CN103602087B - 一种粘铁公路沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粘铁公路沥青，是由以下重量份的组分制成的：90#基质沥青20～40份，苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物3～10份，芳烃油3～10份，航空煤油2～5份，机油5～10份，橡胶10～20份，萜烯树脂2～5份，有机酸1～5份，粘接性弹性体材料2～5份，高岭土5～15份，APAO 3～7份，聚乙烯2～5份，磷酸0.5～2份。本发明的粘铁公路沥青，耐低温，低温不脆，对钢铁表面具有高粘接力，且具有优异的防水性能，适合寒冷地区使用。

Description

一种粘铁公路沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粘铁公路沥青及其制备方法。

背景技术

粘铁公路沥青材料，也有资料称为粘钢公路沥青材料，类似于常规钢铁表面公路铺装的防水粘层以及下部的钢表面接触层。粘铁公路沥青材料应满足以下两方面的要求：一是对钢铁表面有的牢固的粘力，二是要有防水作用，充当防水粘层，普通高速公路的面层有一定的透水性，要杜绝水和钢铁的接触，防止桥梁表面钢铁的生锈腐蚀问题（钢桥面铺装防水粘接层方案设计与实验研究；张兰军，牟建波）。

目前，在生产粘铁公路沥青材料方面，国内有湖北武汉的摩迪菲公司、重庆的智翔技术工程有限公司有生产，但其产品存在成本造价高的缺陷，且不耐低温，粘接力差。

另外，一般认为在钢桥面铺装中，钢板与沥青混凝土的粘接强度对铺装体的抗疲劳特性有很大影响。武汉摩迪菲公司生产的材料类似于树脂改性，AB组份，环氧树脂加固化剂，用的是柔性的固化剂，固化大约20mm的树脂层，该树脂常温下有一定的柔性，有较强的粘接力，但毕竟还是刚性树脂，具体应用时需向树脂基体里撒一些碎石，以提高模量，减少震动的传递，然后上面铺沥青路面。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种粘铁公路沥青，其耐低温，低温不脆，适合寒冷地区使用。本发明还提供了其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种粘铁公路沥青，是由以下重量份的组分制成的：

90#基质沥青20～40份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物3～10份，芳烃油3～10份，航空煤油2～5份，机油5～10份，橡胶10～20份，萜烯树脂2～5份，有机酸1～5份，粘接性弹性体材料2～5份，高岭土5～15份，APAO （低分子量无规聚丙烯，数均分子量10000）3～7份，PE （聚乙烯）2～5份，磷酸0.5～2份。

所述90#基质沥青为现有技术中已有的常规产品，可从市场上常规购买得到，在此不再赘述。

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS，SIS,PSBS）（优选SBS），其S/B=30/70,数均分子量不低于8万，为现有技术中已有的常规产品，可从市场上常规购买得到。

所述芳烃油，是糠醛抽出油的一种，芳烃含量中等，为现有技术中已有的常规产品，可从市场上常规购买得到。

所述航空煤油，为现有技术中已有的常规产品，可从市场上常规购买得到。

所述机油选自汽油机润滑油、柴油机润滑油或普通机械润滑油，或汽车维修厂换下来的废机油。

所述橡胶，选自天然橡胶、EPDM胶（三元乙丙胶）、SBR（丁苯橡胶）、NBR（丁腈橡胶）、异戊橡胶、聚硫橡胶、杜仲胶中的一种或几种。

所述萜烯树脂为天然松节油加工而成，具有透明、无毒、中性、电绝缘性、疏水、不结晶、耐稀酸稀碱、耐热、耐光、抗老化和粘接力强等良好性能，并对各种合成物质有良好的相溶性。易溶于芳香烃及植物油。

所述有机酸选为椰油酸。为现有技术中已有的常规产品，可从市场上常规购买得到。

所述粘接性弹性体材料选自聚醋酸乙烯酯(EVA)、POE、TPU。

所述高岭土，选择普通市售800目的高岭土即可。

所述APAO是指无规共聚丙烯，软化点在130℃，本发明所用APAO购自辽宁骐达化工公司。

所述 PE，是指聚乙烯，本发明所用PE购自市场再生的聚乙烯颗粒料。

所述粘铁公路沥青的制备方法，如下：

将90#基质沥青加热至160℃±3℃融化，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、芳烃油、航空煤油和机油，加热至180℃±3℃，用胶体磨研磨4遍，然后加入其它材料，继续搅拌发育30分钟，然后用胶体磨研磨（优选研磨两遍研磨的目的是：提高流动性，便于拌合），即得到粘铁公路沥青材料。

本发明的粘铁公路沥青，经性能测试，如下：(参照：JT/740-2009)

