CN101070434A - 一种高聚物改性沥青、其防水卷材及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高聚物改性沥青，其由如下组分及其重量含量组成：45－55％基质沥青、4－8％调和油、12－14％SBS、5－9％APAO、2－7％高温改善剂和15－20％填充料。同时还提供高聚物改性沥青制成的防水卷材及其在铁路桥涵、公路桥面防水工程中的应用。本发明防水卷材具有高标准的防水功能，能承受铁路桥高强度和动态荷载产生的特别高的应力作用，在耐水性、耐高低温性、粘结性、耐裂性、耐疲劳性等方面具有优异的性能，可用于铁路桥涵、公路桥面的防水工程。

Description

一种高聚物改性沥青、其防水卷材及其应用

技术领域

本发明涉及一种改性沥青，具体地说，涉及一种高聚物改性沥青、其防水卷材及其应用。

背景技术

高聚物改性沥青卷材广泛应用于各种建筑结构的屋面、墙体、厕浴间、地下室、冷库、水池、地下管道等工程的防水。从1991年开始，改性沥青卷材在公路桥面防水工程得到应用，1995年趋于成熟并在选材、做法上与国际接轨。曾采用过的改性沥青卷材有普通的玻纤胎SBS改性沥青卷材、PE膜胎改性沥青卷材和聚酯胎APP改性沥青卷材，随后出现了公路桥面专用的高耐热APP改性沥青卷材。

普通的高聚物改性沥青卷材一向由建材部门生产，其技术标准历来是依据屋面、地下工程的要求而确定的，没有考虑路面、桥面等特殊工程的施工及使用过程中的需要。比如铺设过程中，热沥青温度高达一百多度，作为处理分隔缝的沥青卷材必须要能承受其高温而不损坏；同时路面、桥面、停车场等场所经常有数吨甚至十几吨重的车辆碾过，这就要求沥青卷材与基层粘结牢固，耐穿刺、抗硌破性好等，一般的高聚物改性沥青防水卷材不能满足公路桥面特殊工程的需要。目前，国内外已开发出公路桥面专用的高耐热APP改性沥青防水卷材，具有较高的耐热性，能最大限度的适应沥青混凝土高温铺设要求，而且具有较高的高温抗剪能力，较好的适应了摊铺沥青混凝土时的行车要求，是目前公路桥防水整体效果最佳的防水材料，得到广泛应用。

我国铁路桥涵工程用的防水层最初使用的是热沥青防水层，常见的是三油两布，即三层热沥青二层麻布做法。我国铁道部于1953年曾颁布沥青麻布防水层为铁路混凝土桥梁防水技术标准。热沥青防水层在我国使用了四十多年，但它高温作业，沥青挥发物危害工人健康，污染环境，毒化空气。此外，沥青熬制时温度很高，操作不安全。在防水质量上又存在着低温时脆裂，高温时流淌起鼓，老化龟裂，腐烂渗漏的弊端。

九十年代，开始采用氯化聚乙烯高分子防水卷材作为铁路桥梁防水材料。铁道部1999年颁布了铁道行业标准(TB/T2965-1999)《铁路混凝土桥梁桥面TQF-1型防水层技术条件》，规定采用聚氨酯防水涂料粘贴氯化聚乙烯防水卷材作为铁路桥梁防水层。氯化聚乙烯高分子防水卷材开始在铁路桥防水工程中得到广泛使用。但是，该材料施工可靠性差，抗疲劳、耐老化性能不能完全满足铁路桥梁防水要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于铁路桥涵高聚物改性沥青，其具有较强的耐高温性能、耐疲劳性能、抗剪切性能。

本发明的另一目的是提供一种用于铁路桥涵高聚物改性沥青的制备方法。

本发明的还一目的是提供一种用于铁路桥涵的高聚物改性沥青防水卷材，具有更高标准的防水功能，能承受特别高的应力，在耐水性、耐高低温性、粘结性、耐裂性、耐疲劳性等方面具有比公路桥梁防水层更加优异的性能，完全满足铁路桥高强度和动态荷载作用环境下的防水要求。

