guān)察隨著加載頻率的變化，材料復(fù)數(shù)模量的變化，其中復(fù)數(shù)模量越大，材料的黏彈性越好，受應(yīng)力作用時(shí)松弛和拉緊能力越好；再改變溫度，測(cè)試噴涂速凝橡膠瀝青材料的流變性在不同溫度時(shí)復(fù)數(shù)模量的變化，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 噴涂速凝橡膠瀝青材料的耐久性能

從圖2可以看出，在頻率掃描和溫度作用下，噴涂速凝橡膠瀝青材料均具有較好的流變性能，說(shuō)明加載頻率和溫度變化下，噴涂速凝橡膠瀝青材料均具有較好的耐久性能。從圖2（a）可以看出，隨著溫度的升高，噴涂速凝橡膠瀝青材料復(fù)數(shù)模量增大，主要因?yàn)闇囟壬?，瀝青和橡膠從臨近玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為粘彈態(tài)，粘彈性增加，復(fù)數(shù)模量急劇增大，而在低溫時(shí)，一般玻璃態(tài)材料復(fù)數(shù)模量近似為0，而噴涂速凝橡膠瀝青材料的復(fù)數(shù)模量在實(shí)驗(yàn)邊界條件下始終大于0，說(shuō)明其具有較好的粘彈性能，在低溫時(shí)也具有良好的變形能力，隨著溫度升高其性能更好，這樣更能消耗來(lái)自于車(chē)輛荷載等的外加作用。由圖2（b）可以看出，隨著加載頻率增加，噴涂速凝橡膠瀝青的復(fù)數(shù)模量增大，高溫時(shí)主要在粘彈性范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)明顯，隨著加載的增大，其變形能力更大，因此復(fù)數(shù)模量增加，隨著溫度升高其復(fù)數(shù)模量增大，主要因?yàn)閲娡克倌鹉z瀝青從臨近玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎硰椥?，相同加載作用下，能夠依靠變形吸收的能量增加，故其復(fù)數(shù)模量增大，而在低溫狀態(tài)時(shí)（0℃和5℃）由于臨近玻璃態(tài)，其粘彈性差，延性較差，抗變形吸收能量能力較差，故其復(fù)數(shù)模量較低。但隨著加載頻率增大，外加頻率給與材料內(nèi)部產(chǎn)生的熱功使得材料的彈性形變相對(duì)增加。低溫高頻時(shí)，其力學(xué)動(dòng)態(tài)響應(yīng)仍能滿(mǎn)足變形條件。因此，在低溫時(shí)，地下停車(chē)場(chǎng)應(yīng)停靠大型車(chē)或者噸位數(shù)大的車(chē)，這樣更有利于對(duì)材料做功，使其能夠產(chǎn)生較大變形；高溫時(shí)，應(yīng)盡量選擇噸位數(shù)較小和小型車(chē)，這樣不至于材料粘彈變形過(guò)大，使材料發(fā)生大變形斷裂。

3 結(jié)論

（1）噴涂速凝橡膠瀝青材料具有良好的防水、防腐和防火性能；但在酸性條件下抗腐蝕能力稍有下降。

（2）在實(shí)驗(yàn)邊界條件下，噴涂速凝橡膠瀝青材料極限抗剝離極限位移為1783.49 cm，預(yù)期極限破壞剝離力為 57.25 N；在滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)條件下，具有良好的抗剝離性能。

（3）噴涂速凝橡膠瀝青材料在不同頻率和溫度作用下具有良好的力學(xué)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。超高層建筑地下停車(chē)場(chǎng)以及人行道涂層速凝橡膠瀝青材料均具有良好的力學(xué)響應(yīng)和防水疏水性能。