CN105970760A - 聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结方法 - Google Patents

聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结方法，包括如下步骤：采用沥青混合料车辙试件试模，成型30～60mm厚的沥青混合料层；在沥青混合料层表面，涂刷0.2～0.4mm厚的聚氨酯胶黏剂；成型3～5mm厚的聚氨酯胶结细砂层；成型30～40mm厚的聚氨酯空隙弹性混合料层。本发明有助于解决聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结不足问题，提高聚氨酯空隙弹性路面的长期使用性能，达到长期高效降噪的效果。

Description

聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结方法
技术领域
本发明涉及道路路面，特别是聚氨酯混合料与沥青混合料的界面粘结。
背景技术
聚氨酯空隙弹性混合料是一种优良的降噪混合料。大量实测表明，与密级配沥青路面相比，聚氨酯空隙弹性路面可降噪10dB以上；与常见的降噪路面(排水性沥青路面)相比，聚氨酯空隙弹性路面仍可降噪3dB以上。在使用过程中，排水性沥青路面的空隙会被细料等阻塞，从而丧失其降噪能力，而聚氨酯空隙弹性路面中存在着20％以上的橡胶颗粒，可长期维持其较大的空隙，从而保持其良好的降噪能力。
制约聚氨酯空隙弹性路面的一个问题是：其与下层沥青混合料的界面粘结不足，在行车荷载和环境条件的反复作用下，聚氨酯空隙弹性路面将与下层沥青混合料脱开，从而加速聚氨酯空隙弹性路面的破坏。
发明内容
发明目的：为了克服现有界面粘结方法的不足，本发明提供一种聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结方法，以增强两种混合料界面之间的粘结强度。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用聚氨酯胶结细砂层，辅以下层聚氨酯胶结层，来增强聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结强度。
本发明采用的具体的技术方案为：
一种聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结方法，特点是在所述沥青混合料层与聚氨酯空隙弹性混合料层之间设置聚氨酯胶结层和氨酯胶结细砂层；具体包括以下步骤：
步骤1、采用沥青混合料车辙试件试模，成型30～60mm厚的沥青混合料层；
步骤2、在沥青混合料层表面，涂刷0.2～0.4mm厚的聚氨酯胶黏剂；
步骤3、成型3～5mm厚的聚氨酯胶结细砂层；
步骤4、成型30～40mm厚的聚氨酯空隙弹性混合料层。
进一步的，在本发明中，步骤2、步骤3和步骤4中，可采用单组分/双组分湿固化聚醚型聚氨酯胶黏剂。
进一步的，在本发明中，步骤3中的聚氨酯胶结细砂层的材料组成为：聚氨酯胶黏剂的用量为4～8wt％，集料细砂的粒径为0.15～1.18mm。
进一步的，在本发明中，步骤3中，在步骤2中的聚氨酯胶黏剂涂刷完成后，即可成型聚氨酯胶结细砂层。
进一步的，在本发明中，步骤4中，在步骤3中的聚氨酯胶结细砂层碾压结束后，即可成型聚氨酯空隙弹性混合料层。
所述聚氨酯胶黏剂的参数为：25±1℃下的密度为1.17g/cm3，25±0.5℃下的粘度为1320±500mPa.s，初固化时间为60-90min。
以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.05-0.25，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.02-0.03，有机硅偶联剂0.05-0.15，三乙醇胺0.015-0.025，稀土0.025-0.035，赖氨酸二异氰酸酯0.2-0.4，十二烷基苯磺酸钠0.015-0.025。
有益效果：本发明采用聚氨酯胶结细砂层辅以下聚氨酯胶结层，来增强聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料之间的界面粘结能力，有助于提高聚氨酯空隙弹性路面的长期使用性能，更好地发挥高效降噪的效果。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；其中，各附图标记为：1－沥青混合料层；2－聚氨酯胶结层；3－聚氨酯胶结细砂层；4－聚氨酯空隙弹性混合料层。
