PVC防水系统

PVC防水系统（精选8篇）

PVC防水系统 篇1

1 工程概况

上海虹桥机场西航站楼位于上海虹桥机场西面,与原有航站楼隔机场东西相望。西航站楼的建设将大幅度增加上海虹桥国际机场的运能,同时,西航站楼在规划中的虹桥交通枢纽中承担着空港中心的重要作用,它同磁悬浮、高铁、地铁、地面公交等共同组成华东地区最大的多类型、立体化的交通枢纽,其全部设施建设完成后将成为国内国际客货运输的重要中转站。

西航站楼主体结构屋面采用清水混凝土,屋面色彩要求同结构相呼应,因此设计选择了RAL7040浅灰色系。经过各方面的综合考虑以及通过对现场小型样板屋面的试铺,业主和总包最终选用了西卡渗耐防水系统(上海)有限公司生产的G410玻璃纤维内增强型和S327聚酯织物内增强型PVC防水卷材[1]。

根据施工方法的不同,西航站楼屋面防水系统主要分为两种形式:混凝土满粘和轻钢机械固定系统。其中混凝土满粘系统的应用面积超过8万m2,轻钢机械固定系统面积超过2万m2。本文将分别对这两种屋面防水系统进行分析和介绍。

2 混凝土满粘屋面防水系统

2.1 应用条件分析及材料选择

西航站楼的候机楼及登机安检厅为混凝土屋面,设计采用了PVC卷材满粘系统,其构造见图1。该屋面防水构造形式是典型的暴露式非上人保温屋面,对卷材的抗紫外线性能要求较高;由于屋面长度长,设置了大量的变形缝、沉降缝;根据排水需求设计了天沟及虹吸式落水系统;屋面也有很多管道基座及设备用房,还有许多采光天窗、出屋面管道和太阳能底座等。总之,混凝土屋面的情况比较复杂,且下方为机场主要功能区,因此必须使用可靠完善的防水系统。在充分考虑防水材料的理化指标以及施工工艺、节点处理、检修维护等因素后,选用了西卡渗耐G410-15LF PVC防水卷材的满粘系统。

G410-15LF表面带有特殊涂层,具有一定的自洁功能。其内部则增加了玻璃纤维,大大增加了卷材的尺寸稳定性,同时较好地保持了断裂伸长率。其主要技术指标与普通L类均质PVC卷材的比较,见表1。

从表1中数据可见,由于内增强材料玻璃纤维的作用,G410-15LF卷材的热处理尺寸变化率大大低于均质卷材。反映在实际应用中,G410-15LF卷材满粘施工后在自然条件(如日照)下的形变不到均质卷材的1/5,这就使得前者应用在大型屋面中可显著降低防水系统风险。

2.2 满粘系统理论依据

满粘法是一种传统的施工工艺,具有操作简便、对操作人员要求较低等特点。满粘系统主要需要解决以下两个问题。

2.2.1 提高防水卷材同基层的粘结强度

粘结强度的作用主要体现在抗风载上,如果粘结强度太弱,卷材防水层可能会在风荷载作用下与基层脱离,最终破坏防水层。粘结强度的测试方法是做剥离试验。G410-15LF卷材同基层的粘结采用西卡渗耐808胶粘剂粘结,该胶粘剂性能稳定、粘结力好,已在中国市场使用多年,其现场剥离试验结果完全满足粘结强度要求。

2.2.2 抵抗零延伸断裂

满粘系统在使用中可能会遇到零延伸断裂的问题,即在基层出现开裂时由于防水卷材同基层之间粘结牢固,防水卷材不能实现弹性变形从而释放应力,最终卷材被基层裂缝产生的应力拉裂,造成渗水。

G410-15LF是一种背面复合了无纺布的PVC防水卷材,粘结剂分别涂刮于无纺布和基层上,然后两者粘结在一起。由于无纺布的存在,当基层由于各种原因产生细微裂缝时其应力会直接作用在无纺布上,而无纺布在其厚度中产生相应变形渐次释放应力,进而降低PVC卷材层的受力并避免零延伸断裂的发生。

2.3 节点处理

混凝土满粘屋面的细部较多且外观要求较高,故节点做法充分利用了PVC这种热塑性材料的柔性特点,在屋面细部表面形成完整连续的防水层。下面以几个节点的处理方法来探讨PVC卷材在屋面工程中的实际应用。

2.3.1 天沟

屋面天沟由于其纵向有1%排水坡度,若PVC卷材沿天沟长度方向整体铺设,天沟侧壁将不等高,卷材难以在天沟表面铺贴平顺。为此,我们把天沟卷材分为三部分:天沟底部以及天沟两个侧壁。两侧壁卷材按最深处下料,均与底部卷材搭接,搭接边处采用U型压条及固定螺钉将两部分卷材一起固定在侧壁,然后在压条上方加设西卡渗耐G410-15L覆盖条,覆盖条两边分别同侧壁以及底部卷材焊接在一起,见图2。

2.3.2 设备基础

设备基础转角处的防水卷材长时间使用后,可能会出现由于卷材收缩,防水层同基层的连接脱离、空鼓等不美观现象;如卷材质量差,则会出现卷材被撕裂而失去防水功能。为此,将大面卷材铺设至基础根部,沿基础四周以U型压条及螺钉固定;立面采用G410-15L满粘铺贴,其下方将大面上的U型压条及固定螺钉覆盖,见图3。

2.3.3 穿出构件

混凝土屋面上有大量的出屋面构件,如柱脚、线管、排汽管等。所有穿出构件均采用G410-15L防水卷材包裹侧壁,卷材下部加热后向外翻边约1 cm宽,翻边同大面卷材热风焊接;卷材上部收口处先以金属箍箍紧以限制卷材位移,然后以密封胶密封,见图4。

2.3.4 虹吸落水口

天沟内使用的是虹吸落水口,防水卷材在落水口处做一环形附加层,环形内圈压在落水口预制法兰片内,固定螺钉与法兰片下使用密封胶封闭形成可靠的整体防水,见图5。

3 轻钢机械固定防水系统

3.1 应用条件分析及材料选择

西航站楼的办票大厅和登机桥为轻钢结构,设计采用了PVC卷材机械固定系统(图6)。其中,压型钢板为屋面承重结构,屋面的防水功能由外层的柔性PVC防水层承担。保温层的设置不但增加屋面系统节能效率,同时有效降低屋面噪声。防火板的设置有效防止屋面外部火源引燃屋面系统,也为防水层的施工提供一个良好的操作面。轻钢柔性屋面系统中,防水层的选材主要考虑以下因素:

1)由于防水层直接暴露,故卷材要具备良好的抗紫外线能力。

2)屋面防水层承受风荷载作用,风荷载通过卷材传递给固定件,再传递到屋面钢板,然后到檩条等承重构件。故防水层的固定件设计必须能够抵抗风荷载,同时固定件能抗松脱,以免在动态风荷载作用下被拔出而失效。

3)受环境影响,屋面防水层难免聚集灰尘,如防水层具有自洁功能将能更好地体现建筑外观效果,并能减少灰尘等微粒对防水材料的影响。

经过综合比较,轻钢屋面机械固定系统选用了西卡渗耐S327-15L PVC防水卷材,其表面具有特殊涂层,具有一定的自洁功能。该卷材由于内部增加了聚酯网格布,力学性能得到大幅提升,尤其适合轻钢屋面机械固定系统。其主要技术指标与普通L类均质PVC卷材的比较,见表2。

不考虑试样形式对结果的影响,折算后S327纵向抗拉强度与均质材料的比值为:

{[1670(N/50 mm)]/[160(N/cm)×5]}×100%=208.8%;横向比值为:

{[1293(N/50 mm)]/[160(N/cm)×5]}×100%=161.6%。可见,聚酯织物内增强对卷材抗拉强度的增幅非常显著,可以大大降低卷材承受局部荷载时破坏失效的几率,故S327系列卷材尤其适合机械固定系统。

3.2 机械固定系统理论依据

点式固定是一种典型的、最常用的机械固定系统,其施工条件限制少、应用范围广、施工方便,在欧美是成熟可靠的应用技术,2000年由西卡渗耐引进国内后已有大量的实际应用案例,并且制定了相关的标准与规范。

对于机械固定系统来说,正确的固定件密度设计以及科学的施工,是保证屋面防水系统能够承受自然状态下的动态风荷载而不发生破坏的重要因素。而如何确定所需固定件的数量,单靠理论的推测计算是不够的,只有经过严格的动态风荷载系统测试验证才能确保设计的合理和安全。

西卡渗耐拥有国内第一台也是目前唯一一台EOTA(欧洲标准)动态风荷载测试设备(图7),用于测试屋面系统的抗风载能力,并根据测试结果结合经验来确定固定件的设计荷载。

3.2.1 固定件承载力测试方法

把实际应用的屋面系统构造层次安装到设备的测试底座上,盖上测试箱体后与底部的防水系统形成密闭空间,测试设备根据设定好的测试程序使该密闭空间形成所需的负压来模拟风压作用。

