CN103045067B - 一种水泥混凝土桥面用防水材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水泥混凝土桥面用防水材料及其制备方法，所述防水材料是由异氰酸酯与复合多元醇生成氨甲基酸酯、再加入普通重交沥青经叔胺类催化剂、复合消泡剂和醋酸乙酯复合改性而成；该防水材料与水泥混凝土桥面粘结牢固，耐高低温性能强，可经受温度变换和长期荷载的综合作用的要求，减轻了因渗水造成的桥梁结构破坏，延缓了公路桥梁使用寿命，施工操作安全简便，施工速度快，成膜时间短，对桥面施工要求不高，可快速施工。该防水材料的制备方法简单易操作，脱水状态下的异氰酸酯、复合多元醇与醋酸乙酯在真空条件下不分解、不氧化，确保各组分材料的稳定性，使制备的所述防水材料固体含量高、材料性能好。

Description

一种水泥混凝土桥面用防水材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水材料及其制备方法，特别是一种水泥混凝土桥面用防水材料及其制备方法，本发明涉及桥梁工程和防水工程用的一种材料。
背景技术
目前，我国的公路特别是高速公路建设发展很快。在道路修建中，各式各样的桥梁在公路的总里程中占有相当部分比例，长期以来，由于对水泥混凝土桥面的防水不够重视，直接或进行简单改良后，将屋面防水材料应用于桥面防水，在实际工程中常出现诸如立交桥桥面渗水、铺装层剥落、桥面板破碎等问题。导致桥梁由于水的侵害而出现钢筋锈蚀等耐久性问题，造成巨大的安全隐患和经济损失。研究表明，水的渗入是造成这些破坏的最直接和最重要的原因之一。水的渗入和滞留，在温度和荷载综合作用下，不仅造成面层的松散、剥落和坑槽破坏，而且，渗入水会造成基层软化、强度降低，进而诱发面层更加严重的破坏。为了保护桥面板，防止车辙或履带直接磨耗桥面，并借以分散车轮的集中荷载，通常用水泥混凝土和沥青混凝土铺装桥面，而为满足防水性好、稳定性好、抗裂性好、耐久性好以及层间粘结性好的使用要求，一般都要在桥面铺装层间设置防水层。
目前在路桥建设中可用作铺设防水层的材料很多，有各类防水卷材、防水涂料及各种堵漏材料等。目前在混凝土桥面防水中常用的材料以沥青基为主，分为卷材类和涂膜类两种。其中涂膜类又可以分为水乳型、溶剂型和反应型三类，三者各有有缺点。其中水乳型防水涂料如APP改性沥青材料、氯丁胶沥青等，组成结构单一，与水泥混凝土桥面板的粘结强度较低，在车辆荷载的作用下，铺装层出现了推移、脱空现象，从而导致表面波浪、裂缝、松散、坑洞等病害的产生。溶剂型防水涂料与水泥混凝土桥面板的粘结较好，但耐高温性能较差。反应型防水涂料对施工工艺的要求较高，且价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于为水泥混凝土桥面提供一种防水性好、粘结强度高、耐温性能好的且经济性好的防水材料。
本发明的另一目的是提供一种水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种水泥混凝土桥面用防水材料，其特征在于：所述防水材料是由异氰酸酯与复合多元醇生成氨甲基酸酯、再加入普通重交沥青经叔胺类催化剂、复合消泡剂和醋酸乙酯复合改性而成；
其中所述异氰酸酯是制备聚氨酯的主要原料，采用甲苯二异氰酸酯TDI或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，优选采用4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI；
本发明采用的复合多元醇选用二官能度的氧化聚丙烯二醇和三官能度的氧化聚丙烯三醇以质量比为4：1～2:1混合而成，复合多元醇混合体主要提供羟基-OH，异氰酸酯提供异氰酸基-NCO，异氰酸基与羟基的摩尔比控制为5：1～3:1。
所述普通重交沥青针入度为60～100，采用70号或90号沥青；用量为生成的氨甲基酸酯的75～85%；
所述催化剂为叔胺类催化剂，采用辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或三乙醇胺中一种或几种任意混合，用量为异氰酸酯的0.3～0.6%。
所述复合消泡剂采用Ca(OH)2和乳化硅油以质量比为1:1～1：1.3混合而成，用量为异氰酸酯的0.3～0.5%。
