環(huán)氧樹脂防水涂料國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及行業(yè)標準

 

    關鍵詞：環(huán)氧樹脂防水涂料；行業(yè)標準；標準制定

 

    文章編號：1007-497X（2014）-02-0031-05中圖分類號：TU56+1.65文獻標識碼：A

 

    根據(jù)工信廳科[2010]74號文下達的“2010年第一批行業(yè)標準制修訂計劃”，《環(huán)氧樹脂防水涂料》被列入編制計劃，標準計劃編號為2010—0588T—JC，由蘇州中材非金屬礦工業(yè)設計研究院有限公司、建筑材料工業(yè)技術監(jiān)督研究中心、廣州科化防水防腐補強有限公司、深圳建筑科學研究院有限公司負責組織有關生產(chǎn)企業(yè)、質(zhì)檢機構(gòu)、科研院所等起草，目前正在進行報批�，F(xiàn)將環(huán)氧樹脂防水涂料的產(chǎn)品性能、國內(nèi)外應用情況，行業(yè)標準制定的原則、目的及標準主要內(nèi)容作一介紹。

 

    1·標準立項背景

 

    1.1 產(chǎn)品組成及特點

 

    環(huán)氧樹脂防水涂料是近10年發(fā)展起來的一種新型防水材料，它以雙酚A環(huán)氧樹脂、活性稀釋劑、改性劑為主要成分，與改性胺類固化劑反應后，生成具有三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固結(jié)體。環(huán)氧樹脂固化后具有優(yōu)良的物理力學性能和耐老化、耐凍融、耐腐蝕性能，無毒、無污染，符合環(huán)保要求，已在建筑工程（特別是地下工程）、高速鐵路、高速公路、水工、水利領域得到推廣應用。

 

    環(huán)氧樹脂防水涂料具有以下性能特點：1）粘結(jié)力強，對被粘的基面如新混凝土、瀝青混凝土、卷材、聚氨酯涂料、聚脲、碳纖維布、鋼板等均有突出的粘結(jié)力，并能固結(jié)松散的基面材料。2）在無明水的潮濕基面具有很好的滲入固結(jié)特性，濕粘結(jié)強度較高，可在潮濕基面施工且施工工藝簡單。3）能短時耐受180℃攤鋪瀝青混凝土。4）具有良好的施工性，在形狀復雜的基面上施工非常便捷，無需做找平層。5）具有優(yōu)良的抗凍融、耐老化和抗腐蝕性能，收縮率小。6）固結(jié)體無毒、無污染，符合環(huán)保要求。7）具有滲透性的產(chǎn)品滲透能力強，可滲入混凝土內(nèi)2mm以上，形成植根式的涂層，滲入部分形成犬牙交錯的不規(guī)則固結(jié)層，使混凝土的強度提高30%以上。滲透性涂層還可避免界面上的應力集中，既具有防水功能又提高了固結(jié)層的抗剝離能力。

 

    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

 

    在國外，環(huán)氧樹脂用作防水涂料始于20世紀60年代初，繼美國之后，歐洲、前蘇聯(lián)、日本、韓國、新加坡、香港等亦在防水工程中使用該材料。20世紀80年代，水電部組織專家去美國考察，發(fā)現(xiàn)洛杉磯碼頭混凝土樁的環(huán)氧樹脂防水涂料使用18年未見老化跡象，對環(huán)氧樹脂的耐久性給予了充分肯定。90年代，香港地鐵開始大量應用環(huán)氧樹脂防水涂料。2006年，環(huán)氧樹脂防水涂料又被應用于法國橋梁工程。

 

    在國內(nèi)，20世紀70年代，中科院廣州化學所首先開始滲透型環(huán)氧樹脂防水補強材料的研究，中國水利水電科學院、長江科學院、武漢大學等十幾家科研單位相繼投入該項目的研發(fā)和應用。廣州科化防水防腐補強有限公司在中科院廣化所專利技術的基礎上開發(fā)的高滲透改性環(huán)氧樹脂防水涂料通過了建設部的鑒定，被列為全國推廣項目，并獲科技部國家重點新產(chǎn)品證書。20世紀70年代，環(huán)氧樹脂防水涂料首先在水電大壩的防水工程中應用，效果較好。環(huán)氧樹脂防水涂料現(xiàn)已廣泛用于水電大壩、交通、建筑和文物保護領域，特別是橋梁、地鐵、隧道、大壩和房屋的防水，其用量每年以兩位數(shù)增長。目前，國內(nèi)生產(chǎn)環(huán)氧樹脂防水涂料有中科院廣州化學所、中國水利水電科學院、長江科學院、武漢大學等數(shù)十個單位。