测试严格根据ETAG 006规定的步骤,将荷载分为不同等级(每个等级又被分为1415次不同大小的循环,具体为:200次60%荷载,5次80%荷载,2次90%荷载;1次100%荷载,2次90%荷载,5次80%荷载,200次60%荷载)由小到大进行测试,直到整个屋面系统中的任一组成部分发生破坏。测试中每个循环荷载及时间控制方式,见图8。

3.2.2 测试结果

屋面系统破坏表现形式分为螺钉拔出或旋出、卷材撕裂、焊缝脱开等,以发生破坏的前一个等级的峰值荷载为基础,用ETAG 006中所设定的各项安全系数以及西卡渗耐的经验系数进行折减,最后可以得到安全可靠的系统固定件设计荷载。

3.2.3 本项目固定件间距计算

根据上海当地风压、压型钢板的波形、固定件设计值、建筑物高度、地面粗糙度、阵风系数、风荷载体形系数、风压高度变化系数和风载设计值,计算得到屋面中心荷载为1.017 kN/m2;其固定件行距为1.88 m,株距为0.4 m;屋面周边荷载为3.729 kN/m2,其固定件行距为0.94 m,株距为0.2 m。

3.3 施工过程及节点处理

3.3.1 机械固定系统施工过程

1)卷材铺设

先将无纺布隔离层在原屋面防水层上铺开,搭接宽度不小于60 mm,搭接部位用热风焊机点焊;再将Sarnafil-PVC S327-15L卷材依次铺在隔离层上,搭接宽度120 mm(图9)。

2)固定及搭接边焊接

根据规定在离边缘50 mm处依次按设计间距安装固定件。后一幅卷材一边固定后,将其另一边卷材翻转,覆盖前一幅卷材的固定件,再用自动焊机焊接搭接边(图10)。

3)节点处理

机械固定施工节点处理,其中天沟处如图11所示。

3.3.2 机械固定系统典型节点处理

1)天沟

屋面天沟内部防水卷材采用西卡渗耐606胶粘剂粘结,天沟同周边的玻璃幕墙相连接,幕墙内部的排水管穿过天沟侧壁,所有排水管均用PVC卷材包裹,根部与天沟侧壁的卷材热风焊接(图12)。

2)穿出构件

穿出构件的处理与混凝土屋面类似(图13)。

3)登机桥女儿墙收口

登机桥女儿墙高度偏低,在内侧面收口风险较大,故将原来预留槽用保温板填满,防水卷材采用暗收口方式安装,并将收口压条和固定件隐藏在卷材下方,避免渗水(图14)。

4 结束语

整个虹桥机场西航站楼屋面工程虽然工期较紧,但经过设计、总包、监理、安装等相关各方的配合和努力,整个屋面防水系统无论在功能上还是外观效果上均达到了设计及使用要求。目前西航站楼已投入运营,总体反映良好。相信本屋面工程也将成为此类机场项目的又一重要样板工程。

摘要：虹桥机场西航站楼屋面形式有混凝土和轻钢两种,设计分别选用了西卡渗耐的PVC卷材满粘系统和机械固定系统。本文从材料选择、系统理论依据、节点处理等方面分别介绍了这两种单层屋面系统技术,指出整个屋面防水系统使用效果良好。

关键词：机场航站楼,PVC防水卷材,满粘系统,机械固定系统,动态风荷载试验

参考文献

[1]葛兆,周长鑫.行业推荐工法——PVC防水卷材机械固定法[J].中国建筑防水,2010(增刊1):107-115.

PVC防水系统 篇2

对桥梁防水系统施工方法的探讨

建造公路和城市道路,尤其是高速公路和城市快速道路,动辄几亿、十几亿元的.投资,其中桥梁占总造价的10%～30%左右,要求设计使用年限比较长,至少要满足50年以上,有些长达1以上.因此桥梁的安全性和耐久性是非常重要的.混凝土桥面漏水会腐蚀钢筋,降低混凝土强度,缩短结构的使用寿命,本文论述混凝土桥梁防水系统的施工方法,同时还论述了桥面防水层面的具体施工措施.

作 者：张成国 作者单位：佳木斯市市政设施管理处刊 名：中小企业管理与科技英文刊名：MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME年，卷(期)：“”(16)分类号：U4关键词：混凝土桥梁 防水系统 防水层 施工

PVC防水系统 篇3

位于苏州新加坡工业园区的某国际知名化妆品公司,有7个轻钢屋面和3个混凝土屋面。

轻钢屋面原采用了机械固定的热塑性单层防水卷材屋面系统。其中成品周转仓库(IDC)和物流库屋面于2005年竣工,生产车间(UP3)屋面于2006年竣工,轻钢屋面面积合计约为28 000 m2。基本构造层次自下而上依次为:0.6 mm(UP3)/0.8 mm(IDC和物流库)厚镀锌压型钢板,0.3 mm厚PE膜隔汽层,60mm厚岩棉保温层和1.5 mm厚暴露式单层防水卷材。

混凝土屋面包括工厂的门卫室、会议室、发货区屋面,原使用的是橡胶类单层防水卷材满粘屋面系统。

2009年初,屋面防水卷材出现开裂,一些屋面开始出现明显渗漏。随着时间流逝,屋面越来越多更为严重的防水问题相继产生,亟需整体翻新。

2 屋面问题及原因分析

2.1 屋面问题

1)IDC屋面

屋面上大面防水卷材已如同纸张一样很容易被撕裂,卷材表面出现大面积龟裂,覆盖条逐渐脱离大面卷材,卷材虚焊情况严重。种种迹象表明:原屋面防水卷材已明显老化,其系统已基本失去防水功能(图1)。

2)UP3屋面

屋面卷材因为老化开始发黄甚至变黑;由于设计和施工原因天沟内固定压条和螺钉被拔起,天沟底面基本和大面持平,失去了排水功能;屋面周边固定时使用了错误的压条和螺钉,致使沿女儿墙四周的卷材被掀起脱离基层,随时有被风掀走破坏的风险;对于屋面细部,在设计和施工时处理失当导致破坏;严重的虚焊使得渗漏水进入屋面构造层次内部,特别是岩棉板保温层已经吸入大量渗漏积水,失去了原有的保温性能,螺钉和垫片也已经锈蚀(图2)。

2.2 原因分析

任何一个合格的屋面防水系统,都需要满足三个基本要求,即:优质的防水材料和系统组件、合理的设计以及合格的施工安装。只有满足以上几个要求,屋面防水系统的质量才有可能得到保证。经过对本项目原屋面防水系统的分析,我们发现该屋面工程完全未满足上述要求。

首先,原防水卷材的耐老化性能较差,在自然条件下仅仅经过3～4年卷材就已明显老化,并基本失去防水功能。此外,经实验室对现场采取的卷材样品进行检测分析,结果显示:该材料已经不能通过卷材常规的低温柔性测试,而其热稳定性指标也远远低于正常要求,在几分钟内即发生分解。

其次,从屋面的一些破坏形式可以推断,该屋面在当初设计时并没有经过正确的计算,由此造成对风荷载取值偏低和螺钉使用量不足。

第三,施工安装不合格。本屋面卷材接缝存在虚焊(即表面看已焊接,而实际未焊实)、屋面周边加强及其他穿出件使用了错误的紧固件、细部处理方式不正确,可以判断,原屋面防水系统的施工人员并未接受过系统的专业培训。

以上这三个方面,是导致该屋面过早失效的根本原因。

3 屋面翻新方案

很显然,原屋面系统已丧失了其防水保温效果。虽然采用PVC卷材进行局部维修是最简单、成本最低的方案,但从现场考察看,这一方案并不现实。首先,因为屋面原有防水卷材已经严重老化,不再具备热塑性材料的可焊性,PVC卷材将无法很好地与原有卷材进行焊接,从而无法达到防水效果,更何况原有防水卷材将来可能随时随地再次开裂;其次,由于原有屋面系统岩棉保温板已经吸水和软化,为了保证其保温性能和屋面防水系统的安全性,必须对岩棉板同时进行更换。经与业主多次沟通,我们说服客户使用一个安全可靠的方案———整体更换屋面防水层、保温层、PE隔汽层。同时为了保证优秀的施工安装品质,我们选择经过西卡渗耐认证的专业公司对该工程进行施工。

经过反复讨论和计算,我们决定各个屋面使用如下构造层次(从下至上;其中紧固件的间距,系根据国标风荷载结合西卡渗耐动态风荷载试验确定的紧固件荷载设计值确定)。

3.1 IDC和物流库屋面

0.8 mm厚镀锌压型钢板→0.3 mm厚渗耐PE膜隔汽层→60 mm厚岩棉保温层→1.5 mm厚西卡渗耐S327-15L PVC防水卷材(图3)。

3.2 UP3屋面

0.6 mm厚镀锌压型钢板→0.3 mm厚渗耐PE膜隔汽层→60 mm厚岩棉保温层→1.5 mm厚西卡渗耐S327-15L PVC防水卷材(图4)。

西卡渗耐单层防水屋面系统对于屋面压型钢板的厚度要求为0.63～0.8 mm。在制定屋面翻新方案之前,技术人员对所有屋面基层钢板进行了厚度检测确认和紧固件的拉拔试验。结果发现:此屋面钢板厚度仅0.6 mm,无法与螺钉形成足够的咬合力以抵御风荷载(紧固件可能会因风荷载被拔出或松脱失效)。西卡渗耐设计师及时调整设计思路,对施工图进行了重新设计,最终将方案调整为使用专用紧固件螺钉直接把防水卷材固定到檩条上,螺钉行距采用檩条间距1 500 mm,其株距则根据荷载计算进行相应的调整。

