CN102382233A

CN102382233A - 一种明色化胶结材料及其用途

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Publication number: CN102382233A
Application number: CN2011102271822A
Authority: CN
Inventors: 徐光红; 黄磊; 郝增恒; 张华�; 张毅; 王民
Original assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Current assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: CN102382233B

Abstract

本发明的目的在于提供一种明色化胶结材料及其用途，该明色化胶结材料，由特定组成的A组分和B组分按质量比为1∶1混合而成。本明色化胶结材料具有优异的界面粘结性能、对骨料的粘结性能、耐候性、耐腐蚀性能、耐溶剂性，拉伸强度、耐冲击强度，以及与骨料整体呈现出明色化的效果等性能；在成本没有较大增长的情况下，本胶结材料即可应用于隧道、公路、桥面明色铺装，还可应用于高速公路和铁路客运专线的混凝土路面和钢结构桥梁的防水和防腐处理，具有很高的推广应用价值。

Description

一种明色化胶结材料及其用途

技术领域

本发明涉及一种胶结材料，尤其涉及一种明色化胶结材料及其用途。

技术背景

公路隧道内是一个相对封闭、空间狭小的管状环境。隧道内没有日照，常年处于黑暗中，能见度低。因此，隧道路面铺装、养护要求及其技术，与高速公路一般路段的路面结构存在较大的差别。

面对隧道在运营中由于路面能见度不足而消耗大量能源，屡次造成交通安全事故等严峻问题，目前主要有以下两类解决方案：一是采用荧光性材料，通过吸收紫外线能量而发光；二是采用玻璃晶体材料，利用其发射特性来提高光照反射能力。但其应用效果并不好，究其原因：①荧光性材料耐久性差，使用时间短，在行车荷载的反复作用下，极易脱落；②玻璃晶体材料坚固性差，不能承受重载交通，在嵌入原有路面的同时破坏了原有路面结构，造成路用性能的衰减。可以认为，保持原路段的路用性能与提高光照反射能力之间的矛盾，是目前影响隧道路面性能完善和推广应用的一大主要问题。

中国专利201010138371.8中公开了一种双组份甲基丙烯酸甲酯防水涂料，其特点是有优异的弹性和防水能力，适宜于高速公路和铁路客运专线的混凝土路面和钢结构桥梁的防水和防腐处理。然而其材料的拉伸强度、对骨料的粘结强度较低，且该材料与骨料整体外观呈现为暗色的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种明色化胶结材料，本胶结材料不仅具有优异的胶结性能、耐久性能等特性，而且赋予实际应用物件以明色化。

本发明的另一目的在于提供一种明色化胶结材料的用途。

本发明的第一目的是这样实现的：

一种明色化胶结材料，其特征在于：它由以下A组分和B组分按质量比为1∶1混合而成，其中各个物质的百分含量均按其所占该组分的质量百分数计：

A组分：

甲基丙烯酸甲酯 10%~40% ，甲基丙烯酸羟乙酯 10%~40% ，

甲基丙烯酸丁酯 5%~20% ，碳酸钙 20%~40% ，

钛白粉 1%~10% ，气相二氧化硅 0.5%~5% ，

N，N-二甲基对甲苯胺 0.5%~5% ；

B组分：

甲基丙烯酸甲酯 10%~40% ，甲基丙烯酸羟乙酯 10%~40% ，

甲基丙烯酸丁酯 5%~20% ，碳酸钙 20%~40% ，

钛白粉 1%~10% ，气相二氧化硅 0.5%~5% ，

过氧化二苯甲酰 0.5%~5%。

在环境温度为-10℃~50℃下，上述明色化胶结材料中的A组分与B组分混合后，在组成物质中的引发剂过氧化二苯甲酰和促进剂N，N-二甲基对甲苯胺的共同作用下，使组成物中的甲基丙烯酸甲酯单体、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯单体发生聚合反应，并包裹着明色化细微粒子碳酸钙、钛白粉、气相二氧化硅，形成颜色呈现出灰白色的粘结层胶粘体。其中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸丁酯在胶结材料中赋予了材料的内聚强度和对其他材料的粘结强度，过氧化二苯甲酰和N，N-二甲基对甲苯胺使单体产生聚合反应，碳酸钙、钛白粉、气相二氧化硅填充在胶结体中赋予了材料的明色化效果。

