《防水卷材专用沥青》.docx
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《防水卷材专用沥青》
《防水卷材专用沥青》
编制说明
二零二一年一月
T/CBMFXXXX-202X《防水卷材专用沥青》
中国建材联合会团体标准编制说明
1 标准编制工作简况
1.1 任务来源
根据中国建筑材料联合会《关于下达2019年第四批协会标准制定计划的通知》(中建材联标发﹝2019﹞106号)的要求,由奥来国信(北京)检测技术有限责任公司、中石油燃料油有限责任公司研究院共同负责起草计划号2019-50-xbjh协会标准《防水卷材专用沥青》。
1.2 起草单位
本标准由奥来国信(北京)检测技术有限责任公司、中石油燃料油有限责任公司研究院公司共同起草。
1.3 协助单位
北京市建国伟业防水材料有限公司、北京远大洪雨防水材料有限责任公司、中油佳汇防水科技股份有限公司、新京喜(唐山)建材有限公司、卓宝科技防水公司。
1.4 任务分工
本次标准起草单位任务分工见下表1。
表1标准编制起草单位任务分工明细
起草单位及协助单位
起草人
承担主要工作
奥来国信(北京)检测技术有限责任公司
檀春丽
负责标准的全面协调工作,把握标准工作的整体进度及方向
张弛
负责验证试验及文本编制工作计划安排及技术支持
赵世刚
常晓磊
负责验证试验及标准文本编制工作
中石油燃料油有限责任公司研究院
毛三鹏
郑贵涛
负责验证试验工作
北京市建国伟业防水材料有限公司
翟亚兵
提供验证样品
北京远大洪雨防水材料有限责任公司
孙彦伟
提供验证样品
中油佳汇防水科技股份有限公司
曾新龙
提供验证样品
新京喜(唐山)建材有限公司
徐立
提供验证样品
卓宝科技防水公司
李清宇
提供验证样品
2 市场调研
2.1 发展历史
防水卷材是防水工程中主要的建筑材料,沥青以其良好的粘结性、塑性、耐腐蚀性及憎水性等特点成为沥青基防水卷材的主要生产原料。
20世纪50、60年代,我国大量使用的防水材料中以沥青纸胎油毡为主,其原理与防水卷材极为相似,所使用的沥青原料主要为60#-100#及10#沥青。
20世纪80、90年代,聚合物改性沥青防水卷材开始在我国出现,所使用的沥青原料主要是由10#、70#、90#沥青及软组分以不同比例调和而成的。
如今,随着防水行业对材料品质要求的提升,沥青质量也得到了巨大的改善,其耐高低温,耐老化,耐腐蚀等性能都得到了优化,使得防水卷材的各项性能都有了质的飞跃。
2.2 市场应用情况
由于防水卷材一般在住宅、民用建筑等领域广泛应用,所以防水卷材用沥青市场与房屋建设情况密切相关。
从应用领域来看,防水卷材用沥青47.5%应用于住宅,17.5%应用于民用建筑,25.0%应用于基建相关的大型公共建筑、公共交通、水利等工程,10%应用于工业投资相关的建筑。
就其使用部位而言,36%分布在屋面,32%分布在地下,4.5%分布在隧道、27.5分布于路面、桥面、厨卫阳台等其它部位。
国家统计局数据显示,2019年全国沥青和改性沥青防水卷材产量达到了18.5亿平方米,同比增长22.6%,增速比上年提高18.3个百分点。
2019年,规模以上建筑防水材料企业有653家,营业收入990.4亿元,同比增长12.2%,利润总额65.8亿元,同比增长15.4%,销售利润率6.6%,比上年增加0.2个百分点。
防水卷材用沥青的成本在所有原材料中占比是最高的,达到了27%,以防水卷材产量估算,2019年防水卷材用沥青累计消费量约为300万吨,并且保持高速增长趋势。
3 标准制定的必要性及意义
沥青是改性沥青类防水卷材的主要生产原料,其质量的优劣在很大程度上决定了成品卷材的耐高温、耐低温、粘结等各项性能,是影响沥青基防水卷材与防水工程质量的重要因素。
