屋面防水用沥青类、塑料类和橡胶类柔性防水卷材检测

屋面防水用柔性防水卷材检测技术研究

摘要：柔性防水卷材作为屋面防水工程的核心材料，其质量直接关系到建筑物的防水效果和使用寿命。本文针对沥青类、塑料类和橡胶类三大类柔性防水卷材，系统阐述了其物理力学性能、耐候性能、耐化学性能等方面的检测项目与方法原理，明确了不同应用领域的具体检测范围要求，梳理了国内外相关检测标准体系，并介绍了主要检测仪器设备及其功能，为防水卷材的质量控制与工程应用提供技术参考。

一、引言

屋面防水工程是建筑工程的重要组成部分，其质量直接影响建筑的使用功能和耐久性。柔性防水卷材因其良好的延展性、适应基层变形能力和施工便捷性，已成为屋面防水的主流材料。根据材质不同，柔性防水卷材主要分为沥青类（如弹性体改性沥青防水卷材、塑性体改性沥青防水卷材）、塑料类（如聚氯乙烯（PVC）防水卷材、热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材）和橡胶类（如三元乙丙橡胶（EPDM）防水卷材、氯丁橡胶防水卷材）三大类。为确保防水工程质量，必须对这些卷材进行系统的性能检测。

二、检测项目与方法原理

各类柔性防水卷材的检测项目通常包括外观质量、物理力学性能、耐候性能、耐化学性能等。

（一）沥青类防水卷材

1. 可溶物含量：采用索氏萃取器，以三氯乙烯等为溶剂，将试样置于萃取器中加热回流，使沥青等可溶物溶解于溶剂中，通过称量萃取前后试样的质量差，计算可溶物含量。该指标反映卷材中有效防水组分的比例。

2. 耐热度：将试样悬挂在规定温度的烘箱中，观察一定时间后试样是否出现滑动、流淌、滴落等现象。原理是通过模拟高温环境，检验卷材在高温下的抗变形能力。通常，SBS卷材耐热度为90-105℃，APP卷材为110-130℃。

3. 低温柔度：将试样在规定低温条件下（如-15℃、-20℃、-25℃）弯曲规定半径的圆棒，观察试样是否产生裂纹。该试验检验卷材在低温条件下的柔韧性和抗开裂能力。

4. 拉力与延伸率：使用万能试验机，对规定宽度的试样施加拉伸荷载，直至断裂，记录最大拉力和对应的伸长率。对于沥青卷材，拉力通常指最大峰值拉力，延伸率可能指最大力延伸率或断裂延伸率。

5. 不透水性：采用不透水仪，在规定压力（如0.3MPa）和时间（如30min-120min）内，对试样施加水压，观察试样背面是否有水渍渗透。原理是模拟静水压力条件，检验卷材抵抗压力水渗透的能力。

6. 撕裂强度：用万能试验机对预先切有规定裂口的试样进行拉伸，测定撕裂过程中的最大力值，反映卷材抵抗撕裂的能力。

（二）塑料类防水卷材（PVC、TPO等）

1. 拉伸性能：采用万能试验机进行拉伸试验，测定拉伸强度、断裂伸长率等。与沥青卷材不同，塑料卷材的应力-应变曲线通常有明显的屈服点，因此常测定屈服强度和断裂强度。

2. 抗冲击性能：使用落锤冲击试验机，将一定质量的重锤从规定高度自由落下冲击试样，观察试样是否穿孔或开裂，检验卷材抵抗外力冲击破坏的能力。

3. 抗静态荷载：在试样上放置规定形状和质量的压头，保持一定时间后，观察试样是否被压破或产生渗漏，模拟屋面在使用过程中承受局部静荷载的能力。

4. 热老化处理：将试样置于热老化箱中，在规定温度（如80℃）下放置一定时间（如168h），然后测试其拉伸性能、质量变化等，与老化前数据对比，评价卷材的耐热老化性能。

5. 人工气候加速老化：采用氙灯老化试验箱或荧光紫外老化试验箱，模拟自然界中的光照、温度、湿度、淋雨等气候因素，对试样进行加速老化试验，定期观察外观变化并测试性能保留率，评价卷材的耐候性。

