1、評價目的
* 在冬季，防水材料的低溫性能直接影響其使用性能。當(dāng)溫度下降時，材料的脆性增強(qiáng)，在收縮變形時會導(dǎo)致斷裂，并且材料的過硬也會增加施工的難度，所以要對材料的低溫性能加以研究。防水材料的低溫性能與其它一些性能有密切，列如瀝青類防水材料，其低溫性能與針入度、延度等有關(guān)。而從防水層的使用性能考慮，主要關(guān)心防水層的低溫柔性。
* 防水涂料的低溫柔性是涂膜在低溫條件下受力時的流變性能和受力時抵抗破壞的能力。防水卷材的低溫柔性是反映防水卷材在低溫條件下開裂和抵抗基層開裂的能力或保持伸長的能力。低溫柔性是防水材料的感溫性指標(biāo)之一，也是在卷曲變形條件下抗裂性能的指標(biāo)。由于瀝青卷材感溫性很強(qiáng)，在低溫下彎曲時易脆裂。在使用過程中，特別是冬季或寒冷地區(qū)施工時，卷材的柔度直接影響到施工鋪設(shè)和貯存運(yùn)輸過程中是否會產(chǎn)生裂紋，是否會破會卷材的防水性能。
* 因此，檢驗(yàn)防水層寒冷氣候條件下的使用性能是否滿足要求，是對防水材料和防水層低溫性能評價的主要目的，評價指標(biāo)為低溫柔性（柔度）。
2、防水層在使用階段的低溫環(huán)境
* 由前面對裸露防水層和瀝青面層下防水層溫度隨氣候的變化規(guī)律分析可知，在高溫天氣下，隨氣溫的升高，防水層與氣溫的溫差增大，而隨氣溫的降低，防水層與氣溫的溫差減小，其中，裸露防水層的zui低溫度基本等于zui低氣溫，瀝青面層下防水層zui低溫略高于zui低氣溫，這一規(guī)律可以從英國TRL實(shí)驗(yàn)室的實(shí)測數(shù)據(jù)得到驗(yàn)證。
* 裸露防水層和瀝青面層下防水層溫度隨氣溫的變化規(guī)律分析可知，在氣溫高于3℃時，隨氣溫的下降，裸露防水層和5cm面層下防水層溫度趨同于氣溫，10cm和15cm面層下防水層溫度下降曲線在8～12℃之間與氣溫下降曲線交叉，交叉點(diǎn)防水層溫度下降速率明顯小于氣溫的下降速率。
* 低溫情況暴露防水層和瀝青面層下防水層隨氣溫變化的數(shù)據(jù)可知，在zui低氣溫接近-10℃時，裸露防水層溫度基本上等同于氣溫，而5cm和10cm瀝青面層下防水層溫度分別高于氣溫約2℃和6℃；在低溫情況下，隨瀝青面層厚度的變厚，面層下防水層溫度隨氣溫變化的波動明顯減小。
3、常見防水材料低溫柔度的試驗(yàn)與評價
* 試驗(yàn)方法，參照建筑屋面防水低溫柔度的試驗(yàn)方法，以試件繞規(guī)定尺寸的圓棒而不開裂或斷裂的zui低溫度表示防水材料的低溫柔度。
主要儀器：￠10mm金屬棒或￠15mm的金屬柔度彎板；環(huán)境箱：-30℃～20℃，精度為0.5℃。柔度試件尺寸：卷材為150mm×25mm，涂膜為80mm×25mm，每組3塊。
試驗(yàn)步驟：將試件和金屬棒（或金屬彎板）同時放在已達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)溫度的環(huán)境箱內(nèi)，2h后，將試件繞金屬棒在3s內(nèi)均衡彎曲180°，用肉眼觀察試件有無裂紋。
* 試驗(yàn)結(jié)果顯示，APP改性瀝青卷材的柔度在-20℃時出現(xiàn)了顯著變化，而橡膠瀝青和涂膜類材料的性能則基本不受低溫的影響，在-20℃仍可以彎曲自如。由于APP改性瀝青卷材與涂膜“一布四涂”的胎體都是無紡聚酯胎，兩者低溫柔性的差異說明材料的低溫性能與加強(qiáng)胎體無關(guān)，主要取決于胎體外浸漬的改性瀝青的性能。