本发明的又一目的是提供一种用于铁路桥涵的高聚物改性沥青防水卷材的制备方法。

本发明的再一目的是提供高聚物改性沥青的防水卷材在铁路桥涵、公路桥面防水工程中的应用。

为了实现本发明目的，本发明的高聚物改性沥青，由如下组分及其重量含量组成：45～55％基质沥青、4～8％调和油、12～14％SBS、5～9％APAO、2～7％高温改善剂和15～20％填充料。

所述基质沥青为90^#～140^#沥青。

所述调和油为减压三线油。

SBS的中文名称为苯乙稀-丁二烯嵌段共聚物，APAO(融熔指数0.3～1.0g/10min)的中文名称为无规聚α-烯烃。

所述高温改善剂为聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯等。

所述填充料为轻钙、石粉、白云石粉或煤粉灰等无机物。

本发明所述的高聚物改性沥青可采用直接混熔法制备，即将SBS等改性剂加入调配好的并加热至180～200℃的沥青中，在高温和高剪切作用下混合。

具体制备过程为：

1)按配比加入基质沥青和调和油，升温至170～180℃；

2)加入配方量SBS；

3)升温至180～185℃，溶胀1～2h后，采用胶体磨进行研磨2～3h，直到无肉眼可见小颗粒为止；

4)加入APAO及高温改善剂，在190～195℃下搅拌混合2～3h；

5)最后加入填料，高速搅拌30～60min。

由本发明所述的高聚物改性沥青可制成防水卷材，该防水卷材以长纤聚酯毡为胎基，以低温性能优异的SBS为主改性剂，并添加增强高温性能、提高耐疲劳、抗剪切性能的多种辅助改性剂配制而成的高聚物改性沥青为涂盖材料，以细砂作表面隔离材料所制成的可以卷曲的片状防水材料。

本发明的一种高聚物改性沥青防水卷材，包括一胎基层，所述胎基层双面粘接改性沥青层，且所述改性沥青层双面覆有隔离层。

所述胎基层采用聚酯无纺布，优选为长纤聚酯无纺布。

所述隔离层可采用细砂制成，优选为60～80目细砂。

本发明高聚物改性沥青防水卷材可在自动化卷材生产线上进行生产。该生产线包括卷材成型联动生产线、改性沥青层的制备、导热油加热系统、水冷却系统以及环保系统的设备。生产过程主要包括改性沥青的制备和卷材成型两大工序。

本发明高聚物改性沥青防水卷材的基本生产过程依次包括为：胎基层开卷、胎基层烘干、胎基层浸渍改性沥青、双面涂覆改性沥青层、覆隔离材料、牵引压实、冷却定型、卷材。

其中，所述烘干温度为160～180℃；浸渍温度为190～200℃；涂改性沥青层温度为185～195℃；冷却温度为30～40℃，车速为20～28m/min。

本发明的高聚物改性沥青防水卷材，具有高标准的防水功能，能承受铁路桥高强度和动态荷载产生的特别高的应力作用，在耐水性、耐高低温性、粘结性、耐裂性、耐疲劳性等方面具有优异的性能，可用于铁路桥涵、公路桥面的防水工程。

经检测，本发明高聚物改性沥青防水卷材的各项性能以及铁路桥应用性能和耐久性能均通过检测，该防水卷材的物理性能指标见表1。以下性能检测方法均采用国家标准。

表1本发明高聚物改性沥青防水卷材的物理性能

序号	项目			技术指标
					1	可溶物含量，g/m2≥		3.5mm	2400
4.0mm	2900
		4.5mm	3100
2	耐热度，℃			115
					3	低温弯折性，℃			-30
4	拉力(纵横向)，N/50mm≥			1050
					5	最大拉力时延伸率(纵横向)，％≥			50
6	撕裂强度，N≥			450
					7	不透水性，0.4MPa，24h			不透水
8	抗穿孔性			不渗水
					9	剪切状态下的粘合性(N/mm)≥			10.0或卷材破坏
10	保护层混凝土与防水卷材粘结强度，MPa≥			0.5
					11	热处理尺寸变化率，％			±0.5
12	热老化处理	外观质量		无起泡、裂纹、粘结与孔洞
					拉力相对变化率，％		±20

