建筑工程中的合成高分子防水卷材研究进展-建筑职称网建筑职称期刊查询交流服务平台

作者:吴香阁，来源：编辑部的故事，更新时间：2025-12-16 14:22:17

关键词：三元乙丙橡胶,合成高分子防水卷材,氯化聚乙烯,热塑性聚烯烃,聚氯乙烯,建筑论文范文

摘要：合成高分子防水卷材具有优异的防水性、耐候性、耐老化和环保等特点，已成为现代建筑防水工程的重要材料。然而，卷材与基层的粘接以及卷材之间的密封差、成本较高以及后期维修难度大等缺点，限制了合成高分子防水卷材的实际应用。该文探讨了合成高分子防水卷材的类型特点与施工工艺，涵盖三元乙丙橡胶（EPDM）防水卷材、聚氯乙烯（PVC）防水卷材、热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）防水卷材、氯化聚乙烯（CPE）防水卷材等，并分析了合成高分子防水卷材面临的主要挑战和未来的发展趋势，可为不同防水工程中卷材的选择、施工技术应用等提供参考价值。

关键词：三元乙丙橡胶,合成高分子防水卷材,氯化聚乙烯,热塑性聚烯烃,聚氯乙烯

在现代城市建设中,建筑防水工程受到了社会的普遍关注,防水卷材的施工质量对建筑外墙､屋面和地下室的防渗漏性能至关重要｡然而传统的沥青防水卷材由于耐久性差､低温脆化､高温流淌和环保等问题,已逐渐被市场淘汰｡因此,性能优越的高分子防水卷材和改性沥青防水卷材在建筑工程中得到了广泛应用,为城市建筑的防水工程提供了更可靠和持久的保障｡

为满足建筑行业对防水性能､环保和节能等方面日益提升的要求,并适应建筑规模､结构及新型建筑形式的变化,合成高分子防水卷材的研发至关重要｡合成高分子防水卷材具备多项显著优势,包括高拉伸强度､优异的抗穿刺和抗撕裂性能､出色的低温弯折性､耐化学腐蚀和耐老化特性等[1],其安全环保的特性也更符合现代建筑的可持续发展需求｡高拉伸强度使卷材在建筑物形变时仍保持完整,降低其开裂风险,且卷材在低温环境下依然保持良好柔韧性,能满足寒冷地区的需求｡同时,合成高分子防水卷材具有的优异耐化学腐蚀和耐老化性能,能够在酸､碱等腐蚀性环境中长期使用[2];此外,其在生产和施工过程中的挥发性有机化合物(VOC)排放较低,符合环保要求｡

合成高分子防水卷材适用于多种建筑结构和环境条件,包括屋顶､地下室､外墙等,并且可以根据不同需求进行配方调整,满足各种施工要求｡然而合成高分子防水卷材对施工人员的技术要求较高,卷材相互搭接处的黏结难度较大,完全绝对的密封较难实现,后期收缩较大时易导致老化或防水层出现问题｡因此在实际应用中,应根据具体情况综合考虑其优缺点,选择合适类型和施工技术,以构建可靠的防水工程｡

1、合成高分子防水卷材的施工工艺

为满足建筑防水等级要求和使用需求,防水卷材及施工方法是控制质量的关键,直接影响建筑使用寿命｡因此,防水卷材施工应采用有效工艺,确保建筑安全和使用需求｡目前,常用的合成高分子防水卷材施工工艺包括冷粘法､自粘法和热风焊接法｡

1.1冷粘法

采用冷粘法施工时,首先弹出基准线,沿线展开卷材,并在基层与卷材的粘接面均匀涂刷胶黏剂,待干燥不粘手后铺设卷材｡合成高分子防水卷材的接缝需距转角200mm以上｡完成每幅卷材铺设后,使用长把压辊从横向滚压排除空气,再用大压辊压实,确保牢固粘贴｡为防止翘边和渗漏,接缝处需使用密封膏处理,最后涂刷一层防水涂膜,以增强整体防护效果｡