上述明色化胶结材料，形成粘结层胶粘体的时间为10min~40min。该材料经国家建筑材料测试中心检测，其粘结性能的具体参数相应如下：

本发明中的明色化胶结材料，可作为隧道路面明色化铺装中的胶结剂的应用，也可以广泛适用于公路与桥面铺装中特殊彩色路段，如人行道、自行车道、专用车道、应急车道、匝道等，以及警示彩色路段，如收费站出入口、山下坡路段、急弯路段等路面铺装中的胶结剂应用，还可以作为高速公路和铁路客运专线的混凝土路面和钢结构桥梁的防水和防腐处理剂。

本发明中的胶结材料具有以下有益效果：

（1）本胶结材料综合性能十分优异，如其具有更为优异的界面粘结性能、对骨料的粘结性能、耐候性、耐腐蚀性能、耐溶剂性，拉伸强度、耐冲击强度，以及与骨料整体呈现出明色化的效果等性能，适合于做胶结材料，特别适宜于明色化效果的胶结材料；

（2）本胶结材料的强度形成时间短，利于快速成型固化，因而具有更为优越的快速施工可操作性；

（3）在成本没有较大增长的情况下，本胶结材料即可应用于隧道、公路、桥面明色铺装，还可应用于高速公路和铁路客运专线的混凝土路面和钢结构桥梁的防水和防腐处理，具有很高的推广应用价值。

具体实施方法

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种明色化胶结材料，具体用做隧道沥青路面明色化功能层的铺装胶结材料，它由以下A和B两种组分按质量比为1∶1混合而成，其中各个物质的百分含量均按其所占该组分的质量百分数计：

A组分：

甲基丙烯酸甲酯 40% ，甲基丙烯酸羟乙酯 12% ，

甲基丙烯酸丁酯 10% ，碳酸钙 30.5% ，

钛白粉 5% ，气相二氧化硅 0.5% ，

N，N-二甲基对甲苯胺 2%；

B组分：

甲基丙烯酸甲酯 10% ，甲基丙烯酸羟乙酯 32% ，

甲基丙烯酸丁酯 20% ，碳酸钙 28% ，

钛白粉 5% ，气相二氧化硅 1% ，

过氧化二苯甲酰 4%。

上述各组分各物质按配比混合，经高速分散配制而成。施工时用双组分喷涂机按质量计量1∶1将上述A和B组分喷于隧道路面表面，喷涂量为1.5~2.5Kg/m²，喷涂之后在30min内撒布明色碎石材料，明色碎石粒径为1~3mm，撒布覆盖率为80%，胶固化后形成3~5mm厚的明色化功能层。

该明色碎石材料，采用满足下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：

明色碎石骨料指标	检测值
		莫氏硬度	7.5
洛杉矶磨耗值（%）	15
		磨光值PSV	47
压碎值（%）	18
		颜色	白色

这种人造白色石料，是经过高温煅烧特制而成的，其自身具有一定的棱角性与级配，石料性能指标均须满足沥青路面集料使用性能需求。

该功能层加铺前后路面路用性能的性能参数对比如下：

Figure 2011102271822100002DEST_PATH_IMAGE002

在不改变原有隧道路面结构的基础上，通过在原有路面磨耗层表面自下而上地分层铺设明色化胶结材料与明色化碎石，在有效压实功的作用下，胶结材料充分浸润石料，并沿着石料爬升，在材料本身的化学反应作用下，从而形成具有明色化效果的沥青路面保护功能层，将原有黑色沥青路面转变为灰白色沥青路面，并在保留原有路面使用性能的前提下，有效改善沥青路面的光照反射能力，反光效果显著。经采用本发明中的胶结材料而制得的隧道路面明色化功能层，相对于隧道普通路面，具有更强的结构整体性和路表功能性，具有更优的抗车辙能力和抗水损能力，在成本没有较大增长的情况下，大幅度提高隧道沥青路面的光照反射能力，提高了隧道内的照明亮度，这对于提高隧道运营效率，降低能源消耗，增强隧道行车安全性，改善沥青混凝土光照反射性能，以适应隧道这种特殊交通环境的使用要求，加快沥青混凝土在隧道内的推广应用具有重大社会和经济意义。