目前,控制防水卷材用沥青质量主要是依据JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》和NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》两部标准,其中JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》标准已执行了将近7年,对保证防水卷材用沥青的质量发挥了积极的作用,但该标准中未对沥青四组分做出指标要求,只规定了改性沥青卷材宜选用沥青质和饱和分含量相对高的沥青原料,自粘改性沥青卷材宜选用胶质和芳香分含量相对高的沥青原料。
此规定虽然给标准的使用者指明了方向,但在实际的使用过程中还是会引起争议。
而NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》标准所针对的产品范围较大,且技术指标中没有规定沥青四组分、密度两个重要参数的指标值,在用来控制防水卷材用沥青质量时,标准的使用者无法准确的定位其指标要求。
《防水卷材专用沥青》标准中不但包含了沥青的闪点、蜡含量、脆点、密度、蒸发损失、沥青组分、针入度、软化点、延度九个参数,此外还对沥青组分的技术指标做出了规定,为标准的使用者明确了沥青质量的控制方向及标准线,使沥青的生产和使用企业都有据可依。
另外,目前防水卷材生产企业使用的沥青均需再次加工,由于沥青是石油在炼油厂进行提炼后剩余的残渣,所以,其中基本不含油,而生产防水卷材用的沥青中恰恰需要基础油来调和沥青的各项性能指标,所以就需要再次添加环烷油,如此便会造成油先被提炼出来,再被加进去的情况,这种冗余的流程造成的资源浪费,严重不符合国家提倡的节能减排理念。
本标准的目的就是让生产企业用到高品质的、无需再次加工的沥青,减少生产过程的用能,响应国家节能环保的号召。
因此,制定《防水卷材专用沥青》标准是十分必要的。
4 主要工作过程
2019年9月9日第四批协会标准计划下达后,主编单位奥来国信(北京)检测技术有限责任公司、中石油燃料油有限责任公司研究院联合开展对《防水卷材专用沥青》标准编制的前期调研,收集国内外相关市场及标准资料,确定工作进度计划,形成标准编制大纲,同时向行业内发出标准编制邀请函,筹建标准编制工作小组。
2019年9月24日上午在北京市四季御园国际大酒店三楼第四会议室召开了标准第一次工作会。
来自奥来国信(北京)检测技术有限责任公司、中石油燃料油有限责任公司研究院、中国石油大学、武汉理工大学、北京建筑大学、北京城建科技促进会、苏州防水科学研究院、潍坊市宇虹防水材料(集团)有限公司、建国伟业防水科技望都有限公司、衡水中铁建公司、黑龙江省金盛伟业防水科技有限责任公司、四川宏源防水公司、新京喜(唐山)建材有限公司、北京久申防水材料有公司、卓宝科技防水公司、潍坊市宇虹防水材料(集团)有限公司、北京建筑材料科学研究院、辽宁大禹防水科技发展有限公司、上海源正科技有限责任公司、科顺防水科技股份有限公司的40余名代表出席了本次会议。
会上,各位专家领导对标准大纲进行了充分的讨论并形成了标准草案,同时形成了标准编制组,明确了标准编制的分工,制定了下一步的工作计划。
2020年6月11日下午,在北京建筑材料检验研究院有限公司金隅科技大厦会议室召开了第二次工作会。
来自奥来国信(北京)检测技术有限责任公司、中石油燃料油有限责任公司研究院、北京建筑材料检验研究院、卓宝科技防水公司、中油佳汇防水科技股份有限公司、新京喜(唐山)建材有限公司、北京世纪洪雨科技有限公司、北京远大洪雨防水材料有限责任公司、北京市建国伟业防水材料有限公司的代表共20余人参加了此次会议。
会上,各位专家领导共同对标准草案进行了分析探讨,根据沥青用途将产品类别重新进行了划分,将原来的WCA60-60、WCA60-80、WCA60-100、WCA60-120、WCA60-140五类更改为用于改性沥青防水卷材及自粘改性沥青防水卷材两类,同时根据防水卷材的性能需求将部分关联性不强及功能重复的参数删除,增加了沥青四组分验证试验。
第二次工作会议后,编制组开始征集样品,在各参编企业的大力支持下,从2020年6月12日到2020年7月13日共收集到来自北京市建国伟业防水材料有限公司、北京远大洪雨防水材料有限责任公司、中油佳汇防水科技股份有限公司、新京喜(唐山)建材有限公司、卓宝科技防水公司五个单位提供的验证试验样品共16组,涉及有SBS(I)、SBS(II)、自粘(I)、自粘(II)、湿铺五种类型。