		断裂伸长率相对变化率，％	±20
				低温弯折性，℃	-25
		13	耐酸侵蚀			拉力相对变化率，％	±20
断裂伸长率相对变化率，％	±20
				低温弯折性，℃	-25
14	耐碱侵蚀					拉力相对变化率，％	±20
		断裂伸长率相对变化率，％	±20
				低温弯折性，℃	-25
		15	耐盐侵蚀			拉力相对变化率，％	±20
断裂伸长率相对变化率，％	±20
				低温弯折性，℃	-25

本发明的用于铁路桥涵高聚物改性沥青及其防水卷材具有以下优点：

1.优异的耐水性。本发明的防水卷材的胎基是长纤聚酯无纺布，是不吸水的而且长期浸水性能不衰减；沥青和用于改性的橡胶、树脂均不吸水，所以卷材不吸水。长期在水环境下性能也不会衰减，同时卷材拉伸强度高，故在压力水作用下也不会被穿透，动水压的不透水性试验0.4MPa压力水下保持24h不透水，而一些只有延伸没有强度的材料，是不能承受压力水的，在德国DIN18195规范中聚酯胎的SBS/APP改性沥青卷材及其热施工是唯一可单独用于有压力地下工程的。另外，有些胎体材料如短纤聚酯毡胶粘剂是吸水的，高碱玻纤毡遇水后性能大大衰减。

2.优异的抗裂性。这是通过卷材高的拉伸强度、断裂伸长率大、厚度大、以及复合聚合物改性沥青的橡胶弹性、延伸性(＞980％)和韧性等综合性能作用的结果。其中厚度大对改性沥青卷材优异抗裂性能起着重要作用。防水层越厚，利于延伸区扩展，越有利于抵抗裂缝出现。这就是有些高分子材料虽然延伸率很大，但厚度仅有1mm，裂缝出现时防水层参与延伸的宽度少。据有关资料介绍，1.2mm三元乙丙卷材最大承受裂缝宽4.4mm、1.2mm氯化聚乙烯最大承受裂缝宽2.0mm、1.2mm氯化聚乙烯603(玻璃布加筋的氯化聚乙烯)最大承受裂缝宽0.05mm，2mm的PVC最大承受裂缝宽3.7mm，SBS/APP改性沥青卷材厚度4mm最大承受裂缝宽6.9mm。

3.优异的粘结性。①这首先取决于石油沥青的化学组成中含有70％左右的树脂和胶质，这两种成分都具粘结性能，自古以来就是一种常用的粘结材料。经过改性的沥青中又注入了SBS橡胶和APAO等树脂，都是生产粘结材料的原材料，所以高聚物改性沥青自身具粘结性能是无可置疑的。②从对铁路桥防水卷材特殊配方的改性沥青涂盖材料和制成卷材后的粘结性能试验也表明无论采用“8”字模的粘结试验，还是采用粘结强度仪测试其拉拔强度，其结果均在0.7Mpa以上；③通过疲劳试验证明铁路桥防水卷材具有在应力作用下防水层的粘结性能。小梁的疲劳试验是防水层在200万次50HZ频率反复压力和拉力作用下粘结层无变化。大梁的疲劳试验是防水层在800万次(50HZ频率)荷载应力作用下卷材与基层粘结仍然牢固，无起皱和开裂，包括在原裂缝处粘结的卷材。④工程实验证明高聚物改性沥青卷材热熔粘贴在桥面板防水基层上，经过使用多年防水层无脱开现象，表明其粘结的耐久性。

4.优异的耐高低温性能，塑性范围和使用温度区间宽，这是由于沥青中掺入了SBS弹性体和APAO树脂和高聚物增塑材料，即赋予沥青橡胶的特性，又具树脂耐高温特性。卷材在-35℃下弯曲不裂，达到高分子卷材的柔性。在-60℃下仍会保持功能，在高温高寒地区均可使适用，将卷材置于-20℃下低温，成卷的卷材展开时无裂纹。

5.优异的尺寸稳定性，这一性能对保证卷材防水层在高温和低温反复变化时尺寸稳定，这也是聚酯胎改性沥青卷材比高分子卷材的优势，铁路桥防水卷材在80℃下加热24h热处理后尺寸变化只有0.2％，而高分子卷材均在2％左右，也就是说10m长卷材防水层低温下将收缩20cm，这是个不小的尺寸。收缩时卷材受拉应力的作用，对接缝产生威胁，细部的卷材还会与基层剥离。