 

    1.3 市場應用

 

    近10年來，環(huán)氧樹脂防水涂料在產(chǎn)品、技術及施工工藝方面逐步成熟，得到了快速的發(fā)展。已制定并實施的CJJ139—2010《城市橋梁橋面防水工程技術規(guī)程》、JGJ/T212—2010《地下工程滲漏治理技術規(guī)程》和GB50208—2011《地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范》，都將環(huán)氧樹脂防水涂料列入技術規(guī)程、規(guī)范之中，對該產(chǎn)品的推廣和使用起到了推動作用。據(jù)不完全統(tǒng)計，2011年，我國環(huán)氧樹脂防水涂料的銷售量近2000余t，預計2013年銷售量為3000余t。環(huán)氧樹脂防水涂料的主要應用領域如下：1）公路、高速公路、大橋混凝土路面與瀝青混凝土路面之間的粘結(jié)與防水防腐。2）客運專線橋面、地鐵高架路段、地鐵大開挖路段及車站、人行通道頂板與側(cè)墻二級防水設防中用于基面防水并與卷材粘結(jié)，亦可作為一道設防用于多層建筑屋面及廚衛(wèi)間的防水。3）新舊混凝土之間的粘結(jié)、樁頭防水與粘結(jié)、大體積混凝土構(gòu)件澆注，特別是水庫大壩壩體澆注，無須鑿毛即可實現(xiàn)新舊混凝土的粘結(jié)以消除冷縫。4）混凝土梁、板、柱間補強時原混凝土結(jié)構(gòu)與鋼板或碳纖維布之間的粘結(jié)與防水。5）水庫大壩泄洪洞、溢流面或化工車間地面使用環(huán)氧砂漿或聚脲作保護層時用作底涂。6）公路及高速公路缺陷、微細裂縫及凍害的修復。7）混凝土的界面處理。8）地鐵、城際軌道盾構(gòu)管片的防腐與防水。9）地下工程、隧道工程的滲漏治理。

 

    2·標準制定的目的

 

    目前國內(nèi)尚沒有環(huán)氧樹脂防水涂料相關的國家或行業(yè)標準，國際上也沒有相關的標準，國外僅有一些試驗結(jié)果和參考資料，國內(nèi)外廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品執(zhí)行的都是企標，影響了產(chǎn)品的推廣使用。本標準的主要內(nèi)容是對環(huán)氧樹脂防水涂料的產(chǎn)品性能提出要求，規(guī)定產(chǎn)品的范圍、分類、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及標志、包裝、運輸和貯存等內(nèi)容。標準的制定可以規(guī)范市場，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證工程質(zhì)量、促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

 

    3·試驗項目設置及標準要求

 

    3.1 標準項目設置

 

    本標準適用于以環(huán)氧樹脂為主要組分，與固化劑反應后生成的具有防水功能的雙組分反應型涂料，明確產(chǎn)品特征為雙組分涂料，主要成分是環(huán)氧樹脂與改性胺類固化劑，成膜原理是環(huán)氧樹脂與改性胺類固化劑反應成膜。

 

    本標準規(guī)定的物理力學性能，主要考慮了產(chǎn)品本身的物理力學性能（包括基本性能、耐久性）要求、工程使用時對環(huán)境的要求、產(chǎn)品的使用功能、產(chǎn)品質(zhì)量控制與施工要求，同時參照了國內(nèi)外同類產(chǎn)品標準與技術資料，最終確定了9個項目，比較全面地反映了環(huán)氧樹脂防水涂料的特性：1）施工過程的控制項目有外觀和黏度；2）成品質(zhì)量要求有固體含量和柔韌性；3）施工性要求有表干時間和實干時間；4）工程使用時對環(huán)境的要求為耐化學介質(zhì)性能；5）規(guī)定產(chǎn)品使用功能和特性的項目有粘結(jié)強度、抗?jié)B壓力、抗沖擊性；6）部分產(chǎn)品具有滲透性，混凝土滲透深度項目作為可選項目，其試驗方法放于附錄中。

 

    在上述9項指標中，以下幾項對環(huán)氧樹脂防水涂料來說是比較重要的，或者是有別于其他防水材料要求的。

 

