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環(huán)氧樹脂防水涂料發(fā)展及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
1·標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)背景
1.1 產(chǎn)品組成及特點(diǎn)
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(yīng)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(xué)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(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。
環(huán)氧樹脂防水涂料具有以下性能特點(diǎn)：1）粘結(jié)力強(qiáng)，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(qiáng)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(fù)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(qiáng)，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(qiáng)度提高30%以上。滲透性涂層還可避免界面上的應(yīng)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(jì)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(jì)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(yīng)用環(huán)氧樹脂防水涂料。2006年，環(huán)氧樹脂防水涂料又被應(yīng)用于法國橋梁工程。
在國內(nèi)，20世紀(jì)70年 代，中科院廣州化學(xué)所首先開始滲透型環(huán)氧樹脂防水補(bǔ)強(qiáng)材料的研究，中國水利水電科學(xué)院、長江科學(xué)院、武漢大學(xué)等十幾家科研單位相繼投入該項(xiàng)目的研發(fā)和應(yīng) 用。廣州科化防水防腐補(bǔ)強(qiáng)有限公司在中科院廣化所專利技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的高滲透改性環(huán)氧樹脂防水涂料通過了建設(shè)部的鑒定，被列為全國推廣項(xiàng)目，并獲科技部 國家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書。20世紀(jì)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(yīng)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(hù)領(lǐng)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(xué)所、中國水利水電科學(xué)院、長江科學(xué)院、武漢大學(xué)等數(shù)十 個單位。
1.3 市場應(yīng)用
近10年來，環(huán)氧樹脂防水涂料在產(chǎn)品、技術(shù)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(shí)施的CJJ139—2010《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》、JGJ/T212—2010《地下工程滲漏治理技術(shù)規(guī)程》和GB50208—2011《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，都將環(huán)氧樹脂防水涂料列入技術(shù)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(jì)，2011年，我國環(huán)氧樹脂防水涂料的銷售量近2000余t，預(yù)計(jì)2013年銷售量為3000余t。環(huán)氧樹脂防水涂料的主要應(yīng)用領(lǐng)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(yùn)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(shè)防中用于基面防水并與卷材粘結(jié)，亦可作為一道設(shè)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(shí)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(bǔ)強(qiáng)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(hù)層時用作底涂。6）公路及高速公路缺陷、微細(xì)裂縫及凍害的修復(fù)。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(biāo)準(zhǔn)制定的目的
目 前國內(nèi)尚沒有環(huán)氧樹脂防水涂料相關(guān)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國際上也沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，國外僅有一些試驗(yàn)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(biāo)，影 響了產(chǎn)品的推廣使用。本標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和 貯存等內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
3·試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置及標(biāo)準(zhǔn)要求
3.1 標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目設(shè)置
本標(biāo)準(zhǔn)適用于以環(huán)氧樹脂為主要組分，與固化劑反應(yīng)后生成的具有防水功能的雙組分反應(yīng)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(yīng)成膜。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的物理力學(xué)性能，主要考慮了產(chǎn)品本身的物理力學(xué)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(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)資料，最終確定了9個項(xiàng)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(xiàng)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(shí)干時間；4）工程使用時對環(huán)境的要求為耐化學(xué)介質(zhì)性能；5）規(guī)定產(chǎn)品使用功能和特性的項(xiàng)目有粘結(jié)強(qiáng)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(xiàng)目作為可選項(xiàng)目，其試驗(yàn)方法放于附錄中。
在上述9項(xiàng)指標(biāo)中，以下幾項(xiàng)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(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度，以及經(jīng)浸水處理和熱處理后的粘結(jié)強(qiáng)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(biāo)反應(yīng)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(biāo)之一，用抵抗水的壓力值來表示。
3）抗沖擊性。該指標(biāo)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(yīng)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(xì)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(hù)和防水效果越好。
3.2 技術(shù)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(xué)性能
產(chǎn)品的物理力學(xué)性能見表1。
表1 物理力學(xué)性能
4·試驗(yàn)方法與檢驗(yàn)規(guī)則
4.1 試驗(yàn)條件與制樣方法