2020年6月23日下午通过电话连线的方式召开了编制组内部讨论会议,来自奥来国信(北京)检测技术有限责任公司、中石油燃料油有限责任公司研究院、武汉理工大学共9人参加了会议,会议决定由中石油燃料油有限责任公司研究院进行脆性温度及四组分验证试验,由奥来国信进行针入度、软化点、延度、闪点、蜡含量、密度、低温柔性、粘附性、蒸发损失验证试验。
同时确定由中石油燃料油有限责任公司研究院采用色谱柱法、武汉理工大学采用棒状色谱仪法,中国石化石油研究院采用最新研究设备分别进行四组分验证试验,验证数据进行三方比对,由武汉理工大学确定试验方案。
2020年6月14日-2020年7月13日,由奥来国信(北京)检测技术有限责任公司将样品分成两份,其中一份交由中石油燃料油有限责任公司研究院进行四组分及脆点温度验证试验,其余样品自留进行针入度、软化点、延度、闪点、蜡含量、密度、低温柔性、粘附性、蒸发损失验证试验。
2020年8月24日,除卓宝提供的三组样品未完成脆点和四组分验证试验外,其余验证试验全部完成,结合中石油燃料油有限责任公司研究院提供的脆点及四组分试验数据,奥来国信(北京)检测技术有限责任公司对数据进行了汇总。
2020年10月30日上午,在中石油燃料油有限责任公司研究院会议室再次召开了编制组内部标准讨论会议,来自奥来国信(北京)检测技术有限责任公司、中石油燃料油有限责任公司研究院、武汉理工大学共9人参加了会议,其中武汉理工大学余剑英教授通过电话连线的方式参与了本次会议。
会议结合验证试验数据及经验理论确定了四组分技术指标,根据已检测产品性能确定了最终需保留、增加参数,并将原定的两种产品型号合并为一种,标准中不再对其进行区分。
同时,决定由中石油燃料油有限责任公司研究院对沥青四组分、密度、脆点、闪点、蒸发损失、进行补充验证试验,由奥来国信(北京)检测技术有限责任公司进行蜡含量、粘附性进行补充验证试验。
2020年12月底完成样品的补充验证检验工作,进一步修改了文本的内容,形成了征求意见稿。
2020年12月31日在奥来国信(北京)检测技术有限责任公司组织编制组成员及行业专家进行线上视频会议。
会上,专家们对标准文本(征求意见稿)和编制说明进行了全面细致地讨论,对其提出了修改意见与建议,并对下一步标准制定相关工作进行了安排。
具体内容如下:
(1)会上确定了标准选用的名称及英文翻译将“sheets”更改为“membranes”;
(2)将标准中范围的内容描述“本标准适用于以石油为原料,经适当工艺生产并用于制作防水卷材的专用沥青”改为“本标准适用于以石油为原料生产的防水卷材专用沥青”;
(3)对产品按照针入度范围进行了分类;
(4)删除了“粘附性”,对部分技术要求进行了修改;
(5)将蜡含量试验引用方法的描述进行了精简,对针入度试验所用仪器进行了明确;
(6)将批组及出厂检测参数进行了修改;
(7)对包装要求进行了更改;
(8)主编单位尽快根据所提意见与建议对相关内容进行修改,最终形成标准征求意见稿,并于2021年2月在网上公开征求意见,3月份送审。
5 标准编制原则和主要内容
5.1 标准制定原则
根据GB/T1.1-2020给出的原则编写。
标准的编制过程中,遵从积极采用国内外先进标准原则、技术创新原则、与其他标准协调性原则、标准文本规范性适用性原则、突出产品技术性原则。
编制小组查阅了大量的国内外相关标准,在现有标准的基础上,针对防水卷材专用沥青的特点,结合验证试验结果,制定出体现该类产品的技术指标。
5.2 标准的主要内容说明
范围
本文件共分为7个章节,分别为范围、规范性引用文件、分类与标记、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本文件适用于以石油为原料生产的防水卷材专用沥青,无需进行二次调和,经改性后可直接用于防水卷材的生产,按照本文件技术指标,可严格控制防水卷材用沥青的品质,为防水卷材质量提供保障。
规范性引用文件
本文件主要参考和引用标准均为现行的试验方法。
分类