3.3 门卫房、会议室、发货区屋面

混凝土结构层→40 mm XPS保温板→40 mm厚C20细石混凝土找平层→1.5 mm厚西卡渗耐G410-15LF PVC防水卷材(图5)。

4 屋面施工

本项目的施工过程如下:拆除原屋面防水卷材、岩棉保温板、PE膜→清理基层→铺设PE膜→铺设保温板→铺设防水卷材→细部节点处理→完工验收。

4.1 拆除原屋面防水卷材、保温岩棉、PE膜

将原轻钢屋面上失效的防水卷材、岩棉保温板拆除。经统计,本翻新项目共计产生废卷材60 t、废岩棉400 t。本着节能环保的理念,施工企业委托专业的回收公司,对废弃卷材和岩棉进行了回收处理。在回收过程中,为了不影响工厂现场及周边的环境(防止岩棉碎屑飘散到厂区内),施工企业特地用钢管在每个翻新屋面旁搭设龙门架,并使用彩条布进行封闭,工人将废弃卷材和岩棉在屋面打包或装袋后,用电葫芦运至地面,再由回收公司及时安排车辆将其运离厂区(图6左)。

4.2 基层清理

在屋面防水保温施工前,根据防水保温施工基层验收标准对屋面的压型钢板进行验收,确保基层牢固、无翘边及尖锐边缘,检查屋面坡度和天沟坡度是否符合设计要求,排水是否顺畅,并清理屋面上的细粒杂物。部分屋面压型钢板及天沟由于屋面长期的渗漏已经锈蚀,施工单位对生锈的部位进行除锈后涂刷防锈漆(图6右),生锈严重的部位则更换了新的压型钢板基层。

门卫房、发货区、会议室屋面需要清除原有的橡胶类单层防水卷材,然后对基层进行验收,确保混凝土表面无凸起物、尖锐物、浮砂,这样才能保证基层达到满粘强度要求。对于无法全部清除的残留橡胶类防水卷材,采用铝箔纸与PVC卷材隔离。同样,对从屋面清除的废料集中堆放,及时运出厂区。

4.3 铺设PE膜

连续的PE膜隔汽层,加上符合热阻要求的保温板,可以有效防止室内外温差较大时,室内湿气在屋面底部产生冷凝,还可以增强屋面抵御内部风压的能力。

将PE膜空铺在压型钢板上,搭接宽度为80mm。在穿出构件、设备基础及屋面周边收口部位,PE膜隔汽层须高出屋面基层100 mm。PE膜的搭接处和收口处采用双面丁基胶带连接及密封,形成一个连续密封的隔汽层(图7左)。

4.4 铺设保温板

根据设计,IDC、物流库和UP3屋面的保温板仍采用岩棉保温板,门卫房、会议室、发货区混凝土结构屋面则采用XPS保温板。新的岩棉保温板为1 200mm长、600 mm宽、60 mm厚的龙牌岩棉板,每块岩棉板使用2套西卡渗耐专用套筒固定件进行机械固定。根据屋面坡度、走向及细部情况进行裁剪和铺设,铺设方向垂直于压型钢板的沟槽方向。按照西卡渗耐的安装要求,采用错缝搭接并铺设紧密以形成良好的整体保温效果(图7右)。

屋面使用的岩棉保温板虽然具有一定的憎水性,但与其他保温材料(如XPS挤塑板)相比,其吸水率仍然较高。因此,在保温板铺设的同时必须安装防水卷材,避免因突遇降雨覆盖不及时而导致岩棉保温板受潮及损坏。

4.5 铺设PVC防水卷材

铺设防水卷材前先要精确放线,按照卷材铺设方向和搭接宽度弹线,尽量减少接头,且接头部位应错开至少1.5 m。卷材的铺设方向应垂直于压型钢板的沟槽方向,卷材的长边搭接宽度为120 mm、短边搭接宽度为80 mm(图8)。

施工时,先将防水卷材预铺,即把自然疏松的防水卷材铺在岩棉保温板上,铺设平整顺直并适当剪裁。在卷材搭接处,采用西卡渗耐紧固件进行机械固定。通常情况下紧固件需固定在压型钢板波峰上,并穿透钢板至少20 mm(本工程UP3屋面属特殊方案)。大面焊接使用自动焊机,细部处理则采用手动焊枪。

在PVC防水卷材的焊接施工过程中,严格控制焊接温度和速度,避免温度过高或焊接速度过慢导致卷材发黄,及温度过低或焊接速度过快导致焊缝出现虚焊。焊接完成后,由专人及时检查屋面焊缝,以避免漏焊及虚焊,必要时采用剥离试验检查,确保焊缝质量的可靠性。

当天铺设的防水卷材,应在当天完成焊接;对于每天收工后形成的施工接口,需进行有效保护,避免淋雨或受潮。

对于UP3屋面,现场施工时先把卷材预铺到岩棉上,按照搭接80 mm,将防水卷材焊接成大面后,再使用紧固件按照檩条位置对卷材进行固定,最后用覆盖条覆盖紧固件。

4.6 细部处理

实践经验告诉我们,屋面系统的渗漏多数是因细部节点设计和处理不当引起的。为此,西卡渗耐对屋面承建商施工作业人员的培训和考核,包括了针对各种细部节点(如天沟、天窗、落水口、风机、穿出管线等)的施工处理技术,保证实际工程施工质量的可靠性和稳定性。此外,西卡渗耐用于满粘、细部处理和泛水的G410L玻璃纤维内增强型PVC卷材,其柔韧性和尺寸稳定性非常好,易于施工操作,用它处理的节点可以完全贴合原有构造基层。

4.6.1 女儿墙

风荷载作用于建筑物屋面上边角区域时,荷载最大,可达到屋面中心区域荷载的几倍。因此,除了在屋面周边区域须使用额外的紧固件外,在女儿墙根部还使用U型压条和固定螺钉将卷材与保温层一起固定到基层上,避免防水卷材在根部破坏。对于女儿墙立面上的卷材,使用渗耐606胶粘剂满粘,卷材底部与大面卷材则使用热风焊接进行连接。卷材上部收口到女儿墙压顶上部,使用渗耐Ⅱ型收口压条及螺钉固定,再用密封胶密封以确保防水安全。最后使用金属盖板压顶,既做到防水效果双保险,也做到对防水层的处理统一美观(图9)。

4.6.2 落水口

落水口也是屋面防水系统中非常关键的部位之一。一般情况下,我们推荐使用西卡渗耐的工厂预制(不锈钢与西卡渗耐PVC卷材预制成型)落水口,以满足系统安全性和快速安装的要求。由于本项目为屋面翻新工程,无法使用预制落水口,设计师根据现场条件,对直落式落水口的防水进行了完善的设计。施工人员先将天沟内卷材在落水口位置裁剪出孔洞,再将现场预制的卷材插入落水口内至少250 mm,上口与天沟内防水卷材进行热风焊接形成一体,同时在落水口内卷材与落水管道使用密封胶封口,防止雨量非常大的时候落水口出现倒泛水的现象(图10)。

4.6.3 天窗、风机口

本工程屋面上的天窗和风机口非常多,如处理不当极易造成渗漏。施工中,我们将大面S327卷材铺至天窗、风机口的根部,再将另外一块渗耐G410卷材铺在天窗、风机口四周,使用渗耐收口压条及螺钉固定收口,再用密封胶密封压条和天窗钢板之间的微小空隙,以确保万无一失。G410卷材的底部则搭接到大面卷材上,并与大面卷材进行热风焊接,阴角部位采用渗耐U型压条、渗耐固定螺钉和焊绳将其与保温层一起固定到基层上,并用200 mm宽卷材覆盖条进行热风焊接(图11—12)。

4.6.4 出屋面管道

处理屋面上的穿出管件时,先将防水卷材包裹在管壁上,再将包裹用的防水卷材与大面防水卷材热风焊接成为整体,在顶部采用不锈钢金属箍并用密封胶密封(图13)。

4.7 验收

本屋面防水翻新工程在西卡渗耐承建商完成自检合格后,由业主、管理公司协调组织进行了屋面工程分项验收。

4.8 安全控制

西卡渗耐和承建商秉承“百年大计、安全第一”的原则,在屋面翻新工程施工期间,采取了有效的安防措施,实现了安全零事故的目标。本屋面防水工程施工过程中,作业团队非常重视施工作业流程的设计,做到随拆随施工,没有发生由于新的屋面防水未及时施工而造成的渗漏现象,保证了工厂车间的正常生产。在屋面防水的施工过程中不影响业主的正常生产,也是西卡渗耐在旧屋面翻新项目中对业主的承诺之一。