具体实施方式
申请人经研究后发现，在本领域中，目前主要采用涂刷约1.0mm环氧沥青来增强聚氨酯空隙弹性路面与下层沥青混合料的界面粘结。从机理上分析，环氧沥青和沥青混合料分别是一种热固型、热溶型材料，而聚氨酯空隙弹性混合料几乎不受温度影响。当路面气温较高时，沥青混合料的劲度有较大幅度的降低，但环氧沥青和聚氨酯空隙弹性混合料的劲度变化不大。较薄的环氧沥青层不足以均衡沥青混合料与聚氨酯空隙弹性混合料的差异变形。
因而，迫切需要一种新的界面粘结方法，来增强聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结强度，以提高聚氨酯空隙弹性路面的长期使用性能。本领域的技术人员进行了多方面的研究，但目前为止尚未有较好的方案公开。究其原因，界面粘接的问题涉及到多方面的因素，材料之间的作用机理尚未明确，特别是材料的性质及材料之间的相容性和相互作用过程，若一一检验各种方案，则费时耗力。
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20－2011)T0703－2011“沥青混合料试件制作方法(轮碾法)”的要求，采用沥青混合料车辙试件试模和轮碾成型机，成型40mm厚的AC-13沥青混合料层。
在已成型的AC-13沥青混合料层表面，涂刷0.2mm厚的单组分湿固化聚氨酯胶黏剂。聚氨酯胶黏剂初始固化(本实施例中，25℃自然环境下，聚氨酯胶黏剂初始固化时间约为60min，随胶黏剂种类改变而改变)后，铺设聚氨酯胶结细砂层(本实施例中，聚氨酯用量为7％，细砂粒径范围为0.15～1.18mm)，采用沥青混合料轮碾成型机往返碾压1次，成型5mm厚的聚氨酯胶结细砂层。
加高沥青混合料车辙试模四周挡板高度30mm。细砂层中的聚氨酯胶黏剂初始固化后，铺设聚氨酯空隙弹性混合料(本实施例中，聚氨酯用量5％，粒径1.18～4.75mm的橡胶颗粒含量25％，集料级配为OGFC-13)，采用沥青混合料轮碾成型机往返碾压5次，成型30mm厚的、孔隙率为29％的聚氨酯空隙弹性混合料层。
为对比，在上述沥青混合料层与聚氨酯空隙弹性混合料之间，分别涂刷0.5～1.0mm厚的环氧沥青(对照1)和0.2～0.4mm厚的聚氨酯胶黏剂(对照2)。
聚氨酯空隙弹性混合料层完全固化后，切割尺寸为50mm×50mm×75.4mm(厚度方向上分别为40mm AC-13、0.2mm聚氨酯胶黏剂层、5mm聚氨酯胶结细砂层、0.2mm聚氨酯胶黏剂层、30mm聚氨酯空隙弹性混合料，共75.4mm，该厚度可随所用界面胶黏剂的类型和用量而变)的斜剪试件。
采用斜剪试验，分别测试不同条件下(不同温度、冻融条件)不同界面粘结方法的界面粘结强度，其结果如表1所示。
表1不同条件下不同界面粘结方法的界面粘结强度
注*：这些厚度是指除聚氨酯胶结细砂层(均为5mm)外的一层聚氨酯胶黏剂层的厚度。
上述测试结果显示，采用聚氨酯胶结细砂层+聚氨酯层的界面粘结方法(本专利申请)，可获得比环氧沥青(对照1)、聚氨酯胶黏剂(对照2)更好的界面粘结强度。
在进一步的实施例中，对聚氨酯胶黏剂进行优化。
经检测，所述聚氨酯胶黏剂的参数为：25±1℃下的密度为1.17g/cm3，25±0.5℃下的粘度为1320±500mPa.s，初固化时间为60-90min。
具体地，以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.05-0.25，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.02-0.03，有机硅偶联剂0.05-0.15，三乙醇胺0.015-0.025，稀土0.025-0.035，赖氨酸二异氰酸酯0.2-0.4，十二烷基苯磺酸钠0.015-0.025。
实施例11
以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.22，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.025，有机硅偶联剂0.13，三乙醇胺0.020，稀土0.030，赖氨酸二异氰酸酯0.35，十二烷基苯磺酸钠0.018。测试结果如下：粘度(cps，25℃)4000，剥离强度(kgf/cm)3.78，耐热性85℃。
实施例12
