橡胶沥青防水涂料基础研究

钦兰成

（江苏荣成路桥材料有限公司    江阴 214400）

摘要：橡胶沥青防水涂料的基础原料分析和制作工艺流程，以及橡胶沥青防水涂料在橡胶沥青防水涂料中的应用和优点。

关键词：橡胶沥青   防水涂料  乳化剂   应用

概述：上世纪90年代，业内对世界100多个油田进行研究表明，能生产优质沥青的不多。根据中国炼油权威共识:AR+R-2.5W >8上式中AR为沥青质R为胶质，w为蜡含量，满足于上式，才能生产好的沥青的材料，进一步才能生产优质的橡胶沥青防水涂料。深海沥青生产的防水涂料：强度高、抗老化性能好、成型快、色度亮有其内在质量的形成基理。

1、橡胶沥青防水涂料的基础原料研究

1.1采用低凝环烷基原油直流工艺

  沥青生产工艺有：直馏法、氧化法、溶剂法、调和法，公认常减压蒸馏即直馏法工艺是更好的沥青生产工艺。典型的优化指标：

    凝点：-22℃~-40℃，密度:g/c㎡20℃ 0.90~1.03，残碳%：6.95~8，胶质：12~14.95，沥青质：9~2.8，蜡含量%：2~0.4，灰分：0.1~0.069

  1.2原料配伍性

检测表明，优选的深海沥青材料的沥青组份为：饱和烃：13.86%，芳烃50.68%；胶质：26.46%；沥青质：9%，是一个稳定的胶体体系。 AR+R-2.5W ,>8上式中AR为沥青质，R为胶质，w为蜡含量，满足于上式，才能生产好的橡胶沥青的材料。

1.3低蜡高粘

A 粘度较高：深海沥青材料中沥青为AH-90A+和AH-70A，60℃动力粘度为202Pa.S;135℃运动粘度为318mm2/S,具有较强的粘合力,特别适合喷涂防水。

B 蜡含量低：沥青经数十家权威分析：蜡含量最低为1.6%，最高为1.82%，众所周知，蜡的存在对温度非常敏感。在乳液中很有害。

1.4低温延展和高温老化

  低温：-5℃:延度大36mm；-10延度为7mm；-25℃:不变脆。弹性恢复大于90，延展性15倍以上。

  高温：163℃: 5h、10h、48h、72h  15℃延度均大于150mm。老化前老化后变化指标0.21，小于规定值±1.0。

1.5接枝环烷酸变害为宝

2.橡胶沥青防水涂料的形成机理

表面张力的存在：水：72达因／厘米     沥青：28--33之间

2.1 表面活性剂乳化剂：橡胶沥青防水涂料的品质与稳定性很大程度上与乳化剂有关。

乳化剂的分类：根据乳化剂在水中解离而生成离子的为离子型乳化剂。反之为非离子型乳化剂。

  乳化剂分为离子型与非离子型乳化剂。离子型分为阳离子、阴离子、两性离子，其中常用的为阴离子型乳化剂。

2.1.1 阳离子乳化剂

季铵盐型

烷基丙烯二胺

咪唑啉类

酰胺类

环氧乙烷二胺类

胺化木质素类

2.2 .2阴离子乳化剂

羧酸盐

硫酸酯盐

磺酸盐

磷酸酯盐

3.橡胶沥青防水涂料的应用概况

阳离子:粘层, 透层，

阴离子:90%以上橡胶沥青防水材料，橡胶沥青防水涂料

非离子:很少单独使用,但要注意其特殊作用,如助剂等,日本已将其的应用制订出相应规范。

4.乳化剂的作用

乳化带电离子在沥青微滴表面的定向排列形成以下三种效应：

（1）沥青与水界面张力的减小，使其易于共混；

（2）在沥青表面生成有一定厚度与强度的界面膜（吸附与扩散层），阻止沥青凝聚；

（3）沥青微滴表面带有相同的电荷，从而产生的相斥作用。

5.乳化剂应用问题

（1）调酸碱的问题

（2）配伍性的问题

（3）施工温度问题

（4）有关乳化沥青的检测指标

6.为什么生产橡胶沥青防水涂料需要调酸碱？

调酸碱使得乳化沥青的稳定性大幅提升，更耐储存。

7.沥青的乳化原理

基质沥青(T1)与含乳化剂的皂液水(T2)在乳化机作用下生产出乳化沥青

T1＋T2≤200℃

乳化沥青液体示意图

7.1橡胶沥青防水涂料生产制备过程

                     乳液贮存

7.2改性橡胶沥青防水涂料的生产制备过程

改性剂添加方式：(1)在热沥青中加入；(2)在乳化过程加入；(3)在乳化沥青中加入。

8.SBR加在海洋沥青中存在形态

  胶乳分散在连续相-水相

  胶乳尺寸比沥青颗粒小( 0.3微米)

  破乳后SBR 包裹沥青,形成细微网络结构

胶乳,水泥的蜂窝结构

9.乳化设备分类：

(1) 固定（大型）工厂式：

(2) 固定在工厂中，不移动，生产产量高，适用于乳化沥青厂

(3) 集装箱式：适用于大型工地

(4) 小型移动式：适用于小型工地

10.影响橡胶沥青的基本性质

(1)基质沥青(很重要)

(2)乳化剂,水

(3)乳化条件;包括PH值,水温,油温,乳化机,添加剂.对于改性乳化沥青而言改性剂的加入方法影响很大.