在多跨楼顶铺贴卷材时,应遵循“先高跨后低跨”､“先远后近”的顺序;同跨楼顶应先处理附加层和薄弱部位,从最低处向上铺贴;墙体或大面积楼顶采取满粘法,以减少接缝,立面铺贴时则应遵循“逆风向铺贴､顺风向搭接”的原则,确保相邻卷材搭接缝的间距符合标准,搭接宽度为100mm[3]｡

1.2自粘法

在防水卷材铺贴前,对表面不平整的区域使用水泥砂浆进行找平处理;在干燥的基面上洒水湿润,并清除基层积水,再进行正式铺设;遵循“随掀随卷”的原则,上游卷材搭在下游卷材上,确保搭接缝宽度≥80mm,按顺水流方向依次铺贴｡为保证卷材与基层紧密结合,使用塑胶滚轴滚压,排出空气,防止卷边､褶皱和空鼓问题;采用平行搭接方式,铺设时预留120mm卷材长短边;施工完成后,以50mm细石混凝土和30mm水泥砂浆分别作为平面和立面的防水保护层｡确保防水层施工前预留预埋完成,避免在其上施工､打洞或凿孔,以保护防水卷材[4]｡

1.3热风焊接法

将裁剪好的卷材按预留搭接缝规定铺设在基层上,并及时铺设40mm厚的细石混凝土保护层｡卷材接缝焊接时,先长边后短边,加热上下两层卷材粘合,打毛焊接处后用焊枪和焊条焊牢,确保焊缝宽度不小于30mm｡立墙铺设时,按300mm间距用垫铁压紧并用射钉固定｡上层卷材固定后,下层卷材在立墙底部300~400mm处搭接焊牢[5]｡对于穿墙套管､阴阳角､变形缝等细节部位,铺设前需增强处理,可选择高分子防水涂膜或密封膏进行密封｡热风焊接法通过热风去除材料表面浮尘,保证焊接质量,但受热辐射易变形的卷材不宜采用该技术[6]｡

2、合成高分子防水卷材的类型

2.1三元乙丙橡胶(EPDM)防水卷材

EPDM防水卷材以三元乙丙橡胶(EPDM)为主要原料,加入助剂和填充剂,通过一系列混料､挤出､硫化､冷却､成卷等工艺制成防水卷材｡EPDM具有良好的弹性和耐老化性[7],使得EPDM防水卷材也具有极佳的抗老化性､耐磨性､弹性､拉伸性能､耐形变开裂､耐刺穿等性能,尤其适合于暴露式屋顶防水｡

王金银[8]为克服EPDM粘合性能差的缺点,利用特定配方和加工工艺制造了高性能三元乙丙橡胶防水卷材｡施工中采用五种辅料,不仅提升了防水防渗效果,还解决了片材间的粘接问题｡陈永帅[9]设计了聚酯胎背衬型EPDM防水卷材,按胶:水泥:水土保持1:3:0.5的比例搅拌均匀,可直接在潮湿基面上粘接,且对构筑物的基面要求不严,从根本上解决因窜水造成防水系统失效的问题,工程造价低于传统的EPDM防水卷材1/3以上｡

2.2聚氯乙烯(PVC)防水卷材

PVC防水卷材以聚氯乙烯树脂(PVC)为主要原料,加入增塑剂､稳定剂､填料等辅助材料,经挤出或压延成型而制成高分子防水卷材｡PVC防水卷材是一种具有优异耐水性､耐化学性､耐老化性等性能的环保卷材,适用于各种复杂环境｡然而PVC具有易分散､无固定熔点等缺点｡在实际应用中,PVC易在光或热作用下分解并变色,导致其性能下降｡

