于秋菊，肖磊，國愛麗

（北京建筑材料檢驗(yàn)研究院股份有限公司，北京 100000）

0 引言

防水卷材廣泛應(yīng)用于建筑墻體、屋面以及隧道、公路、垃圾填埋場等處，是起到抵御外界雨水、地下水滲漏的一種可卷曲成卷狀的柔性建材產(chǎn)品，作為工程基礎(chǔ)與建筑物之間無滲漏連接的第一道屏障，對整個(gè)工程起著至關(guān)重要的作用。由于防水卷材的施工地點(diǎn)較廣，基層處理?xiàng)l件復(fù)雜，要求其具有良好的耐水性、對溫度變化的穩(wěn)定性和抗老化性等。

在實(shí)際防水工程中，應(yīng)用最廣泛的是瀝青類防水卷材和高分子類防水卷材，其中瀝青類防水卷材以彈性體改性瀝青防水卷材為主，熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材市場占有率也在逐步增長。防水卷材在防水工程中的占有率不斷上升，其主要原因是施工工藝簡便、安全、施工效率高。但接縫部位是整個(gè)防水工程的薄弱點(diǎn)，接縫處的搭接質(zhì)量直接關(guān)系著整個(gè)工程的防水效果。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 18242—2008《彈性體改性瀝青防水卷材》、GB 27789—2011《熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材》，方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 328.20—2007《建筑防水卷材試驗(yàn)方法 第20部分：瀝青防水卷材 接縫剝離性能》、GB/T 328.21—2007《建筑防水卷材試驗(yàn)方法 第21部分：高分子防水卷材 接縫剝離性能》等標(biāo)準(zhǔn)中對搭接質(zhì)量均沒有明確要求，只有在GB 50108—2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》或其他的防水相關(guān)的規(guī)程規(guī)范中對搭接縫的要求描述為“搭接縫部位應(yīng)溢出熱熔的改性瀝青”“卷材防水層的搭接縫應(yīng)粘貼或焊接牢固”，但無法定性衡量搭接縫質(zhì)量。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中“接縫剝離強(qiáng)度”也是唯一一項(xiàng)對接縫質(zhì)量進(jìn)行要求的檢測項(xiàng)目。

接縫剝離強(qiáng)度按照GB/T 328.20—2007和GB/T 328.21—2007進(jìn)行人工熱熔搭接或熱風(fēng)焊接，其測試結(jié)果受人工操作影響較大。實(shí)際應(yīng)用中，各種外界因素也會(huì)對搭接質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響，所以本文采取了同一樣品、同一測試人員、同一測量設(shè)備分別進(jìn)行了無處理、先卷材熱老化再搭接、先搭接再熱老化的試驗(yàn)，以分別分析防水卷材接縫處的搭接情況。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

采用北京地區(qū)不同廠家生產(chǎn)的6種改性瀝青類防水卷材（L1～L6），厚度（4.0±0.5）mm；5種高分子類防水卷材（G1～G5），厚度在（1.5±0.2）mm。

表1 防水卷材產(chǎn)品型號

1.2 試驗(yàn)用儀器與設(shè)備

微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)：CMT2303型，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司；測厚儀：LE-35，江都市鑫鴻試驗(yàn)機(jī)廠；數(shù)顯測厚儀：HD-10，天津市建儀試驗(yàn)儀器廠。

1.3 試樣制備方法

瀝青類防水卷材采用噴燈熱融搭接，搭接部位≥70 mm，高分子類防水卷材采用熱風(fēng)焊接搭接，搭接部位≥35 mm。

1.4 試件制備

從每個(gè)試樣上裁取5個(gè)矩形試件，寬度（50±1）mm并與接頭垂直，長度應(yīng)能保證試件兩端裝入夾具，其完全疊合部分可以進(jìn)行試驗(yàn)（見圖1、圖2）。

圖1 從制好的搭接試片留邊和最終疊合處制備試樣

圖2 剝離強(qiáng)度的留邊和最終疊合

1.5 試驗(yàn)搭接方法

1.5.1 無處理

瀝青類防水卷材初始剝離強(qiáng)度按GB/T 328.20—2007進(jìn)行測試，采用噴燈熱融搭接，搭接至少70 mm；高分子類防水卷材初始剝離強(qiáng)度按GB/T 328.21—2007進(jìn)行測試，采用熱風(fēng)焊接搭接，搭接至少35 mm。

1.5.2 先老化后搭接

防水卷材水平放置，改性瀝青和高分子類防水卷材老化溫度分別為（80±2）℃和（115±2）℃，老化時(shí)間分別為168、336、720 h，試件是大塊試樣，老化后搭接防水卷材試片，然后再裁切成小試件。