软化点：94℃{JT/J052}；

锥入度：110（0.1mm，25°C）{GB/T269-1991，ISO2137：1985，EQV}；

60℃流淌值：0mm；

常温（25度粘接强度）：2.3Mpa；

透水实验：不透水；

低温拉伸（-30℃）：合格（拉伸没有开裂）。

本发明的粘铁公路沥青，耐低温，低温不脆，这是现有技术中同类产品所不具备的性能。如果材料的低温性能不过关，在我国的北方地区，或是高寒带，钢铁大桥的温度会超过零下30℃，钢铁的热胀冷缩以及路面材料的热胀冷缩系数差异，必然导致一定的内应力，因此在公路的结构设计时必须将其控制在一定范围内；同时，如果材料变脆，在寒冷季节，车通过时，不仅会有剪切力、正压力，还有钢铁的弹性变形，以及钢铁传来的震动，路面材料如果显示明显的脆性，必然逐渐被轧碎，然后，相互滑移，产生连锁破坏。本发明的粘铁公路沥青，在-40℃情况下仍然有一定韧性（-40度冰冻4小时后，砸裂试件仍呈韧性断裂，断裂面发白，不规则断面，同样条件实验国内的同类产品，呈脆断、亮面），-30℃低温拉伸的效果超过公路灌封胶标准要求（严寒型：规定拉伸量50%，实际实验中拉伸量100%）。

本发明的粘铁公路沥青，对钢铁表面具有高粘接力，（25℃）常温下测试，材料对钢铁表面的粘接力超过2.0Mpa,超过日本钢桥面粘接材料标准的要求1.2Mpa，这个强度超过目前国内市面上的其它产品（拉伸过程中，拉伸件的直径是100mm，拉伸力值：1350N）。而且，粘接力可以再生，如果剧烈的震动使局部的路面和钢铁粘接面产生暂时剥离，没关系，震动过后两个面会马上再粘接到一起。

本发明的粘铁公路沥青，所用原料中含有排斥水防锈的组份，因此，具有优异的防水性能。

本发明的粘铁公路沥青，施工方便，对钢桥面只需大体除锈，表面清理，然后180～220℃高温喷涂本材料，喷涂后配合申请人所属公司的特殊工艺（在喷涂粘铁材料后，在涂层上部喷洒抗滑移的材料（比如棕刚玉砂，石英砂），能在沥青拌合料和钢铁表面之间起到支撑、抗滑移的作用，还要根据坡度和交通受力情况，特定距离上焊接条花纹钢筋或直线的阻拦索），撒布特定的碎石，配合特定的级配碎石，按施工要求把路面铺到指定的厚度即可，大大缩短了施工工期，效果优于环氧树脂材料（环氧树脂必须浇灌到指定的厚度，而且要预留密布的伸缩缝隙，还有后来必须面对的钢铁接触面剥离）。

所述粘接强度试验方法为：选择30cm×30cm钢板，按照喷砂除锈、防护涂装及铺装的顺序，利用轮辙试验机将铺装混合料铺在上面进行成型，做成300mm×300mm×70mm的正方体轮辙试验试件。冷却后用钻芯机钻孔，孔径为ø100的钻头，直钻孔到钢板部位，然后取出钻头，用环氧树脂将拉头粘在沥青混凝土表面，养护12h后，采用液压式张拉试验机测试铺装层与钢板间结合力。测试的标准参照日本ASTMD2170，JTJ052-93，以及自带粘层的防水卷材，GB/T23260-2009。参照文献：《粘钢加固结界面抗剪强度的检测方法》，易南概、张斌、高德政、武文斐、伍雪南。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1 制备粘铁公路沥青

配方为：

90#基质沥青40千克，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）6千克，芳烃油10千克，航空煤油5千克，机油（46号润滑机油）5千克，天然橡胶材料（含有天然橡胶的硫化制品的颗粒物，是载重汽车轮胎的胎顶部分的粉碎物，天然橡胶的含量50%左右，粉碎物的颗粒粒度是30目）20千克，萜烯树脂5千克，椰油酸2千克，EVA（聚醋酸乙烯酯）5千克，高岭土15千克，APAO 5千克，PE （聚乙烯）3千克，磷酸0.5千克。

制备方法为：

将90#基质沥青加热至160℃融化，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、芳烃油、航空煤油和机油，加热至180℃，用胶体磨研磨4遍，然后加入配方中剩余的其它材料，继续搅拌发育30分钟，然后用胶体磨研磨两遍，即得到粘铁公路沥青材料，进行指标测试，结果如下：

上述制备的粘铁公路沥青，经性能测试，如下：(参照：JT/740-2009)

