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环氧树脂防水涂料发展及行业标准

来源:www.yzhyjcw.com 发表时间:2016-09-04

1·标准立项背景

    1.1 产品组成及特点

    环氧树脂防水涂料是近10年发展起来的一种新型防水材料,它以双酚A环氧树脂、活性稀释剂、改性剂为主要成分,与改性胺类固化剂反应后,生成具有三维立体网状结构的固结体。环氧树脂固化后具有优良的物理力学性能和耐老化、耐冻融、耐腐蚀性能,无毒、无污染,符合环保要求,已在建筑工程(特别是地下工程)、高速铁路、高速公路、水工、水利领域得到推广应用。

    环氧树脂防水涂料具有以下性能特点:1)粘结力强,对被粘的基面如新混凝土、沥青混凝土、卷材、聚氨酯涂料、聚脲、碳纤维布、钢板等均有突出的粘结力,并能固结松散的基面材料。2)在无明水的潮湿基面具有很好的渗入固结特性,湿粘结强度较高,可在潮湿基面施工且施工工艺简单。3)能短时耐受180℃摊铺沥青混凝土。4)具有良好的施工性,在形状复杂的基面上施工非常便捷,无需做找平层。5)具有优良的抗冻融、耐老化和抗腐蚀性能,收缩率小。6)固结体无毒、无污染,符合环保要求。7)具有渗透性的产品渗透能力强,可渗入混凝土内2mm以上,形成植根式的涂层,渗入部分形成犬牙交错的不规则固结层,使混凝土的强度提高30%以上。渗透性涂层还可避免界面上的应力集中,既具有防水功能又提高了固结层的抗剥离能力。

    1.2 国内外发展现状

    在国外,环氧树脂用作防水涂料始于20世纪60年代初,继美国之后,欧洲、前苏联、日本、韩国、新加坡、香港等亦在防水工程中使用该材料。20世纪80年代,水电部组织专家去美国考察,发现洛杉矶码头混凝土桩的环氧树脂防水涂料使用18年未见老化迹象,对环氧树脂的耐久性给予了充分肯定。90年代,香港地铁开始大量应用环氧树脂防水涂料。2006年,环氧树脂防水涂料又被应用于法国桥梁工程。

    在国内,20世纪70年代,中科院广州化学所首先开始渗透型环氧树脂防水补强材料的研究,中国水利水电科学院、长江科学院、武汉大学等十几家科研单位相继投入该项目的研发和应用。广州科化防水防腐补强有限公司在中科院广化所专利技术的基础上开发的高渗透改性环氧树脂防水涂料通过了建设部的鉴定,被列为全国推广项目,并获科技部国家重点新产品证书。20世纪70年代,环氧树脂防水涂料首先在水电大坝的防水工程中应用,效果较好。环氧树脂防水涂料现已广泛用于水电大坝、交通、建筑和文物保护领域,特别是桥梁、地铁、隧道、大坝和房屋的防水,其用量每年以两位数增长。目前,国内生产环氧树脂防水涂料有中科院广州化学所、中国水利水电科学院、长江科学院、武汉大学等数十个单位。

    1.3 市场应用

    近10年来,环氧树脂防水涂料在产品、技术及施工工艺方面逐步成熟,得到了快速的发展。已制定并实施的CJJ139—2010《城市桥梁桥面防水工程技术规程》、JGJ/T212—2010《地下工程渗漏治理技术规程》和GB50208—2011《地下防水工程质量验收规范》,都将环氧树脂防水涂料列入技术规程、规范之中,对该产品的推广和使用起到了推动作用。据不完全统计,2011年,我国环氧树脂防水涂料的销售量近2000余t,预计2013年销售量为3000余t。环氧树脂防水涂料的主要应用领域如下:1)公路、高速公路、大桥混凝土路面与沥青混凝土路面之间的粘结与防水防腐。2)客运专线桥面、地铁高架路段、地铁大开挖路段及车站、人行通道顶板与侧墙二级防水设防中用于基面防水并与卷材粘结,亦可作为一道设防用于多层建筑屋面及厨卫间的防水。3)新旧混凝土之间的粘结、桩头防水与粘结、大体积混凝土构件浇注,特别是水库大坝坝体浇注,无须凿毛即可实现新旧混凝土的粘结以消除冷缝。4)混凝土梁、板、柱间补强时原混凝土结构与钢板或碳纤维布之间的粘结与防水。5)水库大坝泄洪洞、溢流面或化工车间地面使用环氧砂浆或聚脲作保护层时用作底涂。6)公路及高速公路缺陷、微细裂缝及冻害的修复。7)混凝土的界面处理。8)地铁、城际轨道盾构管片的防腐与防水。9)地下工程、隧道工程的渗漏治理。