    1）粘結(jié)強度。標準規(guī)定了環(huán)氧樹脂防水涂料在各種條件下與混凝土基面粘結(jié)牢固的程度，包括在干燥基面、潮濕基面的粘結(jié)強度，以及經(jīng)浸水處理和熱處理后的粘結(jié)強度。涂料與基層的粘結(jié)性能越好，涂層越不易脫落，其防止竄水的性能也越好。

 

    2）涂層抗?jié)B壓力。該指標反應了環(huán)氧樹脂防水涂料成膜以后的防水性能，這是環(huán)氧樹脂防水涂料作為防水材料最重要的指標之一，用抵抗水的壓力值來表示。

 

    3）抗沖擊性。該指標主要考核在一定的使用環(huán)境下涂層承受外部沖擊的能力。環(huán)氧樹脂防水涂料雖然是一種剛性防水涂料，但也應具有一定的柔韌性，有一定的耐沖擊性能。

 

    4）滲透性。環(huán)氧樹脂防水涂料可以沿混凝土表面的毛細孔、微孔隙和微裂紋自外而內(nèi)滲入混凝土內(nèi)一定深度，具有填充和封閉孔隙的能力。涂料對混凝土的滲透深度越大，對混凝土的保護和防水效果越好。

 

    3.2 技術要求

 

    3.2.1 外觀

 

    產(chǎn)品各組分為均勻的液體，無凝膠、結(jié)塊。

 

    3.2.2 物理力學性能

 

    產(chǎn)品的物理力學性能見表1。

 

表1 物理力學性能

 

    4·試驗方法與檢驗規(guī)則

 

    4.1 試驗條件與制樣方法

 

    10）%，養(yǎng)護水溫度條件：（20±2）℃。將試樣按生產(chǎn)企業(yè)規(guī)定的比例混合均勻，用毛刷分3～5次涂布于試驗基材表面，每次間隔30～60min，涂層干燥后總厚度為0.2～0.3mm。

 

    4.2 試驗方法

 

    4.2.1 外觀

 

    涂料各組分分別攪拌后目測。

 

    4.2.2 固體含量

 

    將試樣按生產(chǎn)企業(yè)規(guī)定的比例混合均勻后，按GB/T16777—2008《建筑防水涂料試驗方法》第5章反應型涂料的規(guī)定進行試驗。

 

    4.2.3 初始黏度

 

    將試樣按生產(chǎn)企業(yè)規(guī)定的比例混合，攪拌5min，按GB/T2794—1995《膠粘劑黏度的測定》中5.1的規(guī)定采用旋轉(zhuǎn)黏度計測定初始黏度，結(jié)果計算精確到1mPa·s。

 

    4.2.4 表干時間、實干時間

 

    按4.1將試樣涂刷于規(guī)定的鋁板上，在實驗室條件下靜置，按GB/T16777—2008第16章的規(guī)定測定表干時間和實干時間。

 

    4.2.5 柔韌性

 

    實驗室試驗條件：溫度（23±2）℃，相對濕度（50±按4.1將試樣涂刷于規(guī)定的馬口鐵板上，涂刷面積150mm×25mm，在實驗室條件下養(yǎng)護（168±2）h，將馬口鐵板涂層面朝上，用雙手緊壓于Φ50mm的圓棒上彎曲180°，靜止2～3s，觀察涂膜表面有無開裂現(xiàn)象。彎曲時兩手應對稱于圓棒中心線。

 

    4.2.6 粘結(jié)強度

 

    采用符合GB/T16777—2008第7章7.1中的拉伸試驗機和拉伸專用金屬夾具。

 

    干基面試件的制備：采用符合JC/T547—2005《陶瓷墻地磚膠粘劑》附錄A要求的混凝土板，將其切割成規(guī)定的尺寸，清除表面浮塵。必要時按生產(chǎn)企業(yè)的要求在混凝土板的成型面上涂刷底涂，并在試驗報告中注明；底涂干燥后，按4.1涂刷試樣，再在實驗室條件下養(yǎng)護（144±2）h。

 

    濕基面試件的制備：將符合JC/T547—2005附錄A要求的混凝土板浸泡于水中48h，取出后抹去浮水，先在實驗室條件下放置10min，再按干基面試件制備方法制備試件。

 

    浸水試件的制備：按干基面試件制備方法制備試件后，先在實驗室條件下養(yǎng)護（168±2）h，再在水中浸泡（168±2）h。

 