5 旧屋面翻新的难点和西卡渗耐防水系统在旧屋面翻新中的优势

虽然从本质上来说,单层屋面系统使用于新建筑或翻新项目是一样的,但由于翻新项目本身的历史原因和特点,单层屋面用于翻新屋面时要特别谨慎。

单层屋面系统翻新的难点主要体现在:首先,原屋面层次不够明确,给屋面翻新方案的设计造成困难;其次,一般来说,原屋面较脏乱,在屋面翻新施工前通常需要花费大量的人力和物力对原屋面进行清理;另外,施工时无法像新建屋面那样安排协调各施工工种和作业顺序,如新建屋面收口可以要求其他施工方配合,在翻新工程中则完全需要承建商施工人员独立、自行完成;某些适合于新建屋面的施工方法,根本无法在翻新工程中使用;最后,在翻新项目施工过程中,不断出现、不可预测的现场问题较多。

西卡渗耐的翻新系统在施工中不影响业主在建筑内部的使用功能,几乎无噪音、无振动、无刺鼻挥发性气味;施工周期短,根据原屋面构造层次复杂程度,翻新工程每天可完成约150～220 m2,而且屋面面积越大施工速度越快;翻新后的屋面使用寿命长,可达25年以上的寿命(美国承包商协会1996年的报告);由于施工时现场使用热风焊接,无明火,产生的污染很少,也更环保。此外,采用西卡渗耐的PVC单层屋面带来的附加荷载小,以机械固定系统为例,使用1.5 mm厚卷材、0.3 mm厚PE膜隔汽层、40 mm厚XPS保温板,则屋面额外附加荷载小于0.05 kN(每个固定件)。还有,由于将来建筑结构的维护和加装设备等原因,屋面防水材料可能会被破坏,西卡渗耐的PVC防水卷材的优异性能可以保证其经历长时间使用后,依然具备良好的可焊性,这使屋面在后期使用中的破坏点容易修复。

西卡渗耐已在国内外积累了大量单层屋面系统新旧屋面防水施工的实践经验[1,2],可以向客户提供可靠、放心的旧屋面翻新服务。

6 结束语

改革开放30多年来,中国各地建设了众多的工业厂房和机场航站楼等大跨度建筑,而采用的屋面防水系统主要是钢结构自防水、SBS改性沥青卷材防水、三元乙丙高分子卷材防水等新型屋面防水系统。由于当时采用这些新材料、新系统时,产品、工艺、施工等还不成熟,为这些项目埋下了隐患。如今这些屋面相当一部分出现了渗漏破坏现象,这些翻新屋面必将成为今后中国防水市场的重要组成部分。

针对翻新屋面工程,如果原屋面防水系统已经失效,虽然可以通过局部维修进行补救,成本也相对低廉,但那只是暂时解决方案。西卡渗耐单层PVC防水系统具有屋面荷载小、施工便捷、不影响原有建筑结构、使用寿命长等特点,并且可以同时对建筑物进行节能改造,全面满足翻新项目中客户的需求。

参考文献

[1]葛兆,张强.西卡渗耐单层防水系统在屋面翻新项目中的应用[J].中国建筑防水,2010(3):14-18.

PVC防水系统 篇4

PVC防水卷材屋面防水工程的一般流程如下:采用1.5厚PVC防水卷材以专用胶连接, 卷材铺贴前, 找平层应干燥, 一般现场试验的方法:由傍晚至次日凌晨或在晴天约1~2h, 铺1m2卷材, 如卷材内侧无结露时即认为找平层已基本干燥。在进行屋面施工前, 先将屋面清洗干净, 然后对一头 (即卷材收头) 、二缝 (即变形缝、分格缝) 、三口 (即檐口、管道出入口、水落口) 、四角 (即防水基层与女儿墙、管道、设备风道等相互形成的阴阳角) 等节点重要部位做好局部处理工作。进行防水卷材施工时, 要注意铺贴方向平行于屋脊施工, 短边搭接长度不小于100mm, 长边搭接长度不小于70mm, 相邻两幅卷材短边接头处应相互错开500mm, 在检查基层符合要求后, 据施工环境选择粘结剂, 开桶搅匀。涂刷粘结剂时厚薄要均匀一致, 厚度约0.8~1mm, 待内含溶剂挥发一部分, 表面基本干燥才能开始铺粘卷材, 铺贴时采用推滚法, 用手压紧卷材向前推压滚动, 也可以前后来回滚动前进, 使粘结剂压匀粘牢, 在铺贴卷材后, 要立即用圆滚筒滚平压紧, 消除基层与卷材间的空气, 并消除皱折。确保工程质量并按图纸要求留出分仓缝、排气孔, 同时严格节点部位的施工。

防水材料的选择对防水层质量和耐用年限至关重要。以前采用双层2 mm厚的沥青卷材, 双层带砂耐穿刺性能差, 低温柔性差, 易老化, 防水层耐用年限短。选用PVC防水卷材的优势是:耐候卓越, 使用寿命不低于五十年, PVC卷材采用独特的超耐候抗老化配方设计, 经实践验证:在俄罗斯、中国大陆内地、东南沿海、东南亚等各种气候条件下, 均表现出良好的适用。在15度~90度坡屋面建筑中使用均免设防水层。彩瓦的材料特性、结构、专利配件及科学合理的安装方式使屋面成为整体的防水系统。抗风、抗震, 色彩丰富, 个性新颖, 持久稳定, 防火性能良好, 隔热、保温, 隔音性能好, 出独有色的韧性与强度, 铺装速度最快、施工费用最低, 每平方米可节省约20元以上。PVC防水卷材的性能要求为:拉伸强度:纵向≥7.0 MPa, 横向≥7.0MPa.断裂伸长率:纵向≥150%, 横向≥150%, 拉力:纵向≥70, 横向≥60, 耐热度90℃, 低温弯折性:-20℃, 无裂纹。抗渗透性:0.2MPa, 24小时不透水, 抗穿孔性不透水。

2 屋面防水工程施工的各项技术要求

屋面坡度和平层的基础要求:屋面坡度的设计要求排水坡度在i=2%~3%, 减少屋面积水。找平层应采用水泥砂浆找平层, 厚度为20m m, 水泥与砂浆比为1∶2.5~1∶3 (体积比) , 水泥标号不低于32.5。找平层还要设分格缝, 分格缝的纵向和横向间距不大于6m, 分格缝的位置设在屋面板的支端, 屋面转角处防水层与突出屋面构件的交接处, 防水层与女儿墙交接处等。在铺设砂浆时, 按由远到近, 由高到低的程序进行, 每分格内一次连续铺成, 按设计控制好坡度, 用2m以上长度刮杆刮平, 待砂浆稍收水后, 用抹子压实抹平, 12小时后用草袋覆盖, 浇水养护。对于突出屋面上的结构和管道根部等细部节点应做圆弧、圆锥台或方锥台, 并且用细石砼制成, 以避免节点部位卷材铺贴折裂, 利于粘实粘牢。

卷材的施工铺贴及质量要求:铺贴前做到基层坚实、平整、干燥, 无杂物和夹土, 才能进行防水施工。特别当基层潮湿时, 如铺设防水材必定会出现卷材铺贴不牢, 出现渗水现象, 导致防水效果失败。卷材铺贴方向一律平行屋脊铺贴, 采用滚铺粘贴法施工。在干燥的基层上均匀涂刷一层1 mm左右厚的粘结剂, 切忌在一处来回涂滚, 以免将底胶“咬起”, 形成凝胶而影响质量。涂刷基层胶粘剂时, 要特别注意节点部位。施工铺贴卷材时, 先用墨线在找平层上弹好控制线, 由檐口 (屋面最低标高处) 向屋脊施工, 把卷材对准已弹好的粉线, 并且在铺贴好的卷材上弹出搭接宽度线。卷材铺好压粘后, 用粘结剂封边, 封边要粘结牢固, 封闭严密, 且要均匀、连续、封满。

屋面节点和特殊部位的卷材处理:要特别注意细节部位的防水, 做到细部附加层不外露, 搭接缝位置顺当合理。水落口周围直径500m m范围内用防水涂料作附加层, 厚度>2 m m。铺至水落口的各层卷材和附加层, 用剪刀按交叉线剪开, 长度与水落口直径相同, 再粘贴在杯口上, 用雨水罩的底部将其压紧, 底盘与卷材间用粘贴剂粘结, 底盘周围用密封材料填封。管道根部找平层做成圆锥台, 管道壁与找平层之间预留20 mm×20 mm的凹槽, 用密封材料嵌填密实, 再铺设附加层, 最后铺贴防水层, 卷材接口用粘贴剂封口, 金属压条箍紧。屋面与立墙转角处称泛水, 其防水处理, 先加设一层防水附加层, 其宽度在立面和平面上各为250mm, 再铺平面和转角处, 然后由下往上铺贴立面卷材, 转角处做成圆弧形。女儿墙收头割平, 并用压条钉压, 钉距均匀≤80mm。最后用防水冷胶料涂刷一片。阴阳角处的基层涂胶后用密封膏涂封距角边100mm, 再铺一层卷材附加层, 铺贴后剪缝处用密封膏封固。

