暴露型单组分聚氨酯(脲)厚质涂料在防水工程中的用量逐年增加,本文介绍了这类材料的性能和部分应用案例。
1 暴露型聚氨酯类弹性厚质涂料的性能特点
1.1 暴露型聚氨酯类弹性厚质涂料的优点
暴露型聚氨酯类弹性厚质涂料用于室外,要求具有较高的耐候性能。对材料本身来讲,耐候性包括:1)抗太阳光下紫外线的破坏作用;2) 抗空气中氧的作用;3)抵抗高温的作用;4)有较好的低温柔性;5)有长久的耐水性能,即能在水中长期浸泡。除了上述这些基本要求外,材料本身应具有较好的物理性能,如较高的抗拉强度、一定的延伸率和对基层材料较高的粘结强度,并且暴露型涂层应具有与基层材料相适应的力学性能。
暴露型刚性涂层通常用于非多孔性材料的保护和装饰,如汽车钢板和金属屋面表层的彩色涂层,这些涂层通常为薄涂层,不具有弹性或弹性较低,多孔性材料如混凝土等表面的防水保护不宜采用这类涂层。混凝土表面宜采用暴露型聚氨酯类弹性厚质涂层,其不需要保护层,不仅节省了一道工序,更为重要的是聚氨酯类弹性厚质涂层能抵抗混凝土长期的膨胀、收缩、开裂和细部节点的位移变化,并且涂层表层能不受约束地自由变化。而有刚性保护层的柔性防水层受到基层和面层刚性材料的约束,耐久性会大打折扣。有保护层的柔性防水层发生渗漏时,很多情况下,渗漏处与柔性防水失效区域并非在同一位置,维修难度较高。而暴露型聚氨酯类弹性防水层万一发生渗漏,很容易确认失效区域,维修非常简便。
1.2 单组分涂料与多组分涂料的区别
与双组分或其他多组分弹性涂料相比,暴露型单组分聚氨酯类弹性涂料大的优点表现在施工简便。双组分或其他多组分涂料在现场混合时,存在着混合时易带入空气气泡和混合不匀,即使采用静态混合机器或对撞式混合机器,其混合效果受环境影响较大,仍存在不均匀的情况,与单组分产品在工厂通过真空高速混合的效果差距较大。有时还有现场配比出错的情况。另外,多组分涂料还有一个混合开放时间的问题。而单组分聚氨酯类涂料不存在混合问题,更不存在配比和开放时间问题,直接开桶涂布即可。因此,无论是手工涂布(刷涂、滚涂、刮涂)还是机器喷涂,单组分涂料施工简便,现场出纰漏的几率非常低。在同等人数作业的情况下,单组分涂料一次成膜厚度2.0mm 的工作效率明显高于多组分涂料(即使采用喷涂机器)。而单组分涂料一次成膜低于1.0 mm 的施工效率较低,需要两遍或多遍涂布作业。暴露型单组分聚氨酯类弹性涂料的生产制造过程十分复杂,而双组分或多组分涂料的生产较简单,只需要简单的合成和适宜配方即可。双组分或多组分涂料的储存期可以长达2 年,而单组分涂料的储存期为9~15 个月。
2 几种常见暴露型单组分聚氨酯(脲)涂料
2.1 经济型可暴露单组分聚氨酯(脲)
经济型可暴露单组分聚氨酯(脲)的性能见表1。
其中SJK480 和SJK580 可直接用于户外防水工程中,无需保护层。按照相关技术规程,它们具有至少10 年以上(通常约20 年)的无维修期限。这类经济型材料大的优点在于施工简便,现场施工人员不易犯错,一次成膜厚度高,无气泡产生。欧洲某著名公司生产的同类材料,有许多20 年以上无需维修的案例;国内的一些应用案例,使用几年后表面暴露防水层未见有明显衰减的迹象。
案例一:东北某公司屋面,原采用改性沥青卷材防水,在管根等细部渗漏严重,尤其是春天,屋面冰雪融化时不断渗水。该公司于2006 年将管根等细部节点处的卷材用裁刀割掉,改用SJK480 厚质涂层防水,暴露使用,经过4 年未发现渗漏。2009 年查看时,SJK480 涂层未发现有变硬、根本变色和其他衰减现象,仍保持良好柔性,防水效果良好。东北地处严寒地区,冬季低温达到-40 ℃,防水材料应选用暴露型并且低温柔性能达到-40 ℃的材料。SJK480 和SJK580 暴露型单组分聚氨酯(脲)涂料是适宜的材料之一。