    2·标准制定的目的

    目前国内尚没有环氧树脂防水涂料相关的国家或行业标准,国际上也没有相关的标准,国外仅有一些试验结果和参考资料,国内外厂家生产的产品执行的都是企标,影响了产品的推广使用。本标准的主要内容是对环氧树脂防水涂料的产品性能提出要求,规定产品的范围、分类、要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存等内容。标准的制定可以规范市场,有利于提高产品质量、保证工程质量、促进产业发展。

    3·试验项目设置及标准要求

    3.1 标准项目设置

    本标准适用于以环氧树脂为主要组分,与固化剂反应后生成的具有防水功能的双组分反应型涂料,明确产品特征为双组分涂料,主要成分是环氧树脂与改性胺类固化剂,成膜原理是环氧树脂与改性胺类固化剂反应成膜。

    本标准规定的物理力学性能,主要考虑了产品本身的物理力学性能(包括基本性能、耐久性)要求、工程使用时对环境的要求、产品的使用功能、产品质量控制与施工要求,同时参照了国内外同类产品标准与技术资料,最终确定了9个项目,比较全面地反映了环氧树脂防水涂料的特性:1)施工过程的控制项目有外观和黏度;2)成品质量要求有固体含量和柔韧性;3)施工性要求有表干时间和实干时间;4)工程使用时对环境的要求为耐化学介质性能;5)规定产品使用功能和特性的项目有粘结强度、抗渗压力、抗冲击性;6)部分产品具有渗透性,混凝土渗透深度项目作为可选项目,其试验方法放于附录中。

    在上述9项指标中,以下几项对环氧树脂防水涂料来说是比较重要的,或者是有别于其他防水材料要求的。

    1)粘结强度。标准规定了环氧树脂防水涂料在各种条件下与混凝土基面粘结牢固的程度,包括在干燥基面、潮湿基面的粘结强度,以及经浸水处理和热处理后的粘结强度。涂料与基层的粘结性能越好,涂层越不易脱落,其防止窜水的性能也越好。

    2)涂层抗渗压力。该指标反应了环氧树脂防水涂料成膜以后的防水性能,这是环氧树脂防水涂料作为防水材料最重要的指标之一,用抵抗水的压力值来表示。

    3)抗冲击性。该指标主要考核在一定的使用环境下涂层承受外部冲击的能力。环氧树脂防水涂料虽然是一种刚性防水涂料,但也应具有一定的柔韧性,有一定的耐冲击性能。

    4)渗透性。环氧树脂防水涂料可以沿混凝土表面的毛细孔、微孔隙和微裂纹自外而内渗入混凝土内一定深度,具有填充和封闭孔隙的能力。涂料对混凝土的渗透深度越大,对混凝土的保护和防水效果越好。

    3.2 技术要求

    3.2.1 外观

    产品各组分为均匀的液体,无凝胶、结块。

    3.2.2 物理力学性能

    产品的物理力学性能见表1。

表1 物理力学性能

表1 物理力学性能

    4·试验方法与检验规则

    4.1 试验条件与制样方法

    实验室试验条件:温度(23±2)℃,相对湿度(50±10)%,养护水温度条件:(20±2)℃。将试样按生产企业规定的比例混合均匀,用毛刷分3~5次涂布于试验基材表面,每次间隔30~60min,涂层干燥后总厚度为0.2~0.3mm。

    4.2 试验方法

    4.2.1 外观

    涂料各组分分别搅拌后目测。

    4.2.2 固体含量

    将试样按生产企业规定的比例混合均匀后,按GB/T16777—2008《建筑防水涂料试验方法》第5章反应型涂料的规定进行试验。

    4.2.3 初始黏度

    将试样按生产企业规定的比例混合,搅拌5min,按GB/T2794—1995《胶粘剂黏度的测定》中5.1的规定采用旋转黏度计测定初始黏度,结果计算精确到1mPa·s。