隔热层对屋面防水卷材保护:防水卷材铺贴完成之后, 必须做好保护, 以免影响防水效果。在防水层面上铺300mm×300mm膨胀珍珠岩隔热块, 再在其上面加设一层3cm厚水泥砂浆保护层, 该层内布钢丝网, 保护层设分格缝, 缝内用密封材料填充, 更好地保护防水层。

3 PVC屋面防水施工的注意事项

严禁在雨天进行卷材和保温施工。没有准用证的防水材料不得用于防水工程。材料应在贮存期内使用, 如超期, 则需经检验合格方能使用。卷材防水层的找平层要符合质量要求, 达到规定的干燥程度。

在屋面拐角、天沟、水落口、屋脊、卷材搭接、收头等节点部位, 要仔细铺平贴紧、压实、收头牢靠、符合设计要求和屋面工程技术规范等有关规定, 在屋面拐角、天沟、水落口、屋脊等部位要加铺卷材附加层。卷材铺贴时要避免过度拉紧和皱折, 基层与卷材间排气要充分, 向横向两侧排气后用辊子压平粘实。卷材搭接宽度和铺贴要顺直, 同时要严格按照基层所弹标线施工。铺设保温层时要保护好防水层。卷材防水层应粘结牢固, 无空鼓、损伤、滑移, 翘边、起泡、皱折等缺陷。防水层施工完毕后, 必须作蓄水试验合格后开始进行下道工序。

参考文献

[1]樊向军.浅谈PVC防水卷材屋面工程施工和质量控制[J].安徽建筑, 2003.

PVC防水系统 篇5

关键词：PVC防水卷材,真空孔,冒料,配方,工艺,设备

0前言

PVC防水卷材采用聚氯乙烯 (PVC) 树脂为主要原料, 加入多种化学助剂经挤出制成, 卷材原料中含有水分和低分子物质, 如不排除会对产品的外观和性能产生巨大的不利影响。因此, 生产PVC防水卷材的双螺杆挤出机都设计有一个真空孔 (其位置大体位于挤出机中部稍后、熔融段螺槽的前端) , 通过抽真空强行将卷材原料中的水分、低分子物质及其他挥发性物质排出, 达到提高PVC防水卷材性能的目的[1]。通过真空孔, 还能够观察PVC混合料熔体的塑化程度[1]。在PVC防水卷材实际生产过程中, 常常发生的真空孔“冒料”现象, 即为PVC混合料塑化不良的表现。本文从配方、工艺、设备等三个方面入手, 分析了PVC防水卷材生产过程中真空孔“冒料”的原因, 并提出了相应的解决措施。

1 原因分析

1.1 配方原因

PVC树脂受热易分解且加工温度区间较窄, 因此, PVC防水卷材配方中通常需要加入稳定剂、润滑剂、抗老化剂以及增塑剂等成分。其中, 润滑剂是生产PVC卷材必不可少的加工助剂, 但是润滑剂添加不当亦会对产品质量造成不良影响。润滑剂用量过多, 会导致PVC物料在挤出机中的移动速度过快, 物料内部的温度远低于机筒加热区设定的温度, 进而导致物料经过真空孔处时塑化不良, 被真空泵管道抽出, 发生“冒料”现象。

此外, 硬脂酸等初期润滑剂添加量过多, 导致物料的“摩擦与润滑”失去平衡, 物料塑化不良, 亦容易发生真空孔“冒料”现象。具体表现为:从真空孔观察, 可见PVC物料始终处于未凝胶状态, 大量的粉料充斥其中, 且无论如何调整给料速度和给料段温度, PVC混合料都不能有效地包裹在双螺杆上 (产生“滑壁”现象) 。由于物料在给料段不能很好地包裹双螺杆, 一直处于“滑动状态”, 导致给料段螺槽喂料不足, 形成不了熔压, 物料经过真空孔处时呈未凝胶状态, 被螺筒从螺杆上剥离下来, 从真空孔处溢出, 或粉料夹杂在气体中被抽真空装置抽出, 发生“冒料”现象。如此得到的PVC卷材根本谈不上具有任何力学强度, 不可能成为合格产品。

1.2 工艺原因

1.2.1 给料速度过快

给料速度过快, 导致给料段螺槽充满物料, 双螺杆剪切所增加的热量以及物料之间因摩擦所产生的热量难以满足其供给物料塑化所需要的热量, 导致PVC混合料塑化不良。表现为PVC物料不能较好地包裹在螺杆上, 而是被螺筒剥离下来, 物料经过真空孔处时发生“冒料”现象。

1.2.2 给料速度过慢

给料速度过慢, 导致给料段供料不足, 由加热筒提供的全部热量分配在少量PVC物料之间, 这些热量仅能使PVC物料过度膨胀, 却不能使其完全熔融。同时, 物料不足导致压缩段剪切作用过弱, 因螺杆剪切产生的热量急剧减少, 物料经过真空孔处时仍有部分粉料存在或呈未凝胶状态, 发生“冒料”现象。

1.2.3 挤出速度过快

在相同的成型温度条件下, 挤出速度过快, 会导致物料在给料段和压缩段停留时间过短, 螺杆剪切所产生的剪切热不能满足物料完全塑化所需要的热量, 进而导致PVC混合料塑化不良, 发生“冒料”现象。

1.2.4 挤出机给料段外加热装置功率过低

挤出机给料段外加热装置功率过低, 即使给料段温度设定得再高, 实际所能达到的温度依然偏低, 由加热装置提供的热量难以满足PVC物料塑化所需要的热量, 导致PVC混合料塑化不良, 发生“冒料”现象。

1.3 设备原因

PVC防水卷材生产过程中, 双螺杆挤出机运行一定时间后, 螺杆和螺筒会有一定量的磨损, 导致螺杆与螺筒间的间隙变大。在高速剪切的情况下, 挤出机螺杆和螺筒间的间隙过大导致的真空孔“冒料”有两种:“正流”和“逆流”[2]。

“正流”是指熔体压力较高的压缩段物料在剪切作用下向熔体压力较低的熔融段方向流动。由于挤出机螺杆与螺筒之间存在间隙, 高速剪切情况下, 物料在“正流”过程中, 不能很好地包裹在螺杆上, 减弱了螺杆对PVC物料的剪切作用, 导致PVC物料不能完全塑化, 部分物料至真空孔处时呈未凝胶状态, 被螺筒从螺杆上剥离下来, 从真空孔处溢出, 或粉料夹杂在气体中被抽真空装置抽出。这种情况下生产得到的PVC防水卷材制品, 力学强度无法满足要求。

“逆流”是指熔体压力较高的计量段和压缩段物料在高速剪切作用下分别向熔体压力较低熔融段和给料段反向流动。其中, 由计量段向熔融段反向流动的物料淤积在真空孔处, 在抽真空装置作用下从真空孔处溢出。

2 解决措施

PVC防水卷材实际生产过程中, 部分厂家通过提高挤出机给料段温度来改善PVC混合料塑化不良的现象。然而, PVC树脂是一种热敏性树脂, 且其分解温度与加工温度相近, 一味地提高给料段温度, 可能导致PVC树脂大量分解。PVC树脂分解过程中容易变色, PVC防水卷材产品变成红色就是由此引起的;同时, PVC防水卷材产品的力学性能也会有所降低。因此, 实际生产过程中, 不能仅仅通过提高给料段温度来消除PVC物料塑化不良现象。

要清除PVC物料塑化不良现象, 解决挤出机真空孔处“冒料”的问题, 必须对真空孔处“冒料”症状进行辨别, 再结合配方、工艺和设备等因素进行综合分析, 并根据不同的原因分别采取不同的措施“对症下药”。

2.1 配方方面

配方原因产生的真空孔处“冒料”, 可通过调整配方中润滑剂的用量和种类来解决问题。

润滑剂按功能可分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂是通过降低PVC树脂大分子之间的作用力, 减少熔体之间的内应力来达到润滑平衡;外润滑剂与PVC树脂间的相容性差, 会从PVC内部迁移到表面, 通过降低PVC树脂与螺杆或螺筒之间的摩擦力和粘附力, 达到推迟塑化、提高PVC卷材制品的光洁度和容易挤出脱模的目的。润滑剂因熔点高低不同, 分别在挤出机的前、中、后等段发挥润滑作用, 亦可分为前、中、后期润滑剂。

PVC卷材生产过程中常用的硬脂酸类润滑剂可用作内润滑剂 (使塑体易成型) 、外润滑剂 (使塑体易脱模) 和前期润滑剂。若加入量不足, 会使PVC混合料熔体黏度增大, 各组分之间分散性差, 挤出变得不稳定;若加入量过多, 会过分降低分子之间的作用力, 导致PVC树脂塑化不良, 出现真空孔处“冒料”现象, 生产出的PVC防水卷材不具备任何强度。因此, 可通过真空孔观察熔体的形态来判别硬脂酸的用量是否合适, 若PVC物料处于未凝胶状态或其中夹杂着粉料, 说明PVC处于一种“过润滑”状态, 应该降低硬脂酸的用量。