6.耐老化。卷材胎基为聚酯无纺布(化学纤维)，具有耐化学介质腐蚀的性能，胎基的上和下两个表面涂有厚厚的高聚物改性沥青。沥青和SBS橡胶、树脂的组成决定了材料耐化学侵蚀的性能。经在酸、碱、盐介质中浸渍试验后的性能保持在90％左右，热处理后的性能保持也在90％。数据表明卷材长期在化学介质环境下性能仍保持。卷材的耐老化性能即耐光、热、紫外线等气候条件，这是高聚物改性沥青配方中高聚物足够的掺量和先进的改性沥青制备系统决定的。研究和生产试验证明沥青中SBS掺量在12％时，SBS颗粒经过在热沥青中溶胀后经高剪切力胶体磨研磨，SBS变成微小颗粒均匀分散在沥青中，辅助的APAO等改性剂也同时溶化混合其中，此时改性沥青中SBS等高聚物材料呈连续的并形成交叉网状结构，沥青被高聚物材料包裹，所以改性沥青完全具有SBS等高聚物改性剂材料的耐老化特性。

7.本发明的改性沥青具有高强度和硬度，中间夹有长纤聚酯无纺布，同时具有最小3.5mm的厚度，赋予卷材耐硌伤、抗刺穿、抗冲击能力强等特点，能够承受施工过程中车辆通行、辗压及道碴的刺穿。

8.经过疲劳试验的考核，防水卷材具有超乎寻常的耐疲劳性。该性能的形成条件①T032型长纤聚酯无纺布，克重270g/m²，高拉伸强度(大于850N/50mm)，并具柔韧性、延伸性、自身的耐疲劳性(国外资料介绍反复弯曲60000次纤维不断裂)。高强度、高延伸、劲度大等橡胶特性，同时厚度大，所以耐疲劳性能试验小梁200万次防水层无变化，大梁的疲劳试验2000万次防水层安然无变化。试验证明该卷材具有优异的耐疲劳性能，完全能承受铁路桥梁荷载和应力作用。

9.良好的施工性。防水材料对于防水工程而言只是一种原材料，需要铺设到防水基层上。对于铁路桥梁来说，卷材防水层必须与基层和卷材与卷材永久的粘结牢固，在受任何应力作用下不会剥离。防水卷材采用热熔法把卷材粘于基层，在用火焰烘烤卷材底面沥青层时，流淌的沥青温度在250℃左右，立即粘贴确保粘结牢固。而且自身粘结，接缝耐久、可靠、抗变形能力强10000次拉应力循环不破裂；热熔施工对基层条件适性强，与各种材料均能粘结。热熔法施工对气候适应能力强，无论在高寒区还是在热区一年四季均可施工。操作实践还表明施工方便、快捷、工程化水平、质量可靠度高。

本发明的高聚物改性沥青防水卷材具有一系列其他材料无法比拟的综合优异性，而目前使用的氯化聚乙烯卷材除延伸率外的所有性能均大大劣于本发明的防水卷材。

附图说明

图1为本发明高聚物改性沥青防水卷材的结构示意图；

图2为本发明对防水卷材接缝变形能力检测时的位移时间关系曲线。

图中：

1胎基层    2、4改性沥青层

3、5隔离层

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例高聚物改性沥青由如下组分组成：510kg基质沥青、70kg调和油、140kgSBS、90kgAPAO、40kgIPP(聚丙烯)、150kg石粉(200目)。

基质沥青选秦皇岛从委内瑞拉进口的奥利原油加工的90#沥青，SBS选用燕山石化4402型牌号，APAO(融熔指数0.3g/10min)选用辽阳辽化奇达化工有限责任有限公司生产的，IPP选用燕山石化聚丙烯9020，调和油选用辽河减压三线油(密度0.94g/ml)。