溶剂考虑到环保性和溶解性，所述溶剂选用醋酸乙酯，用量为异氰酸酯的5～10%。
本发明的另一目的是通过这样的技术方案实现的：一种制备水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法，其特征在于：
将4：1～2:1的二官能度的氧化聚丙烯二醇和三官能度的氧化聚丙烯三醇混合后与针入度为60～100普通重交沥青加入反应釜中，抽真空（使真空度达到0~0.05MPa时），100℃～120℃脱水1～2h，然后降温至30℃～50℃；将真空脱水的所述异氰酸酯、叔胺类催化剂、复合消泡剂加入反应釜中，升温至65℃～75℃，反应1.5～2.5h；再将脱水处理过的醋酸乙酯加入反应釜中，40℃～60℃保温0.5～1h；出料并通氮气保护，封装保存。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1、本发明所述水泥混凝土桥面防水材料中由于异氰酸酯结构中含有不饱和键，因此具有高活性，容易与含活性羟基化合物的多元醇生成聚氨酯弹性体，将其加入到普通重交沥青中经复合改性并溶剂化使单组份湿固化聚氨酯及沥青的防水性能均得到提高，该防水材料与水泥混凝土桥面粘结牢固，耐高低温性能强，高温下不流淌、不滑动、不滴落，低温下不开裂，可经受温度变换和长期荷载的综合作用的要求，减轻了因渗水造成的桥梁结构破坏，延缓了公路桥梁使用寿命
2、本发明所述水泥混凝土桥面用防水材料综合了溶剂型和反应型防水涂料的优点，在综合性能超过标准要求的前提下比单组份湿固化聚氨酯及沥青大大降低了成本，降低成本25-40%。
3、将本发明所述水泥混凝土桥面防水材料，施工操作安全简便，施工速度快，成膜时间短，对桥面施工要求不高，可快速施工。
4、本发明所述水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法，简单易操作，脱水状态下的异氰酸酯、复合多元醇与醋酸乙酯在真空条件下不分解、不氧化，确保各组分材料的稳定性，使制备的所述防水材料固体含量高、材料性能好。
具体实施方式
以下实施例仅用作对本发明的解释说明，其中的份数均以重量份计，百分比无特殊说明，均以重量百分比计，也均可换成重量g、Kg或其它重量单位。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之内。
实施例1：一种水泥混凝土桥面用防水材料，所述防水材料是由4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI与复合多元醇生成氨甲基酸酯、再加入70号普通重交沥青经辛酸亚锡、复合消泡剂及醋酸乙酯复合改性而成；
其中复合多元醇氧化聚丙烯二醇和氧化聚丙烯三醇以质量比3：1混和而成，所述4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI的异氰酸基与复合多元醇中的羟基的摩尔比控制为3:1。
所述复合消泡剂是Ca(OH)2和乳化硅油以质量比为1:1，用量为异氰酸酯的0.4%。
所述70号普通重交沥青用量为所述氨甲基酸酯的80%；
所述辛酸亚锡用量为异氰酸酯的0.5%；
一种水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法，其步骤如下：将上述氧化聚丙烯二醇和氧化聚丙烯三醇3：1混合后与70号普通重交沥青加入反应釜中，抽真空（使真空度达到0~0.05MPa时），120℃脱水1h，然后降温至40℃；将真空脱水的所述4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、辛酸亚锡、复合消泡剂加入反应釜中，升温至70℃，反应2h；再将脱水处理过的醋酸乙酯加入反应釜中，40℃～60℃保温0.5h；出料并通氮气保护封装即成。
实施例2：一种水泥混凝土桥面用防水材料，所述防水材料是由甲苯二异氰酸酯TDI与复合多元醇生成氨甲基酸酯、再加入90号普通重交沥青经二月桂酸二丁基锡、复合消泡剂及醋酸乙酯复合改性而成；
其中复合多元醇氧化聚丙烯二醇和氧化聚丙烯三醇以质量比2：1混和而成，所述甲苯二异氰酸酯TDI的异氰酸基与复合多元醇中的羟基的摩尔比控制为5:1。
所述复合消泡剂是Ca(OH)2和乳化硅油以质量比为1:1，用量为异氰酸酯的0.5%。
所述90号普通重交沥青用量为所述氨甲基酸酯的85%；