2.2 工艺方面

工艺方面主要由给料速度的快慢、挤出速度的快慢以及给料段外加热温度的设定等因素决定。三者之间相互关联, 不能一味地只改变其中一个因素, 而忽略了另外两者的作用。最佳的工艺参数需要通过反复试验来确定。

2.3 设备方面

定期对螺杆与螺筒间的间隙进行调整, 尽量消除螺杆与螺筒间的间隙变化带来的影响;亦可对螺杆和螺筒进行镀合金层处理, 以提高螺杆与螺筒的耐磨性。

3 结语

PVC防水卷材生产过程中挤出机真空孔“冒料”现象的本质是PVC物料塑化不良, 该现象会对PVC卷材制品的性能产生巨大的不利影响, 直接造成产品不合格率的增加。真空孔“冒料”是多种原因造成的, 配方、工艺和设备三方面因素相互关联, 应将三者视作一个整体, 才能真正解决问题。

参考文献

[1]耿孝正.双螺杆挤出机及其应用[M].北京:中国轻工业出版社, 2003:309-313.

PVC防水系统 篇6

增塑剂是一种加入到树脂或塑料中以改进其加工性能、可塑性能、柔韧性能以及拉伸性能, 但不会改变被增塑树脂或塑料基本化学性质的物质。增塑剂主要应用于PVC树脂中, 在PVC树脂中的用量可占整个增塑剂用量的98%[2,3]以上, 可见, 增塑剂的发展与PVC防水卷材的生产息息相关。本文研究了邻苯二甲酸二辛酯 (DOP) 增塑剂的用量对PVC防水卷材性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料

聚氯乙烯 (PVC) 树脂, SG-3型;DOP增塑剂;三盐基硫酸铅, 二盐基亚磷酸铅;环氧大豆油;轻质碳酸钙, 硬脂酸等。

1.2 主要仪器

高速混料机, 双螺杆挤出机, 五辊压延机, 氧指数测定仪, 低温箱 (低温弯折仪) , 万能拉力测试机, 邵氏硬度测试仪。

1.3 实验配方

PVC树脂:100份 (质量份, 下同) ;三盐基硫酸铅:3份;二盐基亚磷酸铅:1.5份;环氧大豆油:4份;轻质碳酸钙:40份;硬脂酸:0.3份;DOP增塑剂:变量。

1.4 测试方法

测试内容依据相关的最新国标[4,5]执行。

2 结果与讨论

2.1 DOP用量对PVC防水卷材阻燃性能的影响

氧指数是指在规定的条件下, 材料在氧氮混合气流中进行火焰燃烧所需的最低氧浓度, 以氧所占的体积百分数来表示。氧指数高表示材料不易燃烧, 氧指数低表示材料容易燃烧, 一般认为氧指数高于27%属难燃材料。

PVC树脂本身的氯含量高达56% (质量分数) , 其氧指数大于45%, 仅在极个别的情况下需要添加阻燃剂。然而, PVC防水卷材在生产过程中加入了大量的增塑剂及其他助剂, 使其阻燃性能大大降低, 氧指数降至24%左右, 变得易燃。

图1是DOP用量对PVC防水卷材氯含量的影响, 图2是DOP用量对PVC防水卷材氧指数的影响。由图1和图2可知, 随着DOP用量的增加, PVC防水卷材的氯含量降低, 氧指数也随之降低;当DOP用量为30份时, PVC防水卷材的氯含量降至42%左右, 氧指数降至24%左右, PVC防水卷材变得易燃。因此, 考虑到PVC防水卷材本身的自阻燃性能, 在尽量满足GB 12952—2011《聚氯乙烯防水卷材》各项性能指标的前提下, DOP的用量应尽可能少, 最佳用量为25~30份。

2.2 DOP用量对PVC防水卷材拉伸性能的影响

依据GB 12952—2011的要求, H类PVC防水卷材的拉伸性能应符合如下要求:拉伸强度≥10 MPa, 断裂伸长率≥200%。

DOP用量与PVC防水卷材拉伸性能的关系见图3。由图3可知, 随着DOP用量的增加, PVC防水卷材的拉伸强度逐渐减小, 而断裂伸长率呈增大趋势。这是因为DOP作为低分子增塑剂, 与PVC树脂混合后, 经挤出加工, 减少了PVC分子之间的相互作用力, 使树脂软化, 赋予PVC防水卷材弹性, 进而使PVC防水卷材的断裂伸长率增大, 但同时会降低其拉伸强度。当DOP用量在25~30份时, PVC防水卷材的拉伸强度在10~14 MPa, 而断裂伸长率远大于200%, 符合GB 12952—2011标准的要求;若继续增加DOP的用量, PVC防水卷材的拉伸强度将会低于国标要求。因此, DOP用量在25~30份最为适宜。

2.3 DOP用量对PVC防水卷材撕裂性能的影响

图4是DOP用量对PVC防水卷材撕裂性能的影响。由图4可知, 随着DOP用量的增加, PVC防水卷材的抗撕裂性能越来越差, 但最终趋于稳定。这是因为随着DOP用量的增加, DOP小分子穿插到PVC大分子之间, 致使PVC大分子之间的作用力减弱, 进而PVC防水卷材抵抗外力的能力下降;但PVC大分子在空间上仍保持一定的线型结构, 当DOP用量达到一定时, 若继续增加DOP的用量, PVC防水卷材的抗撕裂能力保持不变。当DOP用量在25~32份时, PVC防水卷材的撕裂强度满足GB 12952—2011的要求 (H类PVC防水卷材的直角抗撕裂强度不低于50 N/mm) , 但考虑到其拉伸性能和阻燃性能, 建议DOP用量不超过30份。

2.4 DOP用量对PVC防水卷材邵A硬度的影响

图5是DOP用量对PVC防水卷材邵A硬度的影响。由图5可知, 随着DOP用量的增加, PVC防水卷材的邵A硬度呈明显下降趋势。当DOP用量在25~30份时, PVC防水卷材的邵A硬度急剧下降;继续增加DOP用量, PVC防水卷材的邵A硬度继续下降, 但最终趋于稳定。这是因为DOP增塑剂溶胀PVC大分子, 最终形成空间三维网状结构, PVC树脂所能吸收的DOP小分子达到饱和后, 继续增加DOP的用量, PVC防水卷材的邵A硬度趋于稳定, 不再降低。

2.5 DOP用量对PVC防水卷材耐低温性能的影响

DOP增塑剂与PVC树脂相容性较好, 经其增塑的PVC树脂具有较好的黏度稳定性。DOP结构中含有苯环, 在与PVC树脂经高温混炼后, DOP分子插入到PVC分子链之间, DOP的酯基偶极与PVC的偶极相互作用, 并使DOP的苯环极化, 进而DOP小分子与PVC大分子能很好地结合在一起。由于DOP非极性部分的亚甲基结构并不极化, 它夹在PVC分子链之间, 增大了氯原子之间的距离, 削弱了PVC分子之间的相互作用力, 扩大了PVC分子链之间的距离, 使PVC分子链段运动所需要的能量降低, 即相当于降低了PVC树脂的玻璃化转变温度, 进而提高了PVC防水卷材的耐低温性能。但当DOP用量较大时, PVC树脂的溶胀已达到饱和, 继续增加DOP的用量也不会再改善PVC防水卷材的耐低温性能。

表1是不同DOP用量下PVC防水卷材的低温弯折性。从表1可以看出, 当DOP用量从25份增加到50份时, PVC防水卷材在-25℃的低温弯折性从有裂纹逐渐变为无裂纹。GB 12952—2011要求PVC防水卷材在-25℃时, 通过低温弯折仪测试无裂纹, 表1表明DOP用量为27份是PVC防水卷材从有裂纹到无裂纹的转折点, 说明在实际生产中, DOP的用量不得低于27份。

3 结论

通过试验研究了DOP增塑剂用量对PVC防水卷材阻燃性能、拉伸性能、撕裂性能和低温柔性的影响, 结果如下:1) 随着DOP增塑剂用量的增加, PVC防水卷材的氯含量降低, 氧指数降低, 由难燃变得易燃。2) PVC防水卷材的拉伸强度随DOP用量的增加而降低, 断裂伸长率随DOP用量的增加而增大。DOP用量在25~30份时, PVC防水卷材的拉伸性能符合GB 12952—2011的要求。3) PVC防水卷材的直角撕裂强度和邵A硬度均随DOP用量的增加呈下降趋势, 最终趋于稳定。DOP用量不超过30份时PVC防水卷材的撕裂强度满足GB 12952—2011的要求。4) 当DOP用量超过27份时, PVC防水卷材-25℃的低温弯折性满足GB 12952—2011的要求。

综合考虑上述试验结果, DOP增塑剂的用量为27~30份时, 制得的PVC防水卷材的综合性能满足GB 12952—2011的要求。

参考文献

[1]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB12952—2011聚氯乙烯 (PVC) 防水卷材[S].北京:中国标准出版社, 2011.