高聚物改性沥青的制备过程如下：

1)先加入510kg基质沥青和70kg调和油，升温至180℃；

2)然后在其中加入140kg SBS；

3)升温至185℃内，溶胀1h，之后启动胶体磨进行研磨2h，直到无肉眼可见小颗粒为止；

4)再加入90kg APAO及40kg IPP，控制温度在195℃，搅拌混合2h；

5)最后加入150kg石粉，高速搅拌30min；

6)检测，合格后打入储存罐准备上线生产。

此时，将高聚物改性沥青制成防水卷材，包括胎基层1，胎基层1双面粘接改性沥青层2和4，采用丙烯酸树脂作为粘结剂，改性沥青层2上覆有隔离层3，改性沥青层4上覆有隔离层5。如图1所示。

胎基层1为T032型270g/m²的长纤聚酯无纺布，由佳斯迈威(上海)非制造布有限公司生产。隔离层3和5为80目细砂。

高聚物改性沥青防水卷材在美国阿迪公司的自动化卷材生产线上生产。生产过程依次包括为：胎基层开卷、胎基层烘干、胎基层浸渍改性沥青、双面涂覆改性沥青层、覆隔离材料、牵引压实、冷却定型、卷材。

其中，烘干温度控制在160℃；浸渍温度为190℃；涂改性沥青层温度为195℃；冷却温度为30℃，生产线的车速为28m/min。高聚物改性沥青防水卷材的厚度为4.0mm。

实施例2

基本同实施例1，不同的是，高聚物改性沥青由如下组分组成：450kg基质沥青(140#沥青)、80kg调和油、130kgSBS、70kgAPAO(融熔指数1.0g/10min)、70kg聚乙烯、200kg白云石粉(300目)。

高聚物改性沥青的制备过程如下：

1)先加入450kg基质沥青和80kg调和油，升温至170℃；

2)然后在其中加入130kg SBS；

3)升温至180℃内，溶胀2h，之后启动胶体磨进行研磨3h，直到无肉眼可见小颗粒为止；

4)再加入70kg APAO及70kg聚乙烯，控制温度在190℃，搅拌混合3h；

5)最后加入200kg白云石粉，高速搅拌50min；

6)检测，合格后打入储存罐准备上线生产。

由高聚物改性沥青制成的防水卷材结构同实施例1，包括胎基层1，胎基层1双面粘接改性沥青层2和4，采用丙烯酸树脂作为粘结剂，改性沥青层2上覆有隔离层3，改性沥青层4上覆有隔离层5。隔离层3和5为40目细砂。

高聚物改性沥青防水卷材的生产过程同实施例1，工艺参数为：烘干温度控制在170℃；浸渍温度为195℃；涂改性沥青层温度为190℃；冷却温度为40℃，生产线的车速为30m/min。高聚物改性沥青防水卷材的厚度为4.5mm。

实施例3

基本同实施例1，不同的是，高聚物改性沥青由如下组分组成：550kg基质沥青(100#沥青)、40kg和油、120kgSBS、90kgAPAO(融熔指数0.6g/10min)、20kg聚苯乙烯、180kg轻钙粉(150目)。

高聚物改性沥青的制备过程如下：

1)先加入550kg基质沥青和40kg调和油，升温至175℃；

2)然后在其中加入120kg SBS；

3)升温至185℃内，溶胀1h，之后启动胶体磨进行研磨2h，直到无肉眼可见小颗粒为止；

4)再加入90kg APAO及20kg聚苯乙烯，控制温度在195℃，搅拌混合2h；

5)最后加入180kg轻钙粉，高速搅拌60min；

6)检测，合格后打入储存罐准备上线生产。

高聚物改性沥青制成防水卷材，包括胎基层1，胎基层1双面粘接改性沥青层2和4，改性沥青层2上覆有隔离层3，改性沥青层4上覆有隔离层5。如图1所示。

胎基层1为T032型300g/m²的长纤聚酯无纺布，由佳斯迈威(上海)非制造布有限公司生产。隔离层3和5为50目细砂。

高聚物改性沥青防水卷材的生产过程同实施例1，工艺参数为：烘干温度控制在180℃；浸渍温度为200℃；涂改性沥青层温度为185℃；冷却温度为35℃，生产线的车速为30m/min。高聚物改性沥青防水卷材的厚度为3.5mm。