所述二月桂酸二丁基锡用量为异氰酸酯的0.6%；
一种水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法，其步骤如下：将上述氧化聚丙烯二醇和氧化聚丙烯三醇2：1混合后与90号普通重交沥青加入反应釜中，抽真空（使真空度达到？~？Pa时），120℃脱水1h，然后降温至40℃；将真空脱水的所述甲苯二异氰酸酯TDI、二月桂酸二丁基锡、所述复合消泡剂加入反应釜中，升温至75℃，反应1.5h；再将脱水处理过的醋酸乙酯加入反应釜中，40℃～60℃保温1h；出料并通氮气保护封装即成。
实施例3：一种水泥混凝土桥面用防水材料，所述防水材料是由4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI与复合多元醇生成氨甲基酸酯、再加入90号普通重交沥青经辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡、复合消泡剂及醋酸乙酯复合改性而成；
其中复合多元醇氧化聚丙烯二醇和氧化聚丙烯三醇以质量比4：1混和而成，所述4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI的异氰酸基与复合多元醇中的羟基的摩尔比控制为4:1。
所述复合消泡剂是Ca(OH)2和乳化硅油以质量比为1:1.3，用量为异氰酸酯的0.3%。
所述90号普通重交沥青用量为所述氨甲基酸酯的75%；
所述二月桂酸二丁基锡用量为异氰酸酯的0.6%；
一种水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法，其步骤如下：将上述氧化聚丙烯二醇和氧化聚丙烯三醇4：1混合后与90号普通重交沥青加入反应釜中，抽真空（使真空度达到0~0.05Pa时），100℃脱水1h，然后降温至30℃；将真空脱水的所述甲苯二异氰酸酯TDI、二月桂酸二丁基锡、所述复合消泡剂加入反应釜中，升温至65℃，反应2.5h；再将脱水处理过的醋酸乙酯加入反应釜中，40℃～60℃保温0.5h；出料并通氮气保护封装即成。
表1为按实施例1、2、3所述水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法得到的防水材料，对照《道桥用防水涂料》JC/T975-2005标准要求测试的性能指标。
表1防水材料性能测试结果
对照表1数据分析得知：按照实施例1、2、3所述水泥混凝土桥面用防水材料的制备方法得到的防水材料其综合性能指标均符合JC/T975-2005（PB）标准要求；符合JTT041-2000（公路桥涵施工技术规范）。具有广阔的推广应用价值。

Claims (6)

1.一种水泥混凝土桥面用防水材料，其特征在于：所述防水材料是由异氰酸酯与复合多元醇反应生成氨甲基酸酯、再加入普通重交沥青经叔胺类催化剂、复合消泡剂和醋酸乙酯复合改性而成；
其中所述异氰酸酯中的异氰酸基-NCO与所述复合多元醇中的羟基-OH的摩尔比为5：1～3:1；
所述普通重交沥青用量为所述氨甲基酸酯的75～85%；
所述叔胺类催化剂用量为异氰酸酯的0.3～0.6%；
所述复合消泡剂用量为异氰酸酯的0.3～0.5%；
所述醋酸乙酯用量为异氰酸酯的5～10%。
2.如权利要求1所述的水泥混凝土桥面用防水材料，其特征在于：所述异氰酸酯采用甲苯二异氰酸酯TDI或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI。
3.如权利要求1或2所述的水泥混凝土桥面用防水材料，其特征在于：所述复合多元醇采用二官能度的氧化聚丙烯二醇和三官能度的氧化聚丙烯三醇4：1～2:1而成。
4.如权利要求3所述的水泥混凝土桥面用防水材料，其特征在于：所述普通重交沥青针入度为60～100，采用70号或90号沥青。
5.如权利要求4所述的水泥混凝土桥面用防水材料，其特征在于：所述催化剂为叔胺类催化剂，采用辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或三乙醇胺中一种或几种任意比混合。
6.如权利要求5所述的水泥混凝土桥面用防水材料，其特征在于：所述复合消泡剂采用Ca(OH)2和乳化硅油以质量比为1:1～1：1.3混合而成。
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