APP改性瀝青卷材采用APP改性，其與瀝青有很好的相容性，主要用來改善瀝青的高溫穩(wěn)定性；防水涂料中摻加的是氯丁橡膠改性乳化化瀝青，自粘卷材的組成瀝青也是橡膠類改性瀝青，兩種改性劑的作用都是改善瀝青的低溫性能，提高瀝青的低溫抗裂性，因此這兩類材料的低溫性能要優(yōu)于APP改性瀝青卷材。在防水材料的使用過程中，如果外界環(huán)境的溫度過低，APP改性瀝青卷材就有可能出現(xiàn)僵硬、開裂的現(xiàn)象，特別是位于欄桿或路緣石處的卷材通常90°彎折狀態(tài)，開裂的可能性大，將對整體防水功效造成威脅，所以對我國寒冷地區(qū)建議在需要材料打彎的位置用涂膜類材料代替或采用橡膠改性瀝青卷材，如果需要使用APP改性瀝青卷材，一定要在打彎處采取加強(qiáng)措施。
4、指標(biāo)分析
* 瀝青類防水材料的低溫柔性與材料中聚合物瀝青針入度有關(guān)，針入度是聚合物瀝青的條件粘度。針入度越大，防水材料的低溫性能越好；反之，針入度越小，防水材料的低溫性能就越差。然而，防水材料通常需加入一定數(shù)量的填料，以改善其高低溫性能，提高防水層的強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本。因此，很難找出一種聚合物瀝青針入度與防水材料低溫柔性的定量關(guān)系。但是，一般來講，延度越大的聚合物瀝青，采用其生產(chǎn)的防水材料的低溫柔性越好。聚合物瀝青的延度與其涂蓋材料的柔度關(guān)系需作進(jìn)一步的研究。
* 瀝青防水材料的特點(diǎn)是有自愈能力，耐老化，成本低，這是任何高分子防水材料所不能相媲美的。如果防水卷材的瀝青含量低，防水層太薄，開裂后的自愈能力就差。過分強(qiáng)調(diào)低溫柔度，就可能造成低沸點(diǎn)的材料用量增大，瀝青用量少。低沸點(diǎn)材料的揮發(fā)，將會造成防水卷材的防水能力變差。為此，對瀝青防水卷材應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是瀝青含量，防水卷材的厚度和防水層的厚度，提高抗基層開裂能力和自愈能力。
* 防水材料的低溫柔度指標(biāo)主要取決于使用過程中材料溫度的極限值，它與當(dāng)?shù)貧鉁氐膠ui低值和瀝青鋪裝層厚度有關(guān)。我國幅員遼闊，各地氣候特征迥異，尤其是冬季，南北地區(qū)極限溫度相差很大，如果按照全國的平均氣溫來確定低溫指標(biāo)，未免造成某些寒冷地區(qū)材料性能不能滿足要求，而在熱帶地區(qū)則導(dǎo)致材料性能的浪費(fèi)，因此有必要對我國冬季氣候進(jìn)行分區(qū)，在針對各區(qū)域不同的特點(diǎn)提出防水材料的低溫性能指標(biāo)。
* 參照我國瀝青材料路用性能的氣候分區(qū)，以年zui低氣溫劃為標(biāo)準(zhǔn)，將我國劃分為嚴(yán)寒區(qū)、寒區(qū)、冷區(qū)、溫區(qū)，具體劃分方法：
1、冬嚴(yán)寒區(qū)：<-37.0℃
2、冬寒區(qū)：-37.0℃～-21.5℃
3、冬冷區(qū)：-21.5℃～-9.0℃
4、冬溫區(qū)：>-9.0℃
* 根據(jù)對裸露防水層和瀝青面層下防水層溫度隨氣溫的變化規(guī)律分析可知，防水層在低溫環(huán)境下的溫度與氣溫和瀝青面層厚度有關(guān)，因此，防水材料的低溫柔性指標(biāo)的確定應(yīng)與氣溫和瀝青面層厚度相對應(yīng)。對于在不同氣候區(qū)域和瀝青面層厚度下使用的防水材料來說，其低溫柔性必須保證在年zui低氣溫時不同面層厚度下材料不開裂，因此參照低溫環(huán)境不同面層厚度下防水層的溫度，可以規(guī)定防水材料低溫柔度指標(biāo)。在極限溫度較低的地區(qū)，建議采用低溫性能略好的彈性體防水卷材或考慮使用防水涂料。