以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.18，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.03，有机硅偶联剂0.06，三乙醇胺0.025，稀土0.035，赖氨酸二异氰酸酯0.38，十二烷基苯磺酸钠0.025。测试结果如下：粘度(cps，25℃)4000，剥离强度(kgf/cm)3.88，耐热性80℃。
实施例13
以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.05，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.02，有机硅偶联剂0.12，三乙醇胺0.018，稀土0.025，赖氨酸二异氰酸酯0.22，十二烷基苯磺酸钠0.022。测试结果如下：粘度(cps，25℃)4000，剥离强度(kgf/cm)3.55，耐热性90℃。
实施例14
以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.010，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.022，有机硅偶联剂0.08，三乙醇胺0.022，稀土0.028，赖氨酸二异氰酸酯0.24，十二烷基苯磺酸钠0.018。测试结果如下：粘度(cps，25℃)5000，剥离强度(kgf/cm)3.68，耐热性85℃。
实施例15
以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.25，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.028，有机硅偶联剂0.15，三乙醇胺0.025，稀土0.032，赖氨酸二异氰酸酯0.39，十二烷基苯磺酸钠0.016。测试结果如下：粘度(cps，25℃)4000，剥离强度(kgf/cm)3.98，耐热性85℃。
实施例16
以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35％的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.15，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.03，有机硅偶联剂0.05，三乙醇胺0.015，稀土0.034，赖氨酸二异氰酸酯0.2，十二烷基苯磺酸钠0.024。测试结果如下：粘度(cps，25℃)5000，剥离强度(kgf/cm)4.01，耐热性90℃。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种聚氨酯空隙弹性混合料与沥青混合料的界面粘结方法，其特征在于：
在所述沥青混合料层与聚氨酯空隙弹性混合料层之间设置聚氨酯胶结层和氨酯胶结细砂层；
所述界面粘接方法包括以下步骤：
步骤1、采用沥青混合料车辙试件试模，成型30～60mm厚的沥青混合料层；
步骤2、在所述沥青混合料层表面，涂刷0.2～0.4mm厚的聚氨酯胶黏剂层；
步骤3、在所述聚氨酯胶黏剂层上方成型3～5mm厚的聚氨酯胶结细砂层；
步骤4、在所述聚氨酯胶结细砂层上方成型30～40mm厚的聚氨酯空隙弹性混合料层。
2.如权利要求1所述的界面粘结方法，其特征在于：步骤3中，聚氨酯胶结细砂层中聚氨酯胶黏剂含量为4～8wt%，集料细砂的粒径为0.15～1.18mm。
3.如权利要求1或2所述的界面粘结方法，其特征在于：所述聚氨酯胶黏剂包括单组分湿固化聚醚型聚氨酯胶黏剂和双组份湿固化聚醚型聚氨酯胶黏剂。
4.如权利要求3所述的界面粘结方法，其特征在于：所述聚氨酯胶黏剂的参数为：25±1℃下的密度为1.17g/cm³，25±0.5℃下的粘度为1320±500mPa.s，初固化时间为60 - 90min。
5.如权利要求3所述的界面粘结方法，其特征在于：以重量份数计，所述聚氨酯胶黏剂由以下组分制成：固含量为35%的聚醚型聚氨酯乳液100，碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯0.05-0.25，聚硅氧烷—聚醚接枝共聚物0.02-0.03，有机硅偶联剂0.05-0.15，三乙醇胺0.015-0.025，稀土0.025-0.035，赖氨酸二异氰酸酯0.2-0.4，十二烷基苯磺酸钠0.015-0.025。
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