[2]李杰, 郑德.塑料助剂与配方设计技术[M].2版.北京:化学工业出版社, 2005:76-89.

[3]王文广, 田雁晨.塑料配方设计[M].2版.北京:化学工业出版社, 2004:40-45.

[4]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会.GB/T328.15—2007建筑防水卷材试验方法第15部分:高分子防水卷材低温弯折性[S].北京:中国标准出版社, 2007.

PVC防水系统 篇7

防水层破坏、造成渗漏的因素主要包括防水层自身的失效、外界环境的影响(荷载、变形、温度、紫外线等)、结构层构造、施工方法和使用管理等[1,2,3,4],而上述因素中的根本原因则是防水材料的失效。防水材料失效的表现方式是多种多样的,以防水卷材为例,有开裂、“起泡”及与结合层的剥离等等。“起泡”及与结合层剥离这两种情况与施工方法有密切的关系,通过改进施工方法可以预防进而避免。但是,防水卷材的开裂不受施工等人为因素的影响,而受外界环境因素的支配,因此很难预防。

目前,我国还没有评价防水层性能的工程指标,通常都是以防水层的材料指标为依据,而材料性能都是在无荷载作用,即无应力状态下测得的。而实际上,当防水层满粘于基层时,由于基层变形、环境温度变化或是防水层上的荷载作用,防水层会处于持续的应力作用下[5,6,7]。因此,防水材料的性能评价应考虑到持续荷载的影响,尤其是持续荷载作用后材料的拉伸性能[8]。但是,我国目前关于防水层的研究侧重于材料性能的改性研究,而有关上述荷载尤其是持续荷载和外界环境对防水层的复合作用研究基本上属于空白[9,10,11]。

针对上述问题,本文以PVC防水卷材为研究对象,以温度、初始伸长率和持荷时间为试验参数,通过设计适宜的防水卷材应力松弛试验方法,对不同温度和初始拉伸率下防水卷材的应力松弛特性进行研究,考察和分析了防水卷材在受到持续荷载和温度作用下的应力松弛特性,为今后建立符合工程实际的防水卷材性能评价提供基础方法和参考依据。

1 试验概要

1.1 PVC防水卷材的规格与性能

本研究中使用的PVC防水卷材长50 m、宽2 m、厚1.2 mm,属Ⅱ型N类外露使用的PVC防水卷材,标记为:PVC卷材外露NⅡ1.2/50×2 GB 12952—2003,材料性能符合GB 12952—2003《聚氯乙烯防水卷材》的要求,实测的主要性能如表1所示。

1.2 试验参数

为了考察温度、初始拉伸率对PVC防水卷材应力松弛特性的影响,本文设定的试验参数如下,温度:0℃、20℃、70℃;初始拉伸率:为卷材断裂伸长率(270%)的5%、20%、30%、50%、60%。

1.3 试验装置

1.3.1 加载装置

为保持加载应变恒定,符合不同初始拉伸率的要求,本研究所设计的应力松弛装置如图1所示:整套装置竖直放置,在槽钢上设置整排一定间距的Ф8 mm的圆孔,将哑铃型试件用夹具夹牢,通过扣件与拉力传感器连接后,用Ф8螺栓将其固定于槽钢上。

1.3.2 测量控制装置

1)S型拉力传感器

S型拉力传感器对拉、压荷载均可承受,输出对称性好、精度高、结构紧凑。本试验由于PVC防水卷材的最大负荷较小,因此采用额定载荷500 N的S型拉力传感器,其精度为0.1 N。

2)TDS-303型数据采集仪

采用东京测器研究所生产的TDS-303型数据采集仪对所测得的应变、荷载、温度等数据通过设置时间间隔进行全自动跟踪记录,记录结果可自动存入3.5英寸软盘存储器或将该数据采集仪直接与计算机相连,进行数据实时记录和处理。该设备数据记录、存储方便快捷,摒弃了人工测读、记录的诸多缺陷,大大减少了数据测读、记录的工作量。

1.4 试验方法

1.4.1 试件形状和尺寸

本研究中所采用的PVC防水卷材试件的形状为哑铃型,其尺寸如图2所示。

1.4.2 PVC防水卷材的弹性模量

PVC防水卷材在两端固定条件下产生应力松弛,为了解析应力松弛模型,要测得PVC防水卷材的弹性模量,而PVC防水卷材的弹性模量与温度有关。因此,本研究在试验探讨PVC防水卷材应力松弛的同时,对0℃、20℃、70℃下卷材的弹性模量进行了测定[12],其方法如下:1)在PVC防水卷材试件的两表面粘贴应变片用以测定应变值。2)将PVC防水卷材试件夹紧,通过扣件与拉力传感器相连,试验装置如图3所示。3)将上述装置置于温度模拟箱,分别控制温度为0℃、20℃、70℃。

加载速度(5 N/s)的控制和调节由装置右端部的扳手拧动进行,荷载和应变均由TDS-303数据采集仪记录。通过一定温度下应力与应变的关系计算PVC防水卷材的弹性模量。

1.4.3 PVC防水卷材的应力松弛

将PVC防水卷材试件用夹具夹牢,通过扣件与拉力传感器连接后,用Ф8的螺栓将其固定于底板上,并将拉力传感器连接到数据采集仪器上,设定每2.5 min读取数据。试验过程中试验装置呈竖直状态,同时应保证试件、传感器在同一竖直面内,初始拉伸率大小的控制与调节通过扳手进行(图4)。PVC防水卷材试件上有两条25 mm的标距线,在快速拉伸过程中,通过标尺控制标距线的长度,依次拉伸到满足初始拉伸率为卷材断裂伸长率的5%、20%、30%、50%、60%要求的长度。

2 结果与讨论

2.1 各温度下的弹性模量

各温度条件下PVC防水卷材应力与应变的关系曲线如图5所示,具有良好的直线关系。经线性拟合可得出近似公式,由此可获得PVC防水卷材在20℃、0℃、70℃时的弹性模量分别为156 MPa、195MPa和108 MPa。随着温度的升高,PVC防水卷材的弹性模量随之降低。

2.2 各温度下PVC防水卷材的应力松弛特性[13]

2.2.1 20℃时的应力松弛

以某时刻的应力值和初始应力值的差值与初始应力值之比定义为应力损失率。从图6可知,在20℃的应力松弛试验中,随着时间的增加(在12 h内),应力的损失大且快,特别是加载前期。通过图6中应力损失率与时间的关系可知,随着初始拉伸率的增大,应力损失率依次增大,在应力松弛基本完成后的应力损失率大致从54%增加到72%。

2.2.2 0℃时的应力松弛

从图7可知,在0℃的应力松弛试验中,在前期非常短的时间(大致2 min)内,PVC防水卷材应力的损失很大,几乎下降了接近一半。之后卷材的应力随时间的损失率下降非常小,应力松弛基本收敛成直线。与20℃时的情形相同,随初始拉伸率的增大,PVC防水卷材的应力损失率加大,但差距有所减小。

2.2.3 70℃时的应力松弛

从图8可知,在70℃的应力松弛试验中,随着时间的增加(在8 h内),特别是加载前期,应力的损失大且快。通过图8中应力损失率与时间的关系可知,当初始拉伸率为5%时,PVC防水卷材应力的损失率比较小,约70%。但是随着初始拉伸率从20%增大到60%,卷材的应力损失率增大到约90%。当初始拉伸率超过20%以后,初始拉伸率对应力松弛几乎无影响,其应力松弛曲线基本上重叠。

2.3 不同温度下应力松弛的比较

由图6—8可以发现,无论何种初始拉伸率,0℃时应力松弛(损失)的速度最大,其次依次分别是70℃、20℃;而70℃的应力松弛(损失)率远大于0℃和20℃。当初始拉伸率较小时,0℃和20℃的最终应力损失率较为接近,随着初始拉伸率的增大,20℃的应力损失率逐渐大于0℃的应力损失率。

以最终应力值和初始应力值的差值与初始应力值之比定义为最终应力损失率。从图9可以发现,随着温度的升高,PVC防水卷材的最终应力损失率也增大。其中,随着初始拉伸率的增大,0℃的最终应力损失率曲线缓慢下降,20℃的最终应力损失率曲线下降较快,而70℃的最终应力损失率曲线除初始拉伸率为5%外,其余各点基本水平。同时,比较3条曲线,可以发现,70℃时最终应力损失率最大,20℃次之,0℃最小。

3 结论

在本研究的试验范围内,针对PVC防水卷材的应力松弛特性,可得出如下结论:

1)自行设计了一种方便可靠的卷材应力松弛测定装置。

2)环境温度对PVC防水卷材的弹性模量影响显著,随着温度的增大,卷材的弹性模量减小。

3)无论在何种温度和初始拉伸率的情形下,PVC防水卷材均表现出快速的应力松弛特性,其应力损失率在数小时内呈现出收敛趋势。

4)随着初始拉伸率的增大,任意温度下卷材均表现出应力松弛速度加快、应力损失率加大的现象,但当温度高达70℃、初始拉伸率超过20%后,初始拉伸率对应力松弛速度、应力损失率的影响并不显著,几乎可以忽略。

5)随着温度的升高,卷材的最终应力损失率也增大,70℃时最大,20℃次之,0℃最小。

6)最终应力损失率与初始拉伸率的关系也受环境温度的影响,0℃时的关系曲线缓慢下降,20℃时的曲线下降较快,而70℃时的曲线开始下降更快,但很快收敛,基本呈水平状态。

摘要：研究了PVC防水卷材在持续荷载作用下的应力松弛特性。自行设计了应力松弛试验装置和试验方法,研究了不同温度和不同初始拉伸率条件下,卷材的应力损失率和持荷时间的关系曲线。结果表明:PVC卷材表现出快速的应力松弛特性。随着初始拉伸率的增大,卷材的应力松弛速度加快、应力损失率加大;随着温度的升高,卷材的最终应力损失率也增大。

PVC防水系统 篇8

1 工艺生产过程

脱盐水站送来的脱盐水和分散剂贮槽来的分散剂分别加入各自的计量槽中,经计量加入反应釜中,冲入氮气,排除釜内的氧气(或采用真空泵对釜抽真空)。氮气加压(或抽真空)结束后,将VCM贮槽来的新鲜VC单体和回收VC单体(大约每釜1~M3)混合,经计量槽计量后加入釜中,同时加入有关助剂,启动釜搅拌进行冷搅,约30 min。冷搅结束后启动釜循环泵,开夹套热水阀,开始聚合釜升温,在釜温低于规定反应温度3~5度时,进入过渡过程,关热水阀,开冷水阀,通过调节冷水阀开度,平稳过渡到正常反应温度,进行聚合反应。当聚合反应持续进行到转化率为80%左右时,聚合釜压力下降0.1~0.2 MPa后,聚合反应结束,加入终止剂终止聚合反应。续搅5 min后,加入消泡剂准备出料。开出料阀,将浆料送到沉析槽,当釜压降到0.2~0.3 MPa进行加压出料。出料结束后开釜上回收阀,进行VC单体回收。浆料经过冲洗,过滤后,进行汽提和离心干燥处理后得到PVC成品。

2 控制系统概述

Delta V系统是由Emerson Process Management于1996年推出的,它充分利用了近年来在计算机技术、网络技术、数字通讯技术取得的成就。Delta V系统基于现场总线开发,并兼容了HART技术和传统的DCS功能,具有以下一些技术特点:

(1)开放的网络结构与OPC标准;

(2)基金会现场总线(FF)标准的数据结构;

(3)模块化结构设计;

(4)即插即用、自动识别系统硬件;

(5)冗余的控制网络、工作站及主控制卡件构成;

(6)强大的系统自诊断功能。

3 控制系统配置

1台主工程师站服务器,用于DCS的IO分配、自控功能组态、流程图绘制、历史趋势组态和记录存放、报表组态和生成、系统权限设置等,也可以实现操作员站的功能。

1台批量应用站服务器,用于实现批量控制功能。批量服务器运行先进控制算法,生成批量自控所需的各项控制目标参数,下发给DCS系统控制器,驱动执行机构调整输出,以实现批量自动控制功能。

8台操作员站,对工艺生产流程进行实时监控。操作员站根据工艺生产需要,进行了岗位分配,3台操作员站用于VCM生产岗位,另5台用于聚合生产岗位。

5对冗余控制器,实现过程控制运算功能。控制器接受所有I/O接口通道信号、实现相关控制功能,并完成控制网络的通讯调度功能;时间标签、报警和趋势记录等也在控制器中管理;控制策略完全由控制器执行。

1台A3针式打印机,用于打印报表、趋势图和工艺流程图。

冗余的过程控制网络,采用100MB高速以太网。Delta V网络连接设备包括以太网交换机和控制网络电缆。交换机采用冗余配置,用于连接Delta V网络上的各个系统节点;每个工作站和控制器节点都有独立的冗余物理连接到交换机上。

4 系统应用情况介绍

Delta V系统为不能中断的关键过程控制应用提供了控制器冗余。在系统中加入副控制器使其在备用方式下等待,并映象主控制器的操作。出现故障时,备用控制器就会无扰动地切换为主控制器而不中断过程操作,同时向用户发出控制器切换信息。

Delta V系统具有两级分层网络结构,将过程实时监测、控制数据与共享数据信息分开,分别使用不同层次的网络,合理分配数据传输渠道。另外,打印共享或与第三方设备实现数据共享也单独采用PIN网来实现,不占用过程控制网络通道,有效地提高了通讯的效率,降低了系统的通讯负荷。

系统采用I/O模件来采集和输出实时数据,通过实时数据网络与控制器实现数据交换,以分散系统数据采集和运算功能。输入、输出模件均采用点点信号隔离技术。涉及控制、连锁的测点都用冗余模件来监测或输出。

Delta V系统Diagnostics软件提供了完善的系统自诊断功能,可对控制器故障、通讯网络故障、输入/输出信号异常、I/O模件故障、非法输入指令、冗余备份功能和软件Module组态等进行诊断;同时还可以诊断控制器运行负荷量、数据访问量等系统指标参数,方便系统运行维护和故障排除。

系统流程监控画面采用层次结构,方便操作人员快捷地调出任意流程画面:

第1级,总貌级,用于监控整个装置的工艺运行状况;

第2级,单元级,用于监控各装置的单个工艺单元的运行状况;

第3级,设备操作级,用于操作监控各工艺单元的设备运行。

联锁因果画面,直观的表述了联锁条件和联锁制动结果之间的关系,每个联锁条件都可以单独被旁路掉,也可以通过仿真来调试联锁逻辑的正确性。

所有的生产操作都通过调用操作面板Faceplate来实现。打开操作面板Faceplate,操作人员可以方便的调用该Module相关参数的实时趋势、历史趋势、Module组建软件窗口Control Studio,还可以切换画面到该Module所在的流程画面,也可以单独对这个Module的报警进行确认。或者通过操作面板Faceplate调用细目画面Detail,就可以查看或在线修改相关的报警限值、报警使能(高限报警、低限报警、高高限报警、低低限报警、正偏差报警、负偏差报警、Module故障报警等),仿真参数,回路PID整定,查看Module故障显示(信号输入/输出故障、参数引用故障、模式设置错误等)等。

Delta V系统提供标准窗口有:报警一览窗口、Module调用窗口、事件记录窗口、权限登录窗口等。

报警一览窗口显示了系统所有报警信息,包括报警产生的时间、Module位号、所属工艺工段号、所属控制器编号、Module描述、报警级别、报警描述等。可以根据需要来过滤报警,例如只显示某一控制器相关报警信息或某一Module的所有报警。所有限值报警都可以单独设置报警死区,维护人员还可以对单个报警进行使能/解除或抑制。

Delta V系统通过Module调用窗口,可以直接在对话框输入Module位号,直接调出该Module的操作面板Faceplate进行必要的操作,为我们提供了另一种设备操作或监控的捷径。所有切换打开过的画面或操作面板Faceplate,都可以选择性的被存储起来。最多可以存储各十张画面和面板。这样,常用的监控画面或面板就可以很方便的从存储窗口直接调用,非常方便。

Delta V系统提供两种趋势查看窗口:实时趋势和历史趋势,都可以从操作面板Faceplate上直接调用。在趋势画面上可以灵活地对趋势曲线进行卷动缩放,通过光标读取指定时刻的数据等。每个趋势窗口可以用8种不同颜色的标笔显示8组数据曲线;也可根据需要只显示其中的一组或几组数据曲线,但不影响其他数据的记录。

在趋势窗口中,操作人员可通过自定义条件查询任意时间段的趋势;还可以灵活地进行X方向、Y方向的放大与缩小,或改变趋势显示Y轴向的量程范围。对趋势窗口的组态非常方便灵活,只需该点的参数路径即可完成,操作人员可以自己组态趋势组对相关数据趋势进行比较。

事件记录窗口是Delta V系统所有操作指令、登录/退出系统、系统状态报警、软硬件故障报警等信息的载体,是系统运行状况查询的依据之一,也是操作人员生产监控的必需功能之一。查询时,可以通过单独定义报警类型、时间段、系统登录帐号、控制器编号、Module区域名等条件来过滤事件记录,简单快捷地查询相关事件信息。所有的事件记录还可以被导出系统,作为文本文件存储在磁盘媒介上。

5 结语

该Delta V系统自PVC生产装置正式投入生产以来,系统运行稳定,自控效果良好,功能强大,易于操作和维护,可靠性高,提高了工艺生产效率,也为企业带来了可观的效益。

参考文献

[1]魏庆福.当前工业控制机技术的几个热点问题.工业控制计算机.

[2]Gary Mintchell.建立可靠的自动化系统,中国工控网.