6. 尺寸变化率：将试样置于规定温度（如80℃）的烘箱中一定时间，测量其长度和宽度的变化率，评价卷材在受热条件下的尺寸稳定性。

7. 低温弯折性：将试样在规定的低温条件下（如-20℃、-30℃、-40℃）放置后，迅速绕规定直径的弯折板弯曲180°，观察试样是否出现裂纹或断裂，评价其在低温下的柔韧性。

（三）橡胶类防水卷材（EPDM等）

1. 拉伸性能：采用万能试验机测定拉伸强度、拉断伸长率。橡胶材料具有高弹性，通常关注断裂时的强度和伸长率。

2. 撕裂强度：采用万能试验机进行直角形或裤形撕裂试验，测定撕裂过程中的最大力值。

3. 硬度：使用邵尔A型硬度计，将压针压入试样表面，测定其硬度值，反映材料的软硬程度。

4. 压缩永久变形：将试样在规定温度（如70℃）下压缩一定比例（如25%）保持规定时间，卸除负荷后测量其厚度恢复情况，计算压缩永久变形率，评价橡胶材料的弹性恢复能力。

5. 耐臭氧老化：将试样置于臭氧老化试验箱中，在规定臭氧浓度（如50pphm）、温度和拉伸应变条件下暴露一定时间，观察试样表面是否出现龟裂，评价其耐臭氧老化性能，这对户外使用的橡胶卷材至关重要。

6. 低温性能：除低温弯折外，还可通过脆性温度试验，测定材料在低温冲击作用下产生破坏的最高温度，评价其低温脆性。

三、检测范围与应用领域

不同应用领域对防水卷材的性能侧重点有所不同，检测范围也需相应调整：

1. 民用与公共建筑屋面：重点检测耐候性、低温柔性、拉伸性能及不透水性，以适应四季温度变化、风雨侵蚀等环境因素。

2. 工业厂房屋面：除常规性能外，需关注抗冲击性能、抗静态荷载能力，以适应设备安装、检修等工况。部分工业环境还需考虑耐化学介质（如酸雨、工业废气）性能。

3. 种植屋面：重点检测卷材的耐根穿刺性能，需进行专门的耐根穿刺试验（如采用花园式或容器式种植试验），同时需关注卷材的长时期耐潮湿性能和耐久性。

4. 冷库屋面或严寒地区：突出检测低温柔性、低温弯折性和脆性温度，确保材料在极寒条件下不脆裂。

5. 大跨度公共建筑（如体育场馆、展览中心）：除常规性能外，需关注卷材的尺寸稳定性和抗风揭能力，有时需进行风洞试验模拟验证。

四、检测标准体系

（一）国内标准（GB/T, GB）

• 通用方法标准：GB/T 328（系列标准）《建筑防水卷材试验方法》，涵盖了拉伸性能、不透水性、耐热度、低温柔性、尺寸稳定性、撕裂性能、抗冲击、抗静态荷载等多种试验方法。

• 产品标准：

  • 沥青类：GB 18242-2008《弹性体改性沥青防水卷材》（SBS卷材）、GB 18243-2008《塑性体改性沥青防水卷材》（APP卷材）、GB 18967-2009《改性沥青聚乙烯胎防水卷材》等。

  • 塑料类：GB 12952-2011《聚氯乙烯（PVC）防水卷材》、GB 27789-2011《热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材》等。