实施例2

一种明色化胶结材料，具体用做隧道沥青路面明色化功能层的铺装胶结材料，它由以下A组分和B组分按质量比为1∶1混合而成，其中各个物质的百分含量均按其所占该组分的质量百分数计：

A组分：

甲基丙烯酸甲酯 25% ，甲基丙烯酸羟乙酯 30%

甲基丙烯酸丁酯 5%，碳酸钙 20%，

N，N-二甲基对甲苯胺 5%，钛白粉 10%，气相二氧化硅 5%；

B组分：

甲基丙烯酸甲酯 40%，甲基丙烯酸羟乙酯 10%

甲基丙烯酸丁酯 10%，碳酸钙 30%，

过氧化二苯甲酰 1%，钛白粉 8%，气相二氧化硅 1%。

该隧道沥青路面明色化功能层铺装时，它还用到了明色碎石材料；该明色化碎石材料，其为满足下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：

明色碎石骨料指标	检测值
		莫氏硬度	8.0
洛杉矶磨耗值（%）	13
		磨光值PSV	50
压碎值（%）	15
		颜色	白色

施工中，先分别将上述明色化胶结材料中的A和B组分各物质按配比混合，经高速分散配制后，用双组分喷涂机按质量计量1∶1喷于隧道路面表面，喷涂量为1.5~2.5Kg/m²，并在30min内撒布路用明色化碎石材料，碎石粒径为1~3mm，碎石撒布覆盖率为80%，经有效压实胶固化后形成3~5mm厚的明色化铺装层。

该功能层加铺前后路面路用性能的性能参数对比如下：

结论：明色碎石优异的集料性能、明亮的表观色泽，结合明色胶结料优异的粘结强度，决定了本发明具有更强的胶浆与集料之间的粘附性，结构整体性和路表功能性更为突出，其抗车辙能力、抗低温弯拉能力和抗水损能力更加优越，并在成本没有较大增长的情况下，极大程度地提高了隧道沥青路面的光照反射能力，提高了隧道内的照明亮度，适用于对光照亮度有较高要求的使用环境，具有巨大的市场推广应用价值。

实施例3

一种明色化胶结材料，它由以下A组分和B组分按质量比为1∶1混合而成，其中，各个物质的百分含量均按其所占该组分的质量百分数计：

A组分：

甲基丙烯酸甲酯 30% ，甲基丙烯酸羟乙酯 12%

甲基丙烯酸丁酯 20%，碳酸钙 30.5%，

N，N-二甲基对甲苯胺 2%，钛白粉 5%，气相二氧化硅 0.5%；

B组分：

甲基丙烯酸甲酯 10%，甲基丙烯酸羟乙酯 32%

甲基丙烯酸丁酯 20%，碳酸钙 28%，

过氧化二苯甲酰 5%，钛白粉 4%，气相二氧化硅 1%。

该胶结材料具体用作隧道沥青路面明色化功能层的胶结材料，和明色化碎石材料一起铺装以制备该隧道沥青路面明色化功能层；其明色化碎石材料，为满足下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：

明色碎石骨料指标	检测值
		莫氏硬度	7.0
洛杉矶磨耗值（%）	18
		磨光值PSV	45
压碎值（%）	20
		颜色	白色

施工中，先分别将胶结材料中的A和B组分各物质按配比混合，经高速分散配制后，用双组分喷涂机按质量计量1∶1喷于隧道路面表面，喷涂量为1.5~2.5Kg/m²，并在30min内撒布路用明色化碎石材料，碎石粒径为1~3mm，碎石撒布覆盖率为70%，胶固化后形成3~5mm厚的明色化铺装层。

