CN102219440B - 用于面板封闭层的改性沥青玛蹄脂及其制备、应用方法 - Google Patents

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本发明公开了一种应用在水利水电工程领域的改性沥青玛蹄脂，并提供该改性沥青玛蹄脂的制备方法和应用方法。本发明的改性沥青玛蹄脂以改性沥青为基质、碱性岩石磨成的矿粉为填料，填料的加入量为40％～70％，其制备方法为分别将改性沥青基质和矿粉加热再拌合均匀即得。使用时，将制得的改性沥青玛蹄脂加热至180℃～200℃，同时将需要施工的沥青混凝土的表面清理干净后再进行涂刷施工。本发明的改性沥青玛蹄脂的抗老化、抗高温斜坡流淌的能力、抗低温开裂能力大幅提高，且在冰冻作用下和防渗层沥青混凝土粘接良好。本发明提供的施工方法，使得本发明的改性沥青玛蹄脂涂刷容易、厚度均匀、很少出现气泡、鼓包、针眼等缺陷。

Description

用于面板封闭层的改性沥青玛蹄脂及其制备、应用方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种用于水工沥青混凝土面板封闭层的改性沥青玛蹄脂，本发明还提供所述的改性沥青玛蹄脂的制备及应用方法。
背景技术
水工沥青混凝土防渗工程始于20世纪30年代初，在国内外的一些水库中曾有应用，特别是在抽水蓄能电站水库采用全库盆防渗时应用较多。我国国内于20世纪70年代开始将水工沥青混凝土用于土石坝防渗工程，20世纪90年代以前建成沥青混凝土防渗面板30余项，土石坝沥青混凝土心墙10余项。但由于沥青性能不过关及经济技术多方面的原因，建成后的沥青混凝土面板工程出现高温流淌、开裂漏水等，一度影响这一工程技术的应用与发展，1986年后国内采用这一防渗技术的工程项目很少。近几年，随着国内抽水蓄能电站的开发建设进入新的发展时期，不少工程选用了沥青混凝土面板的防渗型式，相继有天荒坪、张河湾、西龙池等一些抽水蓄能电站。
沥青玛蹄脂封闭层是沥青混凝土防渗面板最上层结构，位于其下的结构层依次是防渗层、排水层、整平胶结层。沥青玛蹄脂封闭层的功能是屏蔽紫外线、避免和减缓沥青混凝土防渗层在紫外线和氧气作用下老化，延长面板寿命，同时封闭防渗面层表面缺陷，提高面板的防渗性。由于直接承受太阳光辐射及温升影响，应用于抽水蓄能电站，还将承受温度、水压叠加荷载作用，其周期在冬季可达每天一次，存在着冻融应力疲劳问题。防止封闭层的夏季流淌、冬季开裂是沥青混凝土面板的关键性技术问题。考虑冬季可能存在的冰冻作用，封闭层与防渗层之间应有足够的粘接力，还应便于施工涂匀。
以往，在国内外的工程中封闭层材料有采用普通沥青制备的沥青玛蹄脂的，在寒冷和严寒地区存在低温冻断问题，采取直馏沥青或丙脱沥青与建筑沥青(氧化沥青)掺配使用的，也有使用乳化沥青或是在沥青玛蹄脂中加入橡胶、石棉等掺料改善性能的。掺配沥青通过提高软化点改善热稳定性，但同时脆点随之提高，沥青变脆，易老化龟裂，低温性能变差；乳化沥青施工较为方便，但在提高防渗性能、延缓老化、免受冰冻损坏方面较差；用橡胶粉以提高耐热性、低温性及适应变形性能，若为废橡胶粉则需脱硫再生才能收到预期效果；掺加石棉可以提高耐热和抗裂性能，但施工条件较差且不符合环保要求；若用植物纤维(木质素纤维)代替石棉以提高耐热及抗裂性能，虽环保，但施工性能和变形性能不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抗老化、抗高温斜坡流淌、抗低温开裂且在冰冻作用下和防渗层粘接良好、便于施工涂匀的改性沥青玛蹄脂，本发明的目的还在于提供所述改性沥青玛蹄脂的制备方法和应用方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的改性沥青玛蹄脂，包括改性沥青基质和填料，所述的填料为矿粉，所述的矿粉由碱性岩石磨制而成，所述矿粉的添加重量百分比为40％～70％。余量为所述的改性沥青基质。
优选的，所述的碱性岩石为灰岩或白云岩。
优选的，所述矿粉的添加量为40％～70％。
优选的，所述的改性沥青基质为SBS改性沥青，其性能指标要求为：
软化点55℃～110℃，
25℃针入度50～85(0.1mm)，
当量脆点-10℃～-45℃，
4℃延度(5cm/min)30～55cm，
25℃1h回弹率85～95cm，
塑性温度范围70～150℃。
优选的，所述的矿粉的性能指标要求为：
CaO含量大于50％，
视比重大于2.6g/cm3，
亲水系数小于1，
有机质含量浅于标准色，
含水率小于1％，
比表面积大于350m2/kg，
细度：0.6mm筛通过率100％，
0.15mm筛通过率大于90％，
0.075mm筛通过率大于75％。
本发明还提供所述的改性沥青玛蹄脂的制备方法，包括以下步骤：
将所述改性沥青基质脱水后加热至160℃，把所述矿粉加热到100℃烘干后按比例加入加热后的改性沥青中拌合均匀，即得所述的改性沥青玛蹄脂。
本发明还提供所述改性沥青玛蹄脂的应用方法，包括以下步骤：将所述的改性沥青玛蹄脂加热至180℃～200℃、同时将需要施工的沥青混凝土表面清理干净再进行涂刷施工。
本发明的有益效果如下：
本发明的改性沥青玛蹄脂用于水利水电工程防渗面板封闭层，首先可以大幅度提高封闭层沥青玛蹄脂抗老化、抗高温斜坡流淌的能力，避免面板发生高温流淌的现象。其次，可以大幅度提高沥青玛蹄脂抗低温开裂能力。而且本发明制备出的改性沥青玛蹄脂材料用于沥青混凝土面板坝封闭层，在冰冻作用下和防渗层沥青混凝土粘接良好。本发明提供的施工方法，使得本发明的改性沥青玛蹄脂涂刷容易、厚度均匀、很少出现气泡、鼓包、针眼等缺陷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。
本发明的改性沥青玛蹄脂的技术指标范围参见表1，由表1可以看出本发明的改性沥青玛蹄脂的软化点、斜坡流淌值都较高，这决定了本发明的改性沥青玛蹄脂具有好的抗高温斜坡流淌性能，同时本发明的改性沥青玛蹄脂的低温冻裂温度很低，可以保证低温下的使用性能，强度指标较高，使本发明的改性沥青玛蹄脂在冰冻作用下也可以和防渗层沥青混凝土粘接良好。
表1改性沥青玛蹄脂技术指标范围值
Figure BSA00000443322600031
实施例1：
实施例1的改性沥青测试结果见表2，使用的矿粉技术指标测试结果见表3，原料称量好后，分别将改性沥青基质脱水后加热至160℃，把矿粉加热到100℃烘干后按比例加入加热后的改性沥青中拌合均匀，制备得到实施例1的沥青玛蹄脂，其性能测试指标见表4。
从表4可以看出，实施例1中制得的沥青玛蹄脂的样品具有良好的抗高温流淌性和抗低温冻裂性能。
表2实施例1中用到的改性沥青技术指标
Figure BSA00000443322600041
表3实施例1中用到的矿粉技术指标
Figure BSA00000443322600042
表4实施例1中用到的沥青玛蹄脂性能测试指标
Figure BSA00000443322600043
实施例2、实施例3：
实施例2、实施例3是相同改性沥青基质、相同矿粉，不同配比的两个实施例，改性沥青测试结果见表5，使用的矿粉技术指标测试结果见表3，原料称量好后，分别将改性沥青基质脱水后加热至160℃，把矿粉加热到100℃烘干后按比例加入加热后的改性沥青中拌合均匀，制备得到实施例2、实施例3的沥青玛蹄脂，其性能测试指标见表6。
从表6可以看出，实施例2、实施例3中制得的沥青玛蹄脂的样品具有良好的抗高温流淌性和抗低温冻裂性能。
表5实施例2、实施例3中用到的改性沥青技术指标
Figure BSA00000443322600044
表6实施例2、实施例3中沥青玛蹄脂性能测试指标
Figure BSA00000443322600051
实施例4：
实施例4中的沥青技术指标见表2，矿粉技术指标测试结果见表7，原料称量好后，分别将改性沥青基质脱水后加热至160℃，把矿粉加热到100℃烘干后按比例加入加热后的改性沥青中拌合均匀，制备得到沥青玛蹄脂，实施例4得到的沥青玛蹄脂的性能测试指标见表8。
从表8可以看出，实施例4中制得的沥青玛蹄脂的样品具有良好的抗高温流淌性和抗低温冻裂性能。
表7实施例4用到的矿粉技术指标
Figure BSA00000443322600052
表8实施例4沥青玛蹄脂性能测试指标
Figure BSA00000443322600053