(4)组成材料

  沥青：根据工程应用和工程所在地的气候分区，选择适宜的沥青标号，一般选择90-160号为宜（针入度80-200），不同牌号、品质的沥青乳化效果是不同的。一般而言，沥青中活性物质越多乳化效果越好。活性大小的排列顺序为：环烷基>中间基>石蜡基沥青酸、沥青酸酐>沥青质>胶质>芳香分>饱和分具体情况通过实验确定。

  水:自然获得的水，可能溶融或悬浮各种物质。影响水的PH值和硬度，或含有各种离子，影响乳化效果或过早破乳，因此水质必须纯净，不含或少含杂质。水中的Ca2+、Mg2+ 对阴离子型乳化沥青不利，而CO32-、HCO3-对阴离子型乳化沥青有利。

11.橡胶沥青常规检验指标

筛上剩余量

蒸发残留物含量试验

乳液粘度

粘附性试验

拌和试验

贮存稳定度

沥青微粒的离子电荷

水泥拌和试验

低温贮存稳定度

蒸发残留物性能试验(延伸度,针入度,软化点,溶解度)

12.影响橡胶沥青应用的重要性能

12.1橡胶沥青的粘度

 不同的施工工艺有不同的粘度要求

 ASTM2397 较典型例子:碎石贯入和表面处治(100—400);稀浆封层和雾封层(20---100)赛波特

12.2橡胶沥青的带电状态

 乳化沥青的带电状态与所用乳化剂的性能相对应:阳离子、阴离子、两性离子、非离子。

12.3橡胶沥青的贮存稳定性

 橡胶沥青的稳定性可用斯托克夫做粒沉降速度公式表示。        

 其中：V—微粒沉降速度

       r—徽粒的半径

       g—重力加速度

       d1,d2两种介质的密度（水、沥青）

12.4橡胶沥青破乳速度

  沥青乳液与矿料接触后分解破乳,沥青从乳液中分裂出来,聚集在集料表面.按乳化沥青与矿料接触分裂破乳速度可分为快中慢裂。

  乳化剂品种对乳液破乳速度起主要作用。

其它因素有:乳化剂用量,气候影响,骨料的影响,外部何载压力的影响。

破乳：（1）与集料表面产生的电性吸附（2）化学作用：在石灰石中的CaCO3与阳离子乳液中的HCl作用生成H2CO3电离形成CO32-，它与阳离子乳化剂有较好的亲和力。（3）振动功能：分子的高频振动，对吸附膜的破坏，使乳液中的沥青颗粒失稳而凝聚。

13.橡胶沥青的成型过程

14.橡胶沥青防水涂料的应用

 橡胶沥青防水涂料是一种高分子O/W胶乳型橡胶沥青乳液。水为连续相，沥青为基料，高分子橡胶乳液为改性剂。本材料（A料）的使用方法为喷涂工艺，另有(B料)为破乳剂，A料和B料分别在喷枪的两个喷头内压力雾化喷出，在喷枪前所喷的物体表面约400mm交叉混合，双组份同时破乳，立即成膜，快速出水，在物体表面形成新型生态环保多功能多防护层。工艺具有施工简便，冷制冷喷，整体无缝，快速成型，超高弹性，高粘接性、环保无毒等特点。可作为防腐蚀、抗各种化学品、抗裂解、抗穿刺、减震、降噪等各种保护性涂层，是对防腐蚀工业、保护性涂层、防水防护的材料革命。

橡胶沥青防水材料液体橡胶较其他防水材料具有以下五大显著优点：
 （1）施工速度快：节省工期，单机双枪（3 人组）8h 连续喷涂（膜厚2 mm）面积在1500㎡以上，较卷材施工速度快的多。特别是在异形部位具有卷材无可比拟的优势。
 （2）高粘接性：胶膜与多种基层（混凝土、钢铁、木材、金属）（除树脂类、含镍、含铬类金属、含油脂类）和防水材料之间具有良好的粘结性，从而达到卷材难以实现的不窜水、不剥离特性。对于异型结构或形状复杂的基层施工更加简便可靠。如因人为损坏导致漏水，漏水点即破损处，弥补了传统卷材无法确定漏水点的缺陷。
 （3）适应性强：只需基层表面干净、无明水，潮湿基层可施工；施工前仅需对基层进行简单平整处理，一般不需要另做找平层。
 （4）整体性好：没有搭接缝，涂层可完美包覆基底，实现涂层同基底之间的无缝连接，可以做到喷涂膜厚度1～4 mm 内一次成型，并保持胶膜良好的均匀性。
 （5）成膜速度快：利用促凝催化原理使产品迅速初凝，初凝固化时间仅为3～5 s。能有效的减少施工现场产品表面异物粘接和被破坏，同时，避免如普通涂料易流淌的弊病。1小时后即可上人行走，24h可进行后续施工。

技术指标（表一）