    4.2.4 表干时间、实干时间

    按4.1将试样涂刷于规定的铝板上,在实验室条件下静置,按GB/T16777—2008第16章的规定测定表干时间和实干时间。

    4.2.5 柔韧性

    按4.1将试样涂刷于规定的马口铁板上,涂刷面积150mm×25mm,在实验室条件下养护(168±2)h,将马口铁板涂层面朝上,用双手紧压于Φ50mm的圆棒上弯曲180°,静止2~3s,观察涂膜表面有无开裂现象。弯曲时两手应对称于圆棒中心线。

    4.2.6 粘结强度

    采用符合GB/T16777—2008第7章7.1中的拉伸试验机和拉伸专用金属夹具。

    干基面试件的制备:采用符合JC/T547—2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》附录A要求的混凝土板,将其切割成规定的尺寸,清除表面浮尘。必要时按生产企业的要求在混凝土板的成型面上涂刷底涂,并在试验报告中注明;底涂干燥后,按4.1涂刷试样,再在实验室条件下养护(144±2)h。

    湿基面试件的制备:将符合JC/T547—2005附录A要求的混凝土板浸泡于水中48h,取出后抹去浮水,先在实验室条件下放置10min,再按干基面试件制备方法制备试件。

    浸水试件的制备:按干基面试件制备方法制备试件后,先在实验室条件下养护(168±2)h,再在水中浸泡(168±2)h。

    耐热试件的制备:按干基面试件制备方法制备试件后,先在实验室条件下养护(168±2)h,再置于(100±2)℃烘箱中(168±2)h。

    经养护及处理后的试件,用砂纸将环氧涂层表面打毛,用适宜的高强粘结剂将40mm×40mm的拉拔接头粘结在环氧涂层表面,每块混凝土板上均匀分布5个拉拔接头,在标准试验条件下继续养护(24±2)h。试验前沿拉拔头边缘,用手持切割锯切割高强粘结剂至混凝土板表面,使拉拔头内的环氧涂层与周边环氧涂层分离开来。用拉伸强度试验仪测定试件的拉伸力,加荷速度为(250±50)N/s。试验结果取5个试件的平均值;若有超出平均值±20%的数据应舍弃。以剩下的不少于3个试件的算术平均值表示粘结强度值,不足3个试件时应重新试验。若最终试验结果全部是混凝土内聚破坏,在报告结果数值的同时报告基材内聚破坏情况。

    4.2.7 涂层抗渗压力

    基准砂浆的制备:称取符合GB175—2007《通用硅酸盐水泥》的PO42.5水泥350g和符合GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》要求的标准砂1350g,搅拌均匀后加水260mL,必要时可添加纤维素醚0.2~0.5g,在符合GB/T17671—1999规定的水泥砂浆搅拌机中搅拌3min。基准砂浆14d的抗渗压力应为0.4+0.0MPa,否则应调整水泥用量或调整水灰比。

    基准抗渗试件的制备:用上口直径70mm、下口直径80mm、高30mm的截头圆锥带底金属试模成型两组基准砂浆抗渗试件,每组6个。将拌合好的砂浆一次装入试模中,用抹刀插捣数次,当填充砂浆略高于试模边缘时,用抹刀以45°角一次性将试模表面多余的砂浆刮去,然后再用抹刀以较平的角度在试模表面反方向将砂浆刮平。试件在实验室条件下静置24h后脱模,在养护水中养护(144±2)h后取出,擦干表面后在实验室条件下晾置24h。取其中一组基准抗渗试件在实验室条件下继续养护(168±2)h,另一组基准抗渗试件备用。

    涂层抗渗试件制备:取备用基准抗渗试件,按4.1在试件的背水面上涂刷试样,涂刷时应避免涂层表面产生气泡。涂层试件制备后在实验室条件下继续养护(168±2)h。

    试验步骤:按GB23440—2009《无机防水堵漏材料》中6.5.1.2进行,从0.2MPa开始加压,恒压2h后增至0.3MPa,以后每隔1h增加0.1MPa。当6个试件中有3个端面出现渗水现象时,即可停止试验,记下当时水压。在试验过程中,如发现试件周边渗水,则应停止试验,重新密封后再试验。基准砂浆与涂层砂浆抗渗压力试验,每组6个试件中,以4个试件未透水时的最大压力计算,试验结果以3个试件出现渗水时的压力减去0.1MPa作为该组试件的抗渗压力。若涂层试件加压至1.5MPa,恒压1h未透水,则停止加压,涂层试件的抗渗压力为1.5MPa。