  • 橡胶类：GB 18173.1-2012《高分子防水材料 第1部分：片材》（涵盖EPDM、CR等橡胶类及橡塑共混类）。

• 工程技术规范：GB 50345-2012《屋面工程技术规范》、GB 50207-2012《屋面工程质量验收规范》等，规定了材料进场复验项目与要求。

（二）国际标准（ISO, IEC）

• ISO标准：

  • ISO 62《塑料——吸水性的测定》

  • ISO 178《塑料——弯曲性能的测定》

  • ISO 527（系列）《塑料——拉伸性能的测定》

  • ISO 179《塑料——简支梁冲击强度的测定》

  • ISO 4892（系列）《塑料——实验室光源暴露方法》（涵盖氙灯、荧光紫外灯等）

  • ISO 23925《橡胶或塑料涂覆织物——防水卷材——不透水性测定》等。

• IEC标准：主要涉及电子电气领域，与防水卷材直接相关的较少，但某些老化或环境试验方法可能被引用。

（三）其他国家标准（ASTM, EN, DIN等）

• 美国ASTM标准：如ASTM D412《硫化橡胶和热塑性弹性体拉伸试验方法》、ASTM D570《塑料吸水率试验方法》、ASTM D746《塑料和弹性体脆性温度试验方法》、ASTM D4798《塑料暴露于荧光紫外灯下的老化规程》等。其产品标准如ASTM D4637《单层屋面用三元乙丙橡胶卷材标准规范》、ASTM D6754《单层屋面用热塑性聚烯烃卷材标准规范》等。

• 欧洲EN标准：如EN 495《柔性防水卷材——低温弯折性测定》、EN 1107《柔性防水卷材——尺寸稳定性测定》、EN 1296《柔性防水卷材——人工老化处理》、EN 1928《柔性防水卷材——不透水性测定》等，产品标准如EN 13707《增强沥青防水卷材》等。

• 德国DIN标准：如DIN 52123《沥青和聚合物沥青防水卷材的检验》等。

五、检测仪器设备

1. 万能材料试验机：核心设备，用于测定拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、剥离强度等力学性能。需配备合适的夹具（如气动夹具、楔形夹具）和力值传感器，并连接计算机数据采集系统。塑料和橡胶卷材的拉伸试验可能需要大行程或高延伸率测试能力。

2. 低温试验箱/低温冰柜：用于低温柔度、低温弯折、脆性温度等试验，需能达到并稳定维持规定的低温（如-40℃或更低），内部空间需满足试样放置和操作要求。

3. 不透水仪：用于测定卷材的防水性能。通常为多工位设计，可同时测试多个试样，能提供稳定的静水压力，并具备压力调节和保持功能。

4. 老化试验箱：

   • 热老化箱：具备精密控温能力（通常在室温+10℃至200℃或更高），内部空气循环均匀，用于热老化试验。

   • 氙灯老化试验箱：模拟全光谱太阳光，配备氙弧灯光源、滤光系统、喷淋装置和控温控湿系统，用于人工气候加速老化试验。

   • 荧光紫外老化试验箱：模拟太阳光中的紫外部分，使用UVA-340或UVB-313灯管，配备冷凝或喷淋装置，用于加速老化筛选。

   • 臭氧老化试验箱：用于橡胶类卷材的耐臭氧老化试验，能精确控制臭氧浓度、温度和湿度，并通常配有试样动态拉伸装置。

5. 厚度计：测量卷材厚度，通常采用百分表式或数显式，压足面积和压力需符合标准要求（如GB/T 328.1）。

6. 分析天平与索氏萃取器：用于测定沥青卷材的可溶物含量。

7. 尺寸稳定性测量装置：包括恒温烘箱、划线打点器、测量显微镜或游标卡尺，用于测定加热后卷材的尺寸变化率。

8. 抗冲击试验机：落锤式冲击试验机，可调整落锤质量和下落高度，用于测定卷材的抗冲击性能。

9. 抗静态荷载试验仪：配备规定形状和质量（或可通过杠杆施加荷载）的压头，用于测定卷材抵抗局部静荷载的能力。

10. 硬度计：通常为邵尔A型，用于测定橡胶类卷材的硬度。

11. 压缩永久变形装置：包括限制器、压板和夹具，置于恒温箱中使用，用于测定压缩永久变形率。

12. 显微镜或放大镜：用于观察试样老化后表面裂纹、低温柔性试验后的裂纹等细微状态。

六、结语

屋面防水用柔性防水卷材的检测是一项系统性工作，涉及多学科技术。准确理解和执行各类检测方法，明确不同应用场景下的检测需求，严格遵循国内外标准规范，并正确使用先进的检测仪器设备，是保障防水材料质量和工程防水效果的关键环节。随着新型防水材料和绿色建筑的发展，检测技术也应不断更新完善，如引入更精确的无损检测技术、长时期性能预测模型等，以适应行业高质量发展的需求。