实验例1

本实验例针对实施例1-3的防水卷材进行常规物理性能测试。结果见表2。

表2常规物理性能测试结果

序号	项目			技术指标	实施例3	实施例1	实施例2
								1	可溶物含量，g/m2≥		3.5mm	2400	2514	--	--
4.0mm	2900	--	3105	--
					4.5mm	3100	--				--	3318
2	耐热度，℃			115									120	120	120
					3	低温弯折性，℃			-30	-35	-35	-35
4	拉力(纵横向)，N/50mm≥			1050									纵向1243横向1164	纵向1209横向1193	纵向1295横向1136
					5	最大拉力时延伸率(纵横向)，％≥			50	纵向55横向60	纵向54横向57	纵向57横向64
6	撕裂强度，N≥			450									650	586	693
					7	不透水性，0.4MPa，24h			不透水	不透水	不透水	不透水
8	抗穿孔性			不渗水									不渗水	不渗水	不渗水
					9	剪切状态下的粘合性(N/mm)≥			10.0或卷材破坏	17.4	18.7	16.3
10	保护层混凝土与防水卷材粘结强度，MPa≥			0.5									0.6	0.7	0.7
					11	热处理尺寸变化率，％			±0.5	纵向-0.2横向-0.3	纵向-0.1横向-0.2	纵向-0.3横向-0.2
12	热老化处理	外观质量		无起泡、裂纹、粘结与孔洞									无起泡、裂纹、粘结与孔洞	无起泡、裂纹、粘结与孔洞	无起泡、裂纹、粘结与孔洞
					拉力相对变化率，％		±20	纵向+8横向+9	纵向+13横向+8	纵向+10横向+12

		断裂伸长率相对变化率，％	±20	纵向-7横向-8	纵向-9横向-7	纵向-7横向-11
							低温弯折性，℃	-25	-30	-30	-30
		13	耐酸侵蚀	拉力相对变化率，％	±20	纵向+13横向+9						纵向+9横向+12	纵向+10横向+8
断裂伸长率相对变化率，％	±20						纵向-9横向-11	纵向-6横向-7	纵向-8横向-12
				低温弯折性，℃	-25	-30				-30	-30
14	耐碱侵蚀						拉力相对变化率，％	±20	纵向+11横向+7			纵向+14横向+12	纵向+8横向+10
		断裂伸长率相对变化率，％	±20	纵向-10横向-8	纵向-9横向-14	纵向-6横向-11
							低温弯折性，℃	-25	-30	-30	-30
		15	耐盐侵蚀	拉力相对变化率，％	±20	纵向+8横向+9						纵向+10横向+6	纵向+9横向+7
断裂伸长率相对变化率，％	±20						纵向-12横向-8	纵向-5横向-9	纵向-5横向-7
				低温弯折性，℃	-25	-30				-30	-30

结论：实施例1-3的防水卷材的各项物理性能均符合质量指标，各项性能优异。

实验例2

本实验例在于研究本发明的防水卷材的应用性能和耐久性能。

为了进一步考察本发明防水卷材及其防水材料的应用可靠性和耐久性，进行了应用性能(包括粘结性能、抗裂性能)，环境稳定性(包括抗紫外线、高低温下的力学性能)以及受力下的抗疲劳性能等试验。

1.抗裂性能检测

1.1测试方法

为了考察防水卷材承受基层开裂的能力，本发明设计了如下抗裂性测试方法：

裂性试件基板制备：水泥和砂按1∶3制成水泥砂浆，中间夹一层钢丝网制成尺寸为200mm×100mm×10mm的钢丝网水泥砂浆板三块，在室温下养护28d后备用。

在基板上的一面两边，涂刷沥青系基层处理剂(又称冷底子油)，每边涂刷面积为200mm×30mm。待基层处理剂干燥后，将实施例1的卷材试件烘烤粘在涂刷基层处理剂的基板表面，粘贴牢固。室温下放置24h。

将试件卷材面向上，放在抗裂性测定仪的位架上，调整底部螺杆使三角刀刃与试件底部成垂直方向接触，然后缓缓转动螺杆的手柄，使水泥试块渐渐产生裂纹。

1.2检测结果

经试验表明，水泥试块裂纹达到3～4mm，卷材仍保持完好，没有开裂。

2.接缝变形能力检测

2.1测试方法

按JGJ/T55-1996(接缝变形能力检测)普通混凝土配合比设计规程制备强度等级C30的水泥混凝土试件，尺寸400×200×50mm，养护21天备用。清除表面浮浆，涂刷沥青系基层处理剂(又称冷底子油)，干燥后在试件表面采用热熔法施工卷材，然后在标准条件下防置24h。割据混凝土基板的下面，形成凹槽，锯痕上面的裂缝是用变形试验机产生的。