實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)條件：溫度（23±2）℃，相對濕度（50±10）%，養(yǎng)護(hù)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(yàn)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(yàn)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(yàn)方法》第5章反應(yīng)型涂料的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。
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(jì)測定初始黏度，結(jié)果計(jì)算精確到1mPa·s。
4.2.4 表干時間、實(shí)干時間
按4.1將試樣涂刷于規(guī)定的鋁板上，在實(shí)驗(yàn)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(shí)干時間。
4.2.5 柔韌性
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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（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(yīng)對稱于圓棒中心線。
4.2.6 粘結(jié)強(qiáng)度
采用符合GB/T16777—2008第7章7.1中的拉伸試驗(yàn)機(jī)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(yàn)報(bào)告中注明；底涂干燥后，按4.1涂刷試樣，再在實(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（168±2）h，再置于（100±2）℃烘箱中（168±2）h。
經(jīng)養(yǎng)護(hù)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)（24±2）h。試驗(yàn)前沿拉拔頭邊緣，用手持切割鋸切割高強(qiáng)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(qiáng)度試驗(yàn)儀測定試件的拉伸力，加荷速度為（250±50）N/s。試驗(yàn)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(yīng)舍棄。以剩下的不少于3個試件的算術(shù)平均值表示粘結(jié)強(qiáng)度值，不足3個試件時應(yīng)重新試驗(yàn)。若最終試驗(yàn)結(jié)果全部是混凝土內(nèi)聚破壞，在報(bào)告結(jié)果數(shù)值的同時報(bào)告基材內(nèi)聚破壞情況。
4.2.7 涂層抗?jié)B壓力
基準(zhǔn)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(qiáng)度檢驗(yàn)方法》要求的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)中攪拌3min。基準(zhǔn)砂漿14d的抗?jié)B壓力應(yīng)為0.4+0.0MPa，否則應(yīng)調(diào)整水泥用量或調(diào)整水灰比。
基準(zhǔn)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(zhǔn)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(dāng)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(shí)驗(yàn)室條件下靜置24h后脫模，在養(yǎng)護(hù)水中養(yǎng)護(hù)（144±2）h后取出，擦干表面后在實(shí)驗(yàn)室條件下晾置24h。取其中一組基準(zhǔn)抗?jié)B試件在實(shí)驗(yàn)室條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)（168±2）h，另一組基準(zhǔn)抗?jié)B試件備用。
涂層抗?jié)B試件制備：取備用基準(zhǔn)抗?jié)B試件，按4.1在試件的背水面上涂刷試樣，涂刷時應(yīng)避免涂層表面產(chǎn)生氣泡。涂層試件制備后在實(shí)驗(yàn)室條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)（168±2）h。
試驗(yàn)步驟：按GB23440—2009《無機(jī)防水堵漏材料》中6.5.1.2進(jìn)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(dāng)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(yàn)，記下當(dāng)時水壓。在試驗(yàn)過程中，如發(fā)現(xiàn)試件周邊滲水，則應(yīng)停止試驗(yàn)，重新密封后再試驗(yàn)�；鶞�(zhǔn)砂漿與涂層砂漿抗?jié)B壓力試驗(yàn)，每組6個試件中，以4個試件未透水時的最大壓力計(jì)算，試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（168±2）h后，按GB/T50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》第4章進(jìn)行試驗(yàn)。在-15℃的冷凍箱冷凍4h、在養(yǎng)護(hù)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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（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(yàn)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(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（168±2）h，然后按JC/T985—2005《地面用水泥基自流平砂漿》規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)24h后脫模，置于養(yǎng)護(hù)水中6d，然后在實(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)21d備用。涂刷試樣前將混凝土試塊在（70±2）℃鼓風(fēng)干燥箱中放置24h，在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)（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(diǎn)，用游標(biāo)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(dāng)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(diǎn)所測深度的平均值減去0.2mm作為滲透性的試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果精確到0.1mm。
4.3 檢驗(yàn)規(guī)則
出廠檢驗(yàn)項(xiàng)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(qiáng)度和涂層抗?jié)B壓力。型式檢驗(yàn)項(xiàng)目包括技術(shù)要求中所有的項(xiàng)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(jìn)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(yàn)，一份備用。試樣應(yīng)置于不與涂料發(fā)生反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的制定，規(guī)定了產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)，統(tǒng)一了試驗(yàn)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(shè)計(jì)和施工單位根據(jù)工程實(shí)際選擇、使用、驗(yàn)收環(huán)氧樹脂防水涂料提供了依據(jù)。
本次行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定系國內(nèi)首次制定，需要在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不足之處，在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)υ摌?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改和完善。
本文介紹的內(nèi)容，如與正式版本的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容有出入，應(yīng)以正式發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容為準(zhǔn)。
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