案例二:华北地区某彩钢板屋面接缝渗漏,2006年采用了暴露型SJK580 单组分聚氨酯(脲)涂层(接缝处做50~100 mm 宽的空铺层),至2010 年查看,未发现有渗漏水问题,并且表面状况良好。
案例三:华北某屋面防水维修,2006 年将原有的SBS 改性沥青层去掉后,采用暴露型SJK580 单组分聚氨酯(脲)涂层暴露使用,至2010 年查看,未发现渗漏现象,涂层表面状况良好,未发现明显衰减的迹象。
2.2 暴露型单组分聚脲防水耐磨一体化系统
2.2 暴露型单组分聚脲防水耐磨一体化系统
暴露型单组分聚脲SJK590 体系具有优异的性能(表2),适用于有行人、车辆的屋面、商铺屋面、人行露台、室外停车场、水工大坝和溢洪道等。
SJK590 体系材料得到相关用户好评的根本原因不仅在于其具有方便的施工性。作为暴露型厚质涂料,其一次成膜厚度在2.0 mm 以上;对混凝土具有良好的粘结性(附底涂剂),这种长效粘结性源于SJK590 具有较长的浸润时间,当涂层被打钉破坏或边缘浸泡水时,涂层不会脱落,更不会窜水;涂层由表及里全部具有耐候性,这是暴露型厚质弹性涂料中耐久性好的材料之一。因此,SJK590 体系是防水耐磨一体化以及白色冷层面系统中的佳材料之一。
案例四:香港某酒店8 层平台于2007 年翻修,采用SJK590 体系材料做防水耐磨层(常上人),至2010年查看,涂层状况良好,见图1。
案例四:香港某酒店8 层平台于2007 年翻修,采用SJK590 体系材料做防水耐磨层(常上人),至2010年查看,涂层状况良好,见图1。
案例五:香港某消防局于2007 年采用SJK590暴露型耐候防水耐磨弹性材料做室外停车场地坪,至今使用状况良好,见图2。
案例六:华北某星级大酒店卫生间大理石发生渗漏,在不破坏大理石的条件下,于2008 年在大理石表面采用SJK590 体系材料直接做防水层,至今未发现渗漏现象。
案例七:华北某小区窗户洞口发生渗漏,在不破坏窗户及装饰层的条件下,于2009 年6 月,在该小区大部分窗户洞口及周边做SJK590T 透明防水层。经过1 年的观察,于2010 年雨季后发现已做透明防水层的窗户洞口没有渗漏,未做透明防水维修的窗户洞口有渗漏,见图3。
案例八: 某大型水工坝体于2008 年采用SJK590C 暴露型单组分聚脲涂层做特种防护,在高速水流(50 m/s)直接冲刷以及阳光曝晒作用下,经过两年,该涂层完好无损,见图4。
案例八: 某大型水工坝体于2008 年采用SJK590C 暴露型单组分聚脲涂层做特种防护,在高速水流(50 m/s)直接冲刷以及阳光曝晒作用下,经过两年,该涂层完好无损,见图4。
SJK590 单组分聚脲涂料可以调制出各种浅颜色体系,在室外暴露使用时,除具有防水功能外,还具有耐磨(上人,上车)、耐冲刷(高速水流)和防腐功能,并且这种厚质涂层从表至里具有均质耐候性,显然比芳香族防水层上覆盖薄质耐候涂层的耐久性要好得多。
3 几点讨论
3 几点讨论
3.1 关于暴露型聚氨酯类弹性厚质涂料的性能
在全球范围内,单组分与多组分暴露型聚氨酯类弹性厚质涂料产品均出现在市场上。多数多组分产品以填充大量矿物粉料来延缓脂肪族产品的变色现象;另有一些多组分产品也有较好的耐候性,但一段时间后,表面发黏吸尘,强度变低;还有一些双组分产品虽然耐候性良好,但施工要求苛刻。在单组分产品中,水乳型产品具有较高吸水性,可以用于垂直立面或坡度较大的坡面,但对于水池、有积水且低坡度的坡面、屋面、平台和露台,该类产品不宜采用,否则,有可能脱层、起鼓。另有一些简易的脂肪族单组分聚氨酯涂料,具有一定的耐候性,但在使用一段时间后,表面发黏、变脏,强度降低,耐久性变差。本文介绍的几种暴露型单组分聚氨酯(脲)和单组分聚脲,具有施工简便、一次成膜厚度高、耐久性好等优点,其同类产品已经通过欧洲、北美地区以及中国实际应用的考验,尤其是暴露型单组分聚脲防水耐磨一体化材料,具有优异的耐久性,在一些不需要经常维修的防水耐磨工程中有较高的应用价值。