产品按针入度范围分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型,主要是为了便于卷材生产企业在不同季节、不同温度条件下选择合适的产品,以满足使用需求。
技术要求
为了保证质量控制参数设置科学、合理,技术指标具有先进性,编制组对防水卷材专用沥青涉及到的相关的产品标准进行了整理,对相关的试验方法和技术指标进行了比对分析。
选用的标准汇总见表2。
表2产品相关标准
序号
相关标准
1
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
2
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
下面分别对不同项目技术指标要求的确定进行分析。
闪点
相关标准中对闪点的技术要求见表3
表3相关标准闪点的技术要求
相关标准
闪点技术要求,℃
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
≥230
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
F10-F300≥230
F400≥200
综合比较表3中相关标准设定的技术要求,本产品设定闪点技术指标为≥230℃。
闪点与生产温度及安全有关,太低容易在沥青改性过程引起火灾等问题,为保证安全生产,标准将闪点作为一项技术要求列入其中。
经与行业专家、生产企业技术人员沟通讨论,230℃能够保证安全生产,所以确定闪点应≥230℃。
蜡含量
相关标准中对蜡含量的技术要求见表4。
表4相关标准蜡含量的技术要求
相关标准
蜡含量技术要求,%
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
≤4.5
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
≤4.5
蜡是沥青中需要引起重视的成分,它在低温下结晶析出后分散在沥青中,减少沥青分子之间的紧密程度,使沥青的低温延展能力明显降低;另外,蜡还会随着温度升高融化,使沥青的粘度降低,加大沥青的温度敏感性。
蜡能使卷材的剥离性能降低,影响卷材的粘结性能,需从严控制其含量。
综合表4中相关标准设定的技术指标,及验证试验情况,确定蜡含量≤3.5%。
脆点
脆点在相关标准中未做要求,设置该参数的主要目的是为了控制沥青的低温性能。
脆点能够反应沥青的低温性质,即沥青发生脆裂的温度,对卷材的低温性能有很大影响。
本次验证试验共检测15组样品的脆点温度,检测结果在-18℃~-30℃之间,为保证使用在卷材上之后低温柔性可满足使用要求,所以确定本产品脆点≤-20℃,验证试验的样品合格率为87%。
密度
相关标准中对密度的技术要求见表5。
表5相关标准密度的技术要求
相关标准
密度技术要求,g/cm³
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
≤1.08
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
无要求
沥青密度的大小与产品配比及最终防水卷材的单位面积质量和厚度有关,有必要控制。
表5中,JC/T2218-2017标准中规定密度≤1.08g/cm³,但本次18组验证试验中,密度最大值为1.03g/cm³,密度过大会使卷材生产企业的生产成本增加,经编制组讨论,确定密度指标要求≤1.03g/cm³。
蒸发损失
相关标准中对蒸发损失的技术要求见表6。
表6相关标准蒸发损失的技术要求
相关标准
型号
蒸发损失技术要求,%
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
I型
无要求
II型
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
F10
≤1.0
F40
F80
F150
F300
≤3.0
F400