软化点：95℃{JT/J052}；

锥入度：90（0.1mm，25°C）{GB/T269-1991，ISO2137：1985，EQV}；

60℃流淌值：0mm；

常温（25度粘接强度）：2.3Mpa；

透水实验：不透水；

低温拉伸（-30℃）：合格（拉伸没有开裂）。

上述制备的粘铁公路沥青，在-40℃情况下仍然有一定韧性（-40度冰冻4小时后，砸裂试件仍呈韧性断裂，断裂面发白，不规则断面，同样条件实验国内的同类产品，呈脆断、亮面），-30℃低温拉伸的效果超过公路灌封胶标准要求（严寒型：规定拉伸量50%，实际实验中拉伸量100%）。

上述制备的粘铁公路沥青，对钢铁表面具有高粘接力，（25℃）常温下测试，材料对钢铁表面的粘接力超过2.0Mpa,60℃粘接力仍然超过1.0Mpa，超过日本钢桥面粘接材料标准的要求1.2Mpa，这个强度超过目前国内市面上的其它产品（拉伸过程中，拉伸件的直径是100mm，拉伸力值：1350N）。

实施例2 制备粘铁公路沥青

配方为：

90#基质沥青30千克，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（PSBS）8千克，芳烃油6千克，航空煤油4千克，机油（46号润滑机油）8千克，EPDM胶15千克，萜烯树脂3千克，椰油酸：3千克，EVA（聚醋酸乙烯酯）4千克，高岭土10千克，APAO 7千克，PE （聚乙烯）2千克，磷酸1千克。

制备方法同实施例1。

实施例3 制备粘铁公路沥青

配方为：

90#基质沥青20千克，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SIS）10千克，芳烃油3千克，航空煤油2千克，机油（46号润滑机油）10千克，SBR（丁苯橡胶）10千克，萜烯树脂2千克，椰油酸5千克，EVA（聚醋酸乙烯酯）2千克，高岭土5千克，APAO 3千克，PE （聚乙烯）5千克，磷酸2千克。

制备方法同实施例1。

实施例4 制备粘铁公路沥青

配方为：

90#基质沥青30千克，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）5千克，芳烃油5千克，航空煤油4千克，机油（46号润滑机油）6千克，SBR（丁苯橡胶）15千克，萜烯树脂3千克，椰油酸4千克，POE 3千克，高岭土10千克，APAO 6千克，PE （聚乙烯）4千克，磷酸1.5千克。

制备方法同实施例1。

实施例5 制备粘铁公路沥青

配方为：

90#基质沥青25千克，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）9千克，芳烃油4千克，航空煤油5千克，机油（46号润滑机油）5千克，异戊橡胶13千克，萜烯树脂2千克，椰油酸5千克， TPU 3千克，高岭土8千克，APAO 7千克，PE （聚乙烯）2千克，磷酸1千克。

制备方法同实施例1。

应用实例 辽宁某钢桥面，水平，双向4车道，宽21米，长500米，采用本发明的材料（实施例1制备）和工艺，在钢板的表面每2.5米焊接一条8mm横向钢筋，阻拦表面应力和热胀冷缩产生的滑移积聚，桥面修好后，钢箱梁全长866m，总宽35m，高度3m，箱内共分为237个箱室。箱内顶板选用16mm和20mm厚的钢板，顶板U形加劲肋上口宽300mm，下口宽300mm，高度300mm，标准间距600mm。底板则采用12mm、14mm两种不同厚度的钢板，底板U形加劲肋上口宽250mm，下口宽400mm，高度260mm，标准间距800mm。箱内横隔板板厚为10mm和20mm；纵隔板板厚为12mm和14mm，喷涂层沥青的厚度为5～10mm。48小时开放交通，经过两年的使用，没有出现明显的破坏，剥离检测，钢铁表面没有生锈，粘接力良好。

对比锦州市某钢铁桥面，宽12米，长25米（树脂厚度为20mm），建成通车后，桥面剥离检测，下层的树脂和钢铁桥面剥离，剥离桥面有锈蚀的迹象。

Claims (2)

1.一种粘铁公路沥青，其特征在于：是由以下重量份的组分制成的：90#基质沥青20～40份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物3～10份，芳烃油3～10份，航空煤油2～5份，机油5～10份，橡胶10～20份，萜烯树脂2～5份，有机酸1～5份，粘接性弹性体材料2～5份，高岭土5～15份，APAO 3～7份，聚乙烯2～5份，磷酸0.5～2份；

所述橡胶选自天然橡胶、三元乙丙胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、杜仲胶中的一种或几种；

所述有机酸选为椰油酸；

所述粘接性弹性体材料选自聚醋酸乙烯酯、POE、TPU中的一种或几种。

2.权利要求1所述的一种粘铁公路沥青的制备方法，其特征在于：将90#基质沥青加热至160℃±3℃融化，然后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、芳烃油、航空煤油和机油，加热至180℃±3℃，用胶体磨研磨4遍，然后加入其它材料，继续搅拌发育30分钟，然后用胶体磨研磨，即得粘铁公路沥青。