3.2 关于单组分聚氨酯类涂料的概念
单组分聚氨酯类材料应是单组分聚氨酯、单组分聚氨酯(脲)和单组分聚脲的总称。在催化剂作用下,初级异氰酸酯预聚体自交联固化成膜并产生CO2 的单组分涂膜应为单组分聚氨酯;在固化剂作用下,交联点既有氨酯基又有脲基的单组分涂膜为单组分聚氨酯(脲);在固化剂作用下,交联点为脲基并且无CO2 产生的单组分涂膜称为单组分聚脲。这些材料广义上应统称为单组分聚氨酯类涂料。事实上,无论是聚氨酯还是聚氨酯(脲)和聚脲,固化后形成的弹性体在化学结构上没有什么根本区别,只是固化过程是否有CO2 以及交联点的基团种类相对数量有差异。但是,我国境内绝大部分聚氨酯类涂料是一类非常简易的防水材料,表现在:1)吸水率较高(约15%~35%),雨水浸泡后易膨胀,厚度变大,本体强度衰减较快;2)在阳光下曝晒,几天内迅速弱化,施工后要及时覆盖保护层;3)低温固化速率很慢,在5~10 ℃要数天乃至10 多天才固化;4)一次成膜厚度不够,通常在0.2~0.8 mm 之间;5)产品中有大量矿物粉料和废油,油品迁移后,材料会劣质化。这类材料无论是暴露还是非暴露使用,其耐久性都会大打折扣。
3.3 创新产品和交易条件、法律法规的关系
媒体上时常会有创新一类的话题出现,就建筑物而言,创新产品与交易条件有密切的关系,而交易条件又受法律法规所约束。我国建筑物执行“建设工程质量管理条例”的相关规定,在一定的年限内实行保修制度。并且,我国将建筑业界各类设计、施工、材料、监理的规范、标准给予法律地位,但没有“质量保证期”制度(即建筑物出现质量问题,要赔付相关损失给业主)的立法。西方国家于30 多年前,陆续将建筑物“质量保证期”进行立法,但建筑物的标准和规程通常无法律地位(尽管国外的标准和规范在业界具有权威性和很大影响)。我国和西方国家在建筑物法律和法规上的差异造成交易条件的不同。在我国,只需符合标准、规范和规程即可,质量年限无需担保,建筑物实际使用中,有质量问题维修即可,无需赔付业主。而西方国家在建筑部品和建筑物建造和交易过程中,必须要有专业担保公司做质量年限和安全性、功能性以及第三者责任险的担保,否则不得开建和交易,建筑物在长期使用过程中,如在担保期内出现质量问题,则由担保公司赔偿损失。终的市场走向是,西方国家市场接受有第三方担保质量年限并且价格低的建筑物及产品;中国市场接受按规范和标准设计的有检测报告、价格低的建筑物及产品,只要符合标准和规范即可免责。这样,西方国家是耐久性长的创新产品和高性能产品占据主要市场,中国是有检测报告的便宜产品和简易产品占据市场。
3.4 关于质量保证期制度的建立
西方国家的质量保证期制度,重点在于第三方提供质量担保,设计、材料、施工、监理都要经过第三方质量年限担保,总承包商和开发商也要提供第三方的责任损失和功能性的担保,业主和消费者是后的监督方,建筑物在使用过程中的担保期内,出现任何质量问题随时可向担保方索赔。这样,担保方自建筑竣工验收后,会在担保期内一直主动地监控建筑物的质量状况,会定期不定期地检查建筑物,通常在业主发现问题前,担保方、承建方或开发商会主动将有质量问题的部分更换或维修好,因为一旦业主发现质量问题,其索赔是巨额的。因此,质量保证期制度立法后,将使参与建筑业的任何一方,必须把质量和价格完全有机地结合起来,并且真正地监督到位,形成有效竞争的市场。如果中国也建立起建筑物质量保证期制度,将从根本上解决建筑业界的绝大部分弊端,同时建立一个有效的竞争市场和创新市场,使创新产品在市场上成为主流产品,更重要的是以法律手段增强人们的诚信意识。