    耐熱試件的制備：按干基面試件制備方法制備試件后，先在實驗室條件下養(yǎng)護（168±2）h，再置于（100±2）℃烘箱中（168±2）h。

 

    經(jīng)養(yǎng)護及處理后的試件，用砂紙將環(huán)氧涂層表面打毛，用適宜的高強粘結(jié)劑將40mm×40mm的拉拔接頭粘結(jié)在環(huán)氧涂層表面，每塊混凝土板上均勻分布5個拉拔接頭，在標準試驗條件下繼續(xù)養(yǎng)護（24±2）h。試驗前沿拉拔頭邊緣，用手持切割鋸切割高強粘結(jié)劑至混凝土板表面，使拉拔頭內(nèi)的環(huán)氧涂層與周邊環(huán)氧涂層分離開來。用拉伸強度試驗儀測定試件的拉伸力，加荷速度為（250±50）N/s。試驗結(jié)果取5個試件的平均值；若有超出平均值±20%的數(shù)據(jù)應舍棄。以剩下的不少于3個試件的算術平均值表示粘結(jié)強度值，不足3個試件時應重新試驗。若最終試驗結(jié)果全部是混凝土內(nèi)聚破壞，在報告結(jié)果數(shù)值的同時報告基材內(nèi)聚破壞情況。

 

    4.2.7 涂層抗?jié)B壓力

 

    基準砂漿的制備：稱取符合GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》的PO42.5水泥350g和符合GB/T17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》要求的標準砂1350g，攪拌均勻后加水260mL，必要時可添加纖維素醚0.2～0.5g，在符合GB/T17671—1999規(guī)定的水泥砂漿攪拌機中攪拌3min。基準砂漿14d的抗?jié)B壓力應為0.4+0.0MPa，否則應調(diào)整水泥用量或調(diào)整水灰比。

 

    基準抗?jié)B試件的制備：用上口直徑70mm、下口直徑80mm、高30mm的截頭圓錐帶底金屬試模成型兩組基準砂漿抗?jié)B試件，每組6個。將拌合好的砂漿一次裝入試模中，用抹刀插搗數(shù)次，當填充砂漿略高于試模邊緣時，用抹刀以45°角一次性將試模表面多余的砂漿刮去，然后再用抹刀以較平的角度在試模表面反方向?qū)⑸皾{刮平。試件在實驗室條件下靜置24h后脫模，在養(yǎng)護水中養(yǎng)護（144±2）h后取出，擦干表面后在實驗室條件下晾置24h。取其中一組基準抗?jié)B試件在實驗室條件下繼續(xù)養(yǎng)護（168±2）h，另一組基準抗?jié)B試件備用。

 

    涂層抗?jié)B試件制備：取備用基準抗?jié)B試件，按4.1在試件的背水面上涂刷試樣，涂刷時應避免涂層表面產(chǎn)生氣泡。涂層試件制備后在實驗室條件下繼續(xù)養(yǎng)護（168±2）h。

 

    試驗步驟：按GB23440—2009《無機防水堵漏材料》中6.5.1.2進行，從0.2MPa開始加壓，恒壓2h后增至0.3MPa，以后每隔1h增加0.1MPa。當6個試件中有3個端面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象時，即可停止試驗，記下當時水壓。在試驗過程中，如發(fā)現(xiàn)試件周邊滲水，則應停止試驗，重新密封后再試驗�；鶞噬皾{與涂層砂漿抗?jié)B壓力試驗，每組6個試件中，以4個試件未透水時的最大壓力計算，試驗結(jié)果以3個試件出現(xiàn)滲水時的壓力減去0.1MPa作為該組試件的抗?jié)B壓力。若涂層試件加壓至1.5MPa，恒壓1h未透水，則停止加壓，涂層試件的抗?jié)B壓力為1.5MPa。

 

    4.2.8 抗凍性

 

    將符合JC/T547—2005附錄A要求的混凝土板切割成規(guī)定的尺寸，清除混凝土塊表面浮塵，按5.2在混凝土塊上涂刷試樣，每組制備3個試件。試件在實驗室條件下養(yǎng)護（168±2）h后，按GB/T50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》第4章進行試驗。在-15℃的冷凍箱冷凍4h、在養(yǎng)護水池中融化4h為一次循環(huán)，共凍融循環(huán)25次，觀察有無開裂、起皮、剝落。

 

    4.2.9 耐酸性

 