Claims (3)

1.改性沥青玛蹄脂，包括改性沥青基质和填料，其特征在于：所述的填料为矿粉，所述的矿粉由碱性岩石磨制而成，所述矿粉的添加重量百分比为40％～44％或69％～70％，余量为所述的改性沥青基质；
所述的碱性岩石为灰岩或白云岩；
所述的改性沥青基质为SBS改性沥青，其性能指标要求为：
软化点88.2℃～105.9℃，
25℃针入度55～57.9(0.1mm)，
当量脆点-21.9℃～-41.3℃，
4℃延度(5cm/min)33.5～34.7cm，
25℃1h回弹率88.98％～93.9％，
塑性温度范围110.1～147.2℃；
所述的矿粉的性能指标要求为：
CaO含量51.36％～53.63％，
视比重2.70g/cm3～2.72g/cm3，
亲水系数0.68～0.63，
有机质含量浅于标准色，
含水率0.25％～0.1％，
比表面积728m2/kg～413m2/kg，
细度：0.6mm筛通过率100％，
0.15mm筛通过率99.5％～97.5％，
0.075mm筛通过率91.5％～91.0％；
所述沥青玛蹄脂的性能指标为：
密度1.70～1.85g/cm3，
软化点95～125℃，
斜坡流淌值0～2mm，
平均降速0.4～1.6℃/min下冻裂试验温度-30～-55℃，
16℃下粘接强度1.0～2.5MPa，
-30℃下粘接强度1.5～5.0MPa。
2.一种制备权利要求1所述的改性沥青玛蹄脂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
将所述改性沥青基质脱水后加热至160℃，把所述矿粉加热到100℃烘干后按比例加入加热后的改性沥青中拌合均匀，即得所述的改性沥青玛蹄脂。 
3.一种权利要求1所述的改性沥青玛蹄脂的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：将所述的改性沥青玛蹄脂加热至180℃～200℃、同时将需要施工的沥青混凝土的表面清理干净再进行涂刷施工。 
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