1.5.3 先搭接后老化

防水卷材按初始剝離強(qiáng)度方法搭接（采用大試樣，如300 mm×200 mm），然后老化，老化溫度分別為（80±2）℃和（115±2）℃，老化時(shí)間分別為168、336、720 h，老化后裁切成小試件。

老化后測試剝離強(qiáng)度，并與原始剝離強(qiáng)度進(jìn)行比較。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同處理方式對瀝青類防水卷材接縫剝離強(qiáng)度的影響

按照GB/T 328.20—2007中試驗(yàn)步驟，將試件穩(wěn)固地放入拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具中，使試件的縱向軸線與拉伸試驗(yàn)機(jī)及夾具的軸線重合，夾具間整個(gè)距離為（100±5）mm，不承受預(yù)荷載。以恒定速度（100±10）mm/min拉伸至試件分離。按照GB 18242—2008《彈性體改性瀝青防水卷材》要求，取每組5個(gè)試件平均剝離強(qiáng)度作為最終結(jié)果（見圖3）。

由圖3可以看出：

圖3 不同處理?xiàng)l件對瀝青類防水卷材接縫剝離強(qiáng)度的影響

（1）先將防水卷材老化后搭接的接縫剝離強(qiáng)度最低，無處理的接縫剝離強(qiáng)度居中，而先搭接后老化的接縫剝離強(qiáng)度最高。這是由于老化時(shí)卷材表面受高溫處理，卷材表層的瀝青油份會(huì)被蒸發(fā)掉，再進(jìn)行熱熔搭接時(shí)，由于受熱老化試驗(yàn)的影響而造成瀝青層或材料本身質(zhì)量下降，直接影響了搭接質(zhì)量，使搭接面不能更好地熔合與粘結(jié)。而先搭接后老化的試件粘結(jié)面沒有受到高溫的直接烘烤，只是其表面受熱老化影響，對于搭接縫反而是受到了其面層的保護(hù)，并且兩面被熔化的瀝青對搭接縫起到了牢固粘結(jié)的作用和對搭接縫起到了“熱處理”的效果，使其搭接縫的搭接質(zhì)量得以增強(qiáng)。

（2）L2試樣先搭接后老化的接縫剝離強(qiáng)度低于無處理的接縫剝離強(qiáng)度，這是因?yàn)榻涌p剝離強(qiáng)度在熱熔焊接時(shí)與試驗(yàn)人員手法有一定的關(guān)系。現(xiàn)場觀察L2試樣的先搭接后老化試件的搭接面情況，粘結(jié)面出現(xiàn)了空鼓現(xiàn)象。這是由于熱熔時(shí)溫度略不均勻，在某些點(diǎn)上沒有粘結(jié)實(shí)，所以在進(jìn)行接縫強(qiáng)度測試時(shí)，力值受到了較大的影響，導(dǎo)致接縫剝離強(qiáng)度過低。因此，在熱熔焊接時(shí)需盡量保持合適的溫度、保證在粘結(jié)過程中充分壓實(shí)，使得接縫剝離試件避免因人為原因而導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏離。

2.2 不同老化時(shí)間對瀝青類防水卷材接縫剝離強(qiáng)度的影響（見圖4、圖5）

圖4 先老化后搭接試件不同處理時(shí)間的接縫剝離強(qiáng)度

圖5 先搭接后老化試件不同處理時(shí)間的接縫剝離強(qiáng)度

瀝青類防水卷材隨熱老化試驗(yàn)的影響造成瀝青層或材料本身質(zhì)量下降，不同的老化時(shí)間對卷材表層的破壞程度也隨之加大。由圖4可見，對于先老化后搭接的處理?xiàng)l件來說，由于防水卷材表層油分隨老化時(shí)間逐漸延長而不斷揮發(fā)，使其表層粘性降低，卷材變干變硬，影響卷材表層相容，直接降低了搭接質(zhì)量，使得隨卷材熱處理時(shí)間延長，而接縫剝離強(qiáng)度降低。

由圖5可見，對于先搭接后老化的試件來說，只有卷材面層受熱老化試驗(yàn)的影響，而搭接界面并未受到老化影響。在熱老化過程中，接縫處的瀝青受熱變軟，起到了熱熔加固的作用，待試件取出冷卻后，試件整體變硬、變脆，所以在開始時(shí)接縫強(qiáng)度變高，但隨著老化時(shí)間延長，卷材性能降低，瀝青中的油分過分揮發(fā)，使得瀝青粘性過分降低，接縫剝離強(qiáng)度也隨之降低。