该铺装层加铺前后路面路用性能的性能参数对比如下：

由上表可知，明色碎石优异的集料性能、明亮的表观色泽，结合明色胶结料优异的粘结强度，决定了本发明具有更强的胶浆与集料之间的粘附性，结构整体性和路表功能性更为突出，其抗车辙能力、抗低温弯拉能力和抗水损能力更加优越。明色碎石与明色胶结料共同使用时，在掺配范围内，尽管在胶结料的配方上作出调整，明色碎石的洒布量也作出相应的调整，但是对其路面整体性能以及明色化效果造成的影响并不显著。因此，明色碎石与明色胶结料组成的明色化功能层具有十分优越的路用性能，在成本没有较大增长的情况下，极大程度地提高了隧道沥青路面的光照反射能力，提高了隧道内的照明亮度，适用于对光照亮度有较高要求的使用环境，具有巨大的市场推广应用价值。

实施例4

一种明色化胶结材料，具体用做嵌入式隧道沥青路面明色化功能层的铺装胶结材料，它由以下A和B两种组分按质量比为1∶1混合而成，其中各个物质的百分含量均按其所占该组分的质量百分数计：

A组分：

甲基丙烯酸甲酯 22% ，甲基丙烯酸羟乙酯 40% ，

甲基丙烯酸丁酯 5% ，碳酸钙 22% ，

钛白粉 8% ，气相二氧化硅 1% ，

N，N-二甲基对甲苯胺 2%；

B组分：

甲基丙烯酸甲酯 32% ，甲基丙烯酸羟乙酯 20% ，

甲基丙烯酸丁酯 10% ，碳酸钙 30% ，

钛白粉 4% ，气相二氧化硅 2% ，

过氧化二苯甲酰 2%。

上述各组分各物质按配比混合，经高速分散配制而成。施工时用双组分喷涂机按质量计量1∶1喷于隧道路面表面，喷涂量为1.5~2.0Kg/m²，喷涂之后在其表面均匀撒布经预热后的明色碎石材料，并在30min内完成碾压，经固化后即形成嵌入式明色化隧道沥青路面。

该明色碎石材料,碎石粒径为5~10mm，碎石撒布覆盖率为60%，具体是采用满足下表中所示的各项性能指标的市售的人造白色石料：

明色碎石骨料指标	检测值
		莫氏硬度	8.0
洛杉矶磨耗值（%）	18
		磨光值PSV	50
压碎值（%）	20
		颜色	白色

该铺装层加铺前后路面路用性能的性能参数对比如下：

技术经济指标	加铺明色化功能层隧道路面	原有结构隧道沥青路面	试验方法
				动稳定度（60℃）（次/mm）	3600	≥3000	JTJ 052-2000 T0719
最大弯拉应变（-10℃）	3200	≥2500	JTJ 052-2000 T0715
				浸水车辙（次/mm）	3300	≥3000	JTJ 052-2000 T0719
构造深度（mm）	0.85	≥0.45	JTJ 052-2000 T0731
				渗水系数（ml/min）	60	≤200	JTJ 052-2000 T0730
摩擦系数摆值（BPN）	85	≥42	JTG E60-2008 T0964
				拉拔粘结强度（MPa，25℃）	2.8	≥1.0	交公便字[2006]274号
路面结构磨耗值（g/m²）	450	＜800	JTJ 052-2000 T0752
				路面亮度值（ld/m²）	27.8	≤0.1	GBT 5700-2008
路面光照反射系数	0.48	——	GBT 5700-2008

据上表可知：加铺明色化功能层的隧道路面，具有更强的石料嵌挤能力与粘结材料的拉拔粘结强度，结构整体性和路表功能性更为突出；更优的抗车辙能力、抗低温弯拉能力和抗水损能力，且大幅度提高隧道沥青路面的光照反射能力，在成本没有较大增长的情况下，大幅度提高了隧道内的照明亮度，提高节能比，降低能源的消耗，具有很高的推广应用价值。

实施例5

一种明色化胶结材料，用作钢桥面防水涂料时，它由以下两种组分按质量比为1∶1混合而成，其中各个物质的百分含量均按其所占该组分的质量百分数计：

A组分：

甲基丙烯酸甲酯 25% ，甲基丙烯酸羟乙酯 30% ，

甲基丙烯酸丁酯 5% ，碳酸钙 20% ，

钛白粉 10% ，气相二氧化硅 5% ，

N，N-二甲基对甲苯胺 5%；

B组分：

甲基丙烯酸甲酯 40% ，甲基丙烯酸羟乙酯 10% ，

甲基丙烯酸丁酯 10% ，碳酸钙 30% ，

钛白粉 5% ，气相二氧化硅 2% ，

过氧化二苯甲酰 3%。

上述各组分各物质按配比混合，经高速分散配制而成。施工时用双组分喷涂机按质量计量1∶1喷于经过喷砂除锈的钢桥面板上，喷涂量为1.7~1.9Kg/m²，约15min涂层表干，形成白色的防水涂料。该涂层1天后的检测结果如下表。