试件安装在变形试验机上，保证试验机的力F在试验的防水系统的同一平面内。试验在23℃±2℃进行。

先在60s时间内产生0.5mm的裂缝，然后开始循环变化裂缝宽度，变化频率1Hz，振幅Δw＝0.25mm，平均裂缝宽度为Wm＝0.50mm，时间与位移的关系曲线见图2，用公式 $w\left(t\right)=w_m+\frac{\mathrm{\Δw}}{2}\·\sin \left[\frac{2\mathrm{\π}}{T}(t-t_0)\right]$ 表示。

2.2检测结果

经过进行10000次循环试验，防水系统无破坏，表现出优异的抵抗基层变形和基层震动疲劳特性。

3.与混凝土基层粘结拉拔强度检测

3.1测试方法

采用SHJ-40型多功能强度试验仪进行拉拔试验，检测时通过三点反力支承对热熔粘贴在混凝土基层上的卷材产生拉力，利用拔出法原理测出拔出所用的力计算出卷材与混凝土的粘结剥离强度。

3.2检测结果

采用本方法对实施例1-3的防水卷材进行了粘结拉拔强度的测试每块样8个粘结拉拔测试点。试验结果见表3。

表3拉拔粘结强度测试结果

		实施例1	实施例2	实施例3
					拉拔力KN	范围	0.698～1.536	1.060～1.240	0.984～1.360
平均	0.983	1.150	1.165
				粘结强度MPa		范围	0.605～0.960	0.675～0.800	0.615～0.850
平均	0.734	0.723	0.728

结论：①本发明的防水卷材热熔粘贴在混凝土基层上，其粘结强度所有测试点均在0.60MPa以上②平均的粘结强度值均在0MPa72MPa以上且无明显差异③表明本发明的防水卷材热熔粘结的可靠性。

4.拉力和最大拉力下的断裂伸长率在-20℃～+60℃范围内的检测

4.1测试方法

将T032型长纤聚酯无纺布为胎基的防水卷材(以实施例1为例)，厚度3.5mm和4.5mm两种规格的测试试件放置在-20℃、-10℃、23℃标准试验条件、60℃四种试验温度下恒温1h，并在相同温度下进行拉伸性能试验。

4.2试验结果

经检测拉伸性能结果见表4。

表4各种温度环境下的卷材拉力性能

方向	温度，℃	最大拉力，N/50mm		最大拉力延伸率，％
						3.5mm	4.5mm	3.5mm	4.5mm
		纵向	-20	1639	1773					37	35
-10	1399					1725	56	40
			23	1420	1390				49	47
60	945					884	44	44
			横向	-20	1530				1595	48	47
-10	1462	1589				33	50
				23	1240			1305	55	54
60	844	854				54	55

由上表试验数据表明，以T032型长纤聚酯毡为胎基，改性沥青为改性沥青层的防水卷材在60℃高温下拉伸强度也在800N以上，满足JC/T974标准SBS卷材的标准值，在-10℃下断裂伸长率也在40％以上。满足JC/T974标准40％的要求，即使在-20℃下断裂伸长率也在35％以上。表明本发明的防水卷材对温度的适应性好。

5.人工加速老化性能检测

5.1测试方法

致使有机材料的老化有化学介质和气候环境，本发明的防水卷材优异的耐化学介质和热老化的性能在常规性能检测中已表明，虽然防水卷材在铁路桥梁上是铺设在保护层下，考虑到抗老化性能是反应材料的内在质量，故补充进行了人工加速老化试验。

按GB1824(建筑防水材料老化试验方法)标准第4节进行，光照1000h(累计辐射能量约2000MJ/m²)处理后，试件在标准条件下放置24h，测试其拉力、断裂伸长率及低温弯折性能。

5.2检测结果

经检测，在人工加速老化的情况下，拉力、断裂伸长率及低温弯折性能结果见表5。

表5卷材人工加速老化测试结果

项目	单位	质量指标		检验结果
					拉力相对率化率	％	纵	±20	-14
横	-15
		断裂伸长率相对率化率	％	纵			±20		-17
横	-16
				低温弯折	％	-25℃，2h无裂纹		无裂纹