蒸发损失可以表征沥青在高温下和空气接触后的抗氧化、抗热老化能力的性质,从而预测沥青的稳定性,如果蒸发损失过大,说明在加热沥青时其原有组分有所改变,导致其使用性能劣化,同时挥发物会对环境造成污染,所以应该严格控制。
本产品是在基质沥青中保留了更多油分的沥青,轻质油分含量会比NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》标准中F10、F40、F80、F150高,所以蒸发损失指标与F300、F400一致。
沥青组分
相关标准中沥青组分的技术要求见表7。
表7相关标准沥青组分的技术要求
相关标准
沥青组分技术要求,%
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
报告
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
无要求
沥青中各组分的多少与沥青的技术性质有直接关系,从而可以影响卷材的使用性能,应该对各组分含量做出具体规定。
沥青质是不溶于正庚烷而溶于苯的黑褐色无定形固体物,约占沥青质量的5.0%-12.0%。
沥青质和沥青的热稳定性、流变性和黏滞性有很大关系,其含量不宜太高也不宜太低,沥青质含量过低会引起沥青改性后发生离析,含量过高会引起分层,从实际的使用经验来看,沥青质含量在5.0%-12.0%之间是最容易改性的,所以结合验证试验情况确定沥青质含量指标值为5.0%-12.0%。
胶质是能够溶于正庚烷深棕色固体或半固体,有很强的极性,影响沥青中沥青质的分散效果,突出的特征是具有很强的粘附力。
胶质和沥青质之间的比例决定了沥青的胶体结构类型,其含量越高,对沥青的粘附性越有利,所以结合验证试验情况确定胶质含量指标≥20.0%。
芳香分是由沥青中分子量最低的环烷芳香化合物组成黏稠装液体,呈深棕色,对其他高分子烃类物质有较强的溶解能力。
饱和分是由直链和支链饱和烃、烷基烃和一些烷基芳香烃组成,是非极性稠状油类,色较浅。
芳香分和饱和分通常被称为油分。
油分含量的高低决定了沥青低温性能的好坏,通常芳香分的含量约为30.0%-55.0%之间,饱和分含量约为15.0%-25.0%左右,结合验证试验数据确定两者含量加和应≥60.0%。
针入度
相关标准中针入度的技术要求见表8。
表8相关标准针入度的技术要求
相关标准
型号
针入度技术要求,1/10mm
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
I型
25-120
II型
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
F10
0-20
F40
20-60
F80
60-100
F150
100-200
F300
200-400
F400(0℃)
180-250
针入度是表征沥青条件黏度的一项指标,同时也是我国作为沥青标号划分的依据。
通过针入度试验,可以初步判断沥青基本性能是否满足使用要求。
不同标准根据产品特点将其作为型号划分依据。
为了便于需求方在不同季节不同温度条件下选择合适的产品,编制组决定将产品按照针入度范围为(100-200)1/10mm、(200-300)1/10mm、300(1/10mm)以上分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三个型号,方便卷材生产企业根据需求选择。
软化点
相关标准中软化点的技术要求见表9。
表9相关标准软化点的技术要求
相关标准
型号
软化点技术要求,℃
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
I型
≥43
II型
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
F10
≥60
F40
≥46
F80
≥40
F150
≥35
F300
≥32
F400
无要求
软化点的高低反映了沥青在一定温度条件下所呈现的物理状态,所以软化点高的沥青,说明该沥青在温度较高的条件下,软化变形的程度低。