为解决上述问题,徐文秀团队[10]选用丙烯酸酯类聚合物乳液(ACR)､乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和交联剂改善了PVC的热稳定性和抗冲击性能,结果表明EVA改性ACR制备的防水卷材表现出更优异的性能｡陈卓等[11]以PVC树脂､增塑剂､填料及增韧剂为对象,研究了以上成分对PVC防水卷材力学性能､热老化性能和接缝剥离强度的影响,制得的PVC防水卷材综合性能更优异､性价比更高｡

2.3热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材

TPO防水卷材是以EPDM和聚乙烯为主要原料,经机械共混合动态硫化,挤出压延制成的片状热塑性弹性防水材料,是近年来备受好评的环保型防水材料｡TPO融合了EPDM橡胶和PVC的特点,使其防水卷材具有良好的耐候性以及抵御紫外线､酸雨等外界环境影响的能力[12]｡

周智轶等[13]基于聚丙烯和聚烯烃弹性体制备TPO自粘膜防水卷材,研究了聚丙烯用量和填充母料对卷材力学性能和热处理尺寸变化率的影响,并分析了养护温度对卷材与后浇混凝土剥离强度的影响｡肖建勇等研究[14]发现,自粘TPO防水卷材和基层的粘结剥离强度以及相连卷材之间的搭接剥离强度是影响其防水质量的关键因素,该团队通过模拟现场应用,对比了自粘TPO防水卷材在不同基层处理情况下的粘结情况,以及不同条件下胶黏膜和胶黏胶搭接方式的搭接剥离强度,为实际施工提供参考｡

2.4乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)防水卷材

EVA防水卷材是一种类似橡胶弹性的热塑性塑料,选用乙烯-醋酸乙烯醋共聚物(EVA)为主要防水层,其特点是具有良好的柔软性和弹性､耐酸碱性､耐候性等｡EVA防水卷材可适应多种用途的需要,特别适用于水利工程､桥梁､铁路和隧道工程的防水防渗[15]｡

周智轶团队[16]为优化EVA防水卷材的性能,以EVA和茂金属聚乙烯(mPE)为主要基材,采用共混改性法制备EVA防水卷材,分析了mPE用量､挤出温度对EVA防水卷材拉伸性能的影响,并考察了聚烯烃弹性体(POE)对EVA防水卷材抗撕裂强度以及抗氧剂种类对卷材抗老化性能的影响｡赵微微等[17]使用环保抗老化-阻燃母粒制备EVA防水卷材,研究了聚乙烯树脂配方及工艺参数对卷材性能和外观的影响,成功制备出性能优异且外观良好的环保型EVA防水卷材,有望于更好地服务我国的铁路建设｡

2.5氯化聚乙烯(CPE)防水卷材

氯化聚乙烯(CPE)是由高密度聚乙烯经氯化取代反应制得的一种新型的合成树脂,通过采用先造粒后压延,或直接采用压延法,将这种理想的弹塑性材料制成CPE防水卷材｡CPE防水卷材具有强度高､弹性好､抗撕裂､使用寿命长､耐酸碱等特点,在橡塑､电线电缆及建筑等行业得到了广泛的应用[18]｡

吴冲等[19]采用一次挤压成型､热熔复合生产工艺,以CPE为原材料成功开发出新型CPE复合防水卷材,该产品表现出强度高､延伸率高､可焊性好､伏贴性好､可配合机械化施工等优点｡王新星等[20]对几种增塑剂增塑CPE防水卷材的机理进行了分析,从力学性能､耐温性､流变性能及微观结构四方面比较了增塑剂与CPE树脂的相容性,旨在选出综合性能最优的CPE防水卷材｡

3、存在的问题和发展趋势

3.1主要问题

(1)卷材与基层的粘接性差｡合成高分子防水卷材与基层的粘接性较差,这主要受多种因素的影响,包括基层材料的特性､环境因素和施工技术等｡许多基层表面较为光滑(如混凝土､金属等),将导致粘接困难,如果基层存在积水的情况,则会进一步影响粘接效果｡同时在长时间的紫外光照射以及极端温度和湿度条件下,防水卷材易发生劣化,从而影响卷材与基层的粘接效果｡此外,如果在施工过程中没有按照规定的工艺进行,如粘接剂涂布不均匀或未充分固化,也会影响其粘接效果｡