结论：本发明的高聚物改性沥青防水卷材耐老化性能优良。

6.防水卷材疲劳性能检测

在常规性能和以上补充性能试验均符合要求的基础上，还进行了桥面防水卷材的疲劳试验，铁科院铁道所为此专门设计制作了两片梁，分别考核不同受力下防水卷材的疲劳寿命。

6.1钢筋混凝土小梁

梁长6m，宽0.2m，高m。在梁的上下两个平面均热熔粘贴防水卷材(3.5mm厚)。加载后上表面防水卷材受压，而下表面防水卷材受拉，考察反复作用下卷材与基层粘结性或在梁产生裂纹时粘结面是否有变形。

试验结果表明：在振动频率50HZ的试验条件下，反复作用200万次，上和下两个面的防水卷材与基层的粘结面均无变化。

6.2混凝土剪支梁疲劳试验

在小梁疲劳性能试验的同时，进行混凝土大梁的疲劳试验，试验是把防水卷材热熔铺贴在已涂刷基层处理剂并干燥的连续梁基层表面，受力支点在梁中间部位。该试验目的是考核梁在受荷载下振动时，支点受拉部位卷材防水层是否出现起皱、脱开，混凝土受压时卷材是否出现裂纹。

试验结果表明，在50HZ频率振动的反复作用2000万次下，防水卷材及粘结层无任何变化。

6.3在混凝土剪支梁裂缝部位考核卷材防水层的疲劳性

在预制梁的三个已有裂缝的部位粘贴卷材，两个平面的缝宽均约1cm，侧面裂缝2mm左右，试验表明反复作用2000万次，观察裂缝部位防水层有无变化。

经检测表明，反复作用2000万次，裂缝部位防水层无变化。

结论：从本发明防水卷材的常规性能和补充的抗剪强度、拉拔粘结强度、老化性能以及疲劳试验等试验来看，本发明防水卷材具有高标准的防水功能，能承受铁路桥高强度和动态荷载产生的特别高的应力作用，在耐水性、耐高低温性、粘结性、耐裂性、耐疲劳性等方面具有优异的性能，可用于铁路桥涵、公路桥面的防水工程。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高聚物改性沥青，其特征在于，其由如下组分及其重量含量组成：45～55％基质沥青、4～8％调和油、12～14％SBS、5～9％APAO、2～7％高温改善剂和15～20％填充料。

2.根据权利要求1所述的高聚物改性沥青，其特征在于，所述基质沥青为90^#～140^#沥青。

3.根据权利要求1或2所述的高聚物改性沥青，其特征在于，所述调和油为减压三线油。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的高聚物改性沥青，其特征在于，所述高温改善剂为聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的高聚物改性沥青，其特征在于，所述填充料为轻钙、石粉、白云石粉或煤粉灰。

6.制备权利要求1-5任意一项所述的高聚物改性沥青的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按配比加入基质沥青和调和油，升温至170～180℃；

2)加入配方量SBS；

3)升温至180～185℃，溶胀1～2h后，采用胶体磨进行研磨2～3h；

4)加入APAO及高温改善剂，在190～195℃下搅拌混合2～3h；

5)最后加入填料，高速搅拌30～60min。

7.由权利要求1-5任意一项所述的高聚物改性沥青制成的防水卷材，其特征在于，包括一胎基层，所述胎基层双面粘接改性沥青层，且所述改性沥青层双面覆有隔离层。

8.根据权利要求7所述的防水卷材，其特征在于，所述胎基层采用聚酯无纺布，所述隔离层采用60～80目细砂。

9.制备权利要求7或8的防水卷材的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：胎基层开卷、胎基层烘干、胎基层浸渍改性沥青、双面涂覆改性沥青层、覆隔离材料、牵引压实、冷却定型和卷材，其中，所述烘干温度为160～180℃；浸渍温度为190～200℃；涂改性沥青层温度为185～195℃；冷却温度为30～40℃，车速为20～28m/min。

10.权利要求7或8的防水卷材在铁路桥涵、公路桥面防水工程中的应用。

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