检验项目	检验结果	方法标准
			硬度，邵D	52.0	GB/T2411-2008
耐冲击强度	1Kg，50cm冲击无裂纹	GB/T1732-1993
			拉伸强度，MPa	18.3	GB/T16777-2008
断裂伸长率，％	107	GB/T16777-2008
			撕裂强度，N/mm	82	GB/T529-2008
低温弯折性	-25℃无裂纹	GB/T16777-2008
			不透水性（0.3MPa，24h）	不透水	GB/T16777-2008
与钢板粘结强度（MPa，25℃）	6.5	交公便字[2006]274号

本防水涂料强度形成之后，在其上铺筑沥青混合料，其层间整体性能，与采用GS溶剂型防水粘结剂用同样的方法得到的胶结剂层间的整体性能对比如下表：

技术经济指标	明色化防水涂料	GS溶剂型防水粘结剂	试验方法
				与钢板粘结强度（MPa，25℃）	6.5	2.0	交公便字[2006]274号
与钢板粘结强度（MPa，60℃）	3.2	1.0	交公便字[2006]274号
				与混合料的粘结强度（MPa，25℃）	2.7	1.5	交公便字[2006]274号
与混合料的剪切强度（MPa，25℃）	3.1	1.8	交公便字[2006]274号
				与混合料的剪切强度（MPa，60℃）	0.8	0.3	交公便字[2006]274号
指干时间（min，25℃）	≤30	≤240	—
				表观颜色	白色	黑色	—

本发明应用作为钢桥面板铺装的防水层，与传统的溶剂型粘结剂钢桥面防水涂料相比，具有固化成膜速度快，膜的强度、韧性好，与钢板附着力强等优点。其明色的外观，有利于及时发现施工过程当中出现的污染问题并解决，由于沥青混合料为黑色集料，传统的溶剂型粘结剂很难判断与沥青混合料界面之间的粘结裹附情况，而采用本发明，则只需肉眼观测即可及时发现。因此，本发明在钢桥面铺装防水层的应用领域上具有重大的社会和经济意义。

Claims

1.一种明色化胶结材料，其特征在于：它由以下A组分和B组分按质量比为1∶1混合而成，其中各个物质的百分含量均按其所占该组分的质量百分数计：

A组分：

甲基丙烯酸甲酯 10%~40% ，甲基丙烯酸羟乙酯 10%~40% ，

甲基丙烯酸丁酯 5%~20% ，碳酸钙 20%~40% ，

钛白粉 1%~10% ，气相二氧化硅 0.5%~5% ，

N，N-二甲基对甲苯胺 0.5%~5% ；

B组分：

甲基丙烯酸甲酯 10%~40% ，甲基丙烯酸羟乙酯 10%~40% ，

甲基丙烯酸丁酯 5%~20% ，碳酸钙 20%~40% ，

钛白粉 1%~10% ，气相二氧化硅 0.5%~5% ，

过氧化二苯甲酰 0.5%~5%。

2.如权利要求1所述的明色化胶结材料，其特征在于：所述明色化胶结材料中的A组分与B组分是在环境温度为-10℃~50℃下混合的。

3.如权利要求1或2所述的明色化胶结材料，其特征在于：所述明色化胶结材料，形成粘结层胶粘体的时间为10min~40min。

4.如权利要求1-3任一所述的明色化胶结材料的用途，其特征在于：所述明色化胶结材料作为隧道路面明色化铺装、公路与桥面铺装中特殊彩色路段和警示彩色路段路面铺装中的胶结剂的应用，以及作为高速公路和铁路客运专线的混凝土路面和钢结构桥梁的防水和防腐处理剂的应用。