(2)卷材之间的接缝密封性差｡对于外形复杂的基层,需多块卷材拼接,合成高分子防水卷材相互搭接处较难实现完全的密封效果,容易导致雨水或地下水等渗透至建筑结构内部,造成接缝处出现漏水现象｡当水分渗入后,可能导致基层材料的劣化,降低其强度和耐久性,并且潮湿环境还会滋生霉菌及其他有害生物,影响人们的居住环境｡长期的水分渗透还会导致建筑结构存在安全隐患,使承重构件增加倒塌风险,影响建筑内部的电气设备,造成短路或火灾等安全隐患｡

(3)后期维护成本与施工难度较高｡合成高分子防水卷材虽然性能优越,但其生产成本相对较高｡由于材料本身具有较大的热收缩和后期的自然收缩特性,往往会在防水层内部产生显著的内应力｡这种内应力不仅会加速材料的老化过程,还可能导致防水层出现裂纹､搭接缝脱落以及翘边等缺陷,因此需要定期进行检查和防水层维护｡然而,合成高分子防水卷材的后期维护成本和难度较高｡渗漏修复时通常需拆除部分建筑结构,暴露防水层进行专业维修,因此对施工技术要求较高｡此外,修复时必须使用与原卷材兼容的材料,确保良好的粘接性,以避免因材料选择不当而导致再次渗漏｡

3.2发展趋势

(1)改善与基层的黏结性｡首先开发与基层黏结力更强的防水卷材,或者研制配套的基层处理剂,以确保卷材与基层完全黏结,减少窜水的可能性｡其次采用正确的施工工艺,在施工之前应对基层的缺陷进行修整,使之平整光滑;在施胶时应确保均匀覆盖,在卷材铺贴完成后,应确保卷材与基层紧密贴合;在施工后,应给予足够的固化时间;在关键部位(如接缝､转角)应用加强片､密封条等材料增强粘接力,降低裂缝和渗漏的风险｡(

2)优化搭接缝处理｡针对卷材搭接处容易出现黏结不善导致渗漏的问题,应研发更有效的接缝胶黏剂,提高搭接缝的黏结强度和密封性能;或者改进卷材的搭接设计,如采用焊接､自锁等方式,减少搭接缝数量或使搭接更牢固｡在搭接处施工过程中,可以使用临时的固定夹､压条或其他固定装置,以确保卷材在固化过程中不会移动;同时应准确测量并标记搭接位置,确保搭接处精准对接,避免出现错位｡

(3)降低材料成本和施工难度｡通过优化生产工艺､提高生产效率､扩大生产规模等方式,降低合成高分子防水卷材的成本,并且可以通过减少维修频率和延长使用寿命来降低整体成本｡此外,通过改进卷材的施工工艺,使其更易于操作,从而降低施工技术要求和难度｡同时,应综合考虑防水要求､施工条件､工程预算等因素,以选取最合适的防水材料,严格按照相关规范和要求进行操作,以确保防水效果｡

4、结语

总体而言,合成高分子防水卷材在性能和应用方面具有较大优势,未来仍有较大的发展空间｡随着技术的不断进步和市场需求的增加,合成高分子防水卷材的研究方向可能会集中在提高性能､降低成本､优化施工工艺以及拓展应用领域等方面,以进一步提升其在防水工程中的竞争力和市场占有率｡同时,加强原材料的研发和生产,提高国产化水平,也是未来研究的重要方向之一｡合成高分子防水卷材行业将朝着高性能､环保､多功能､技术创新等方向发展,以更好地满足建筑防水工程的需求｡

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