    采用符合JC/T547—2005附錄A要求的混凝土板，將其切割成規(guī)定的尺寸，清除混凝土塊表面浮塵，將混凝土塊浸入熔融的蠟液中取出，使蠟包裹除成型面外的其他5個外表面，按4.1在混凝土塊成型面涂刷試樣，每組制備3個試件。試件在實驗室條件下養(yǎng)護（168±2）h，然后將涂層面朝下放入底部有支架的容器中，使涂層浸沒于符合GB/T16777—2008中9.2.4規(guī)定的酸溶液中，液面高出涂層面10mm，（168±2）h后取出，觀察環(huán)氧涂層有無開裂、起皮、剝落。

 

    4.2.10 耐堿性

 

    按4.2.9的試驗方法，使涂層浸沒于符合GB/T16777—2008中9.2.3規(guī)定的堿溶液中，液面高出涂層面10mm，（168±2）h后取出，觀察環(huán)氧涂層有無開裂、起皮、剝落。

 

    4.2.11 耐鹽性

 

    按4.2.9的試驗方法，使涂層浸沒于3％NaCl溶液中，液面高出涂層面10mm，（168±2）h后取出，觀察環(huán)氧涂層有無開裂、起皮、剝落。

 

    4.2.12 抗沖擊性

 

    采用符合JC/T547—2005附錄A要求的混凝土板，將其切割成規(guī)定的尺寸，清除混凝土塊表面浮塵，按4.1在混凝土板的上表面涂刷試樣。試件在實驗室條件下養(yǎng)護（168±2）h，然后按JC/T985—2005《地面用水泥基自流平砂漿》規(guī)定進行沖擊試驗。試驗時采用直徑（50±4）mm、質(zhì)量（500±10）g的鋼質(zhì)球形落錘，從高度500mm處自由落下。在試件上選擇距試件涂層邊緣不小于50mm、相距不少于50mm的3個位置處落錘，觀察涂層表面有無開裂或脫落現(xiàn)象。

 

    4.2.13 混凝土滲透深度

 

    按GB18445—2012《水泥基滲透結(jié)晶型防水材料》附錄A配制混凝土，制備邊長為100mm的混凝土立方體試塊，在實驗室條件下養(yǎng)護24h后脫模，置于養(yǎng)護水中6d，然后在實驗室條件下養(yǎng)護21d備用。涂刷試樣前將混凝土試塊在（70±2）℃鼓風干燥箱中放置24h，在實驗室條件下冷卻至室溫。按4.1將試樣涂于混凝土試塊的成型面上，在實驗室條件下養(yǎng)護（168±2）h。將試件立面斷開，用水淋濕剖開面，在剖開面離涂層邊緣不小于10mm處均勻選取3個點，用游標卡尺量取涂料滲入混凝土內(nèi)部的深度（從涂層表面至黃色印跡部分），讀數(shù)精確到0.01mm；當滲入深度小于2mm時可用讀數(shù)顯微鏡測量，讀數(shù)精確到0.01mm。取3個測點所測深度的平均值減去0.2mm作為滲透性的試驗結(jié)果，試驗結(jié)果精確到0.1mm。

 

    4.3 檢驗規(guī)則

 

    出廠檢驗項目包括外觀、固體含量、初始黏度、干燥時間、柔韌性、干基面粘結(jié)強度和涂層抗?jié)B壓力。型式檢驗項目包括技術要求中所有的項目。組批：以同一類型的10t產(chǎn)品為一批，不足10t產(chǎn)品也作為一批。

 

    抽樣：在每批產(chǎn)品中，按GB/T3186—2006《色漆、清漆和色漆與清漆用原材料取樣》規(guī)定進行抽樣，按配比總共抽取不少于4kg樣品。試樣分為2份，一份試驗，一份備用。試樣應置于不與涂料發(fā)生反應的干燥密閉容器中，密封貯存。

 

    5·結(jié)語

 

    《環(huán)氧樹脂防水涂料》行業(yè)標準的制定，規(guī)定了產(chǎn)品的技術性能指標，統(tǒng)一了試驗方法，為生產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)品性能、控制產(chǎn)品質(zhì)量提供了方向；為設計和施工單位根據(jù)工程實際選擇、使用、驗收環(huán)氧樹脂防水涂料提供了依據(jù)。

 

    本次行業(yè)標準的制定系國內(nèi)首次制定，需要在標準的實施過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)不足之處，在適當?shù)臅r候?qū)υ摌藴蔬M行修改和完善。