2.3 不同處理方式對高分子類防水卷材接縫剝離強(qiáng)度的影響

按照GB/T 328.21—2007中試驗(yàn)步驟，試件應(yīng)緊緊地夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具中，使試件的縱向軸線與拉伸試驗(yàn)機(jī)及夾具的軸線重合，夾具間整個(gè)距離為（100±5）mm，不承受預(yù)荷載。以恒定速度（100±10）mm/min拉伸至試件分離，取每組5個(gè)試件平均剝離強(qiáng)度作為最終結(jié)果（見圖6）。

圖6 不同處理?xiàng)l件對高分子類防水卷材接縫剝離強(qiáng)度的影響

由圖6可見，與瀝青類防水卷材相同，高分子類防水卷材先老化后搭接的接縫剝離強(qiáng)度最低，無處理的接縫剝離強(qiáng)度居中，而先搭接后老化的接縫剝離強(qiáng)度最高。此結(jié)果同樣是因?yàn)槔匣瘯r(shí)防水卷材表面受高溫處理，再進(jìn)行熱風(fēng)焊接時(shí)，導(dǎo)致搭接、焊接質(zhì)量下降，影響搭接面的粘結(jié)質(zhì)量。而先搭接后老化的試件粘結(jié)面沒有受到高溫的直接烘烤，只是其表面受熱老化影響，對于搭接縫來說起到了高溫軟化又加固粘結(jié)的作用，其搭接縫的搭接質(zhì)量得以提高。

2.4 不同老化時(shí)間對高分子類防水卷材接縫剝離強(qiáng)度的影響（見圖7、圖8）

圖7 先老化后搭接試件不同處理時(shí)間的接縫剝離強(qiáng)度

高分子類卷材受老化試驗(yàn)的影響，材料內(nèi)部原料發(fā)生降解等現(xiàn)象，不同的老化時(shí)間對卷材表層的破壞程度也隨之變化。由于高分子類卷材主要原材料為樹脂顆粒、助劑、PP、PE等，經(jīng)過混合、擠壓等工藝成型，其中抗氧劑等助劑能有效地防止聚合物材料在長期老化過程中的熱氧化降解，同時(shí)也是一種高效的加工穩(wěn)定劑，并且其用量及在樹脂顆粒中的分散均勻程度等因素都對高分子卷材的熱老化性能起到重要和作用[1]。隨著熱老化時(shí)間的延長，其表現(xiàn)出來的外觀變化主要為變硬、變脆、變色，使其焊接效果受到影響，由圖7可見，隨老化時(shí)間的延長，接縫剝離強(qiáng)度逐步下降，并觀察現(xiàn)場試件的破壞情況，由正常的內(nèi)聚破壞，逐漸變?yōu)榫聿臄嗔选?/p>

對于先搭接后老化的試件來說，同樣只有卷材面層受熱老化試驗(yàn)的影響，而搭接面內(nèi)部并未直接受到老化影響。高分子類防水卷材是利用熱風(fēng)焊接將高分子材料本身受熱熔融的特點(diǎn)，在熱空氣作用下，使2個(gè)高分子類部件表面同時(shí)熔融，在一定壓力的作用下，使其連為一體。由圖8可見，在熱老化過程中，初期加熱使熔融粘結(jié)效果更好，所以其剝離強(qiáng)度均高于原始剝離強(qiáng)度，但后期變化無規(guī)律性，分析原因大多是因?yàn)槊考业木聿脑霞捌涮砑拥闹鷦?shù)量、品種不一致，導(dǎo)致其受熱老化影響不同。

圖8 先搭接后老化試件不同處理時(shí)間的接縫剝離強(qiáng)度

3 結(jié)論

先對防水卷材進(jìn)行搭接后老化的剝離強(qiáng)度要比先對卷材老化后進(jìn)行搭接的剝離強(qiáng)度要高。分析原因?yàn)槔匣际怯赏獗砻婕皟?nèi)的老化，而搭接部位恰恰表面相接觸。試驗(yàn)中，先卷材老化后，材料本身已經(jīng)經(jīng)過老化處理，表面失效過多，再去搭接時(shí)，相當(dāng)于在用“差”的材料在搭接；相反，先搭接時(shí)，相當(dāng)于把未老化面（“好”的材料）搭接在一起，未搭接面對搭接面形成了保護(hù)。因此，得出結(jié)論：對于瀝青類防水卷材及高分子類防水卷材：先搭接后老化的樣品接縫剝離強(qiáng)度＞無處理樣品的接縫剝離強(qiáng)度＞先老化后搭接的樣品接縫剝離強(qiáng)度。