    4.2.8 抗冻性

    将符合JC/T547—2005附录A要求的混凝土板切割成规定的尺寸,清除混凝土块表面浮尘,按5.2在混凝土块上涂刷试样,每组制备3个试件。试件在实验室条件下养护(168±2)h后,按GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》第4章进行试验。在-15℃的冷冻箱冷冻4h、在养护水池中融化4h为一次循环,共冻融循环25次,观察有无开裂、起皮、剥落。

    4.2.9 耐酸性

    采用符合JC/T547—2005附录A要求的混凝土板,将其切割成规定的尺寸,清除混凝土块表面浮尘,将混凝土块浸入熔融的蜡液中取出,使蜡包裹除成型面外的其他5个外表面,按4.1在混凝土块成型面涂刷试样,每组制备3个试件。试件在实验室条件下养护(168±2)h,然后将涂层面朝下放入底部有支架的容器中,使涂层浸没于符合GB/T16777—2008中9.2.4规定的酸溶液中,液面高出涂层面10mm,(168±2)h后取出,观察环氧涂层有无开裂、起皮、剥落。

    4.2.10 耐碱性

    按4.2.9的试验方法,使涂层浸没于符合GB/T16777—2008中9.2.3规定的碱溶液中,液面高出涂层面10mm,(168±2)h后取出,观察环氧涂层有无开裂、起皮、剥落。

    4.2.11 耐盐性

    按4.2.9的试验方法,使涂层浸没于3%NaCl溶液中,液面高出涂层面10mm,(168±2)h后取出,观察环氧涂层有无开裂、起皮、剥落。

    4.2.12 抗冲击性

    采用符合JC/T547—2005附录A要求的混凝土板,将其切割成规定的尺寸,清除混凝土块表面浮尘,按4.1在混凝土板的上表面涂刷试样。试件在实验室条件下养护(168±2)h,然后按JC/T985—2005《地面用水泥基自流平砂浆》规定进行冲击试验。试验时采用直径(50±4)mm、质量(500±10)g的钢质球形落锤,从高度500mm处自由落下。在试件上选择距试件涂层边缘不小于50mm、相距不少于50mm的3个位置处落锤,观察涂层表面有无开裂或脱落现象。

    4.2.13 混凝土渗透深度

    按GB18445—2012《水泥基渗透结晶型防水材料》附录A配制混凝土,制备边长为100mm的混凝土立方体试块,在实验室条件下养护24h后脱模,置于养护水中6d,然后在实验室条件下养护21d备用。涂刷试样前将混凝土试块在(70±2)℃鼓风干燥箱中放置24h,在实验室条件下冷却至室温。按4.1将试样涂于混凝土试块的成型面上,在实验室条件下养护(168±2)h。将试件立面断开,用水淋湿剖开面,在剖开面离涂层边缘不小于10mm处均匀选取3个点,用游标卡尺量取涂料渗入混凝土内部的深度(从涂层表面至黄色印迹部分),读数精确到0.01mm;当渗入深度小于2mm时可用读数显微镜测量,读数精确到0.01mm。取3个测点所测深度的平均值减去0.2mm作为渗透性的试验结果,试验结果精确到0.1mm。

    4.3 检验规则

    出厂检验项目包括外观、固体含量、初始黏度、干燥时间、柔韧性、干基面粘结强度和涂层抗渗压力。型式检验项目包括技术要求中所有的项目。

    组批:以同一类型的10t产品为一批,不足10t产品也作为一批。

    抽样:在每批产品中,按GB/T3186—2006《色漆、清漆和色漆与清漆用原材料取样》规定进行抽样,按配比总共抽取不少于4kg样品。试样分为2份,一份试验,一份备用。试样应置于不与涂料发生反应的干燥密闭容器中,密封贮存。

    5·结语

    《环氧树脂防水涂料》行业标准的制定,规定了产品的技术性能指标,统一了试验方法,为生产企业提高产品性能、控制产品质量提供了方向;为设计和施工单位根据工程实际选择、使用、验收环氧树脂防水涂料提供了依据。

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