其指标值的确定主要是根据针入度范围及验证试验情况进行,本文件根据三个型号的针入度范围确定为I型≥35℃、II型≥30℃、III型≥25℃。
延度
相关标准中延度的技术要求见表10。
表10相关标准延度的技术要求
相关标准
型号
延度技术要求,cm
JC/T2218-2014《防水卷材沥青技术要求》
I型
≥10
II型
≥50
NB/SH/T0981-2019《防水材料用沥青》
F10
无要求
F40
F80
F150
F300
F400
沥青的延度是指当其受到外力的拉伸作用时所能承受的塑性变形的总能力,是表示沥青内部凝聚力的一种量度。
延度的大小与沥青质、胶质含量相关性很大,作为防水卷材专用沥青,延度值越大越好,但沥青在加入改性剂后,延度值会发生很大变化,且验证试验样品的延度值分布很宽,所以将其列为分类项目,指标值由供需双方商定选用。
试验方法
闪点
参照GB267或GB/T3536两种方法之一进行测定,但仲裁时选用GB/T267进行,为了与闪火形成视觉反差,便于观察闪点,特建议防护屏内部涂成黑色,由于在闪点的测定过程中,点火次数少,油蒸汽和空气的混合物浓度会因没有消耗而变大,更容易达到闪点,使测定结果偏低,所以再次强调闪点与初始点火温度相差至少18℃。
蜡含量
按SH/T0425进行,引用现行方法标准。
脆点
按GB/T4510进行,引用现行方法标准。
密度
参照GB/T8928进行,为了保证结果的精确、可靠,特要求天平感量为0.0001g。
蒸发损失
按GB/T11964进行,引用现行方法标准。
沥青组分
按SH/T0509进行,引用现行方法标准。
针入度
参照GB/T4509进行,考虑到目前有的试验室仍然在使用无自动计时功能的针入度仪,会因为计时问题影响试验结果的准确性,所以要求采用能够自动计时的针入度仪进行测定。
软化点
参照GB/T4507进行,由于加热时间过长会使沥青老化,影响其软化点,所以强调样品在制样过程中,加热时间应在不影响样品性质和在保证样品充分流动的基础上尽量短。
延度
参照GB/T4508进行,由于验证试验中延度值分布范围宽,试验结果太大也会超过设备量程,不能真实反应其性能,所以要求用户可根据产品类别采用10℃或15℃测定其延度值。
6 主要验证试验分析
我们收集了5家卷材生产企业和1家沥青生产企业提供的共18个样品,对其进行验证试验,样品顺序编号为1-18,其中17、18两个样品是由沥青生产企业提供,其它样品均为正在用于生产不同类型防水卷材的调和沥青。
验证试验项目共9个,分别为:
闪点、蜡含量、脆点、密度、蒸发损失、沥青组分、针入度、软化点、延度。
其中奥来国信(北京)检测技术有限制责任公司进行闪点、蜡含量、密度、蒸发损失、针入度、软化点、延度试验,中石油燃料油有限责任公司研究院进行沥青组分及脆点验证试验。
以下是验证试验的数据及分析情况:
6.1 闪点
闪点验证试验结果见表11。
表11闪点验证试验结果
样品编号
技术指标(℃)
试验结果(℃)
1
≥230
264
2
≥230
265
3
≥230
250
4
≥230
259
5
≥230
265
6
≥230
256
7
≥230
262
8
≥230
262
9
≥230
259
10
≥230
287
11
≥230
265
12
≥230
269
13
≥230
262
14
≥230
240
15
≥230
265
16
≥230
240
17
≥230
277
18
≥230
230
从表11可以看出,当指标值设置为230℃时,18个样品均可以满足要求,合格率为100%,因为,本次验证试验样品中,89%为卷材生产企业正在使用的调和沥青,能够满足指标要求在情理之中,经编制组与生产企业沟通,230℃可以满足安全生产需要。
6.2 蜡含量
蜡含量验证试验结果见表12。
表12蜡含量验证试验结果
样品编号
技术指标(%)
试验结果(%)
1
≤3.5
2.58
2
≤3.5
2.26
3
≤3.5
2.83
4
≤3.5
2.22
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- 防水卷材专用沥青 防水 卷材 专用 沥青