CN106739310A - 一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材，由胎基层(1)，胎基层(1)上下表面分别粘接改性沥青涂盖层(2)和(3)，改性沥青涂盖层(2)上表面覆有隔离层(4)，改性沥青涂盖层(3)下表面覆有隔离层(5)制成；其中，所述改性沥青涂盖层由以下质量百分比的原料组成，38～44％90#沥青、11～17％200#沥青、5～8％聚丙烯、1～3％SBS、4～6％APAO、2～3％高温改性剂、15～17％改性粉和10～15％填料。本发明产品具有耐高温、抗低温裂纹能力强、抗老化能力强，接缝变形能力强，且提供了更高标准的防水功能，同时改善了道路桥梁用防水卷材的施工性能，主要用于浇注式沥青混凝土混合料的铺装。

Description

一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性沥青防水卷材及其制备方法，具体涉及一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材及其制备方法。
背景技术
为了延长道路和桥梁的使用寿命，减少维修次数，在道桥上做上防水层是十分必要的。国内从上世纪末开始，市政的道路桥梁防水工程开始选择专用的道桥改性沥青卷材，其一系列的优点使得路桥的使用寿命得到一定的改善。但是目前市面上的道桥专用防水卷材仍存在许多的不足，例如用于浇注式沥青混凝土混合料铺装所用的APPII型改性沥青防水卷材要求耐热度达160℃，需承受摊铺热沥青混凝土时高温下的碾压施工，避免路面因高温软化引起的车辙变形病害，但是当前市面上的产品都很难达到这一要求。而且多数产品耐高温达到后，其低温条件下的柔性却又不足了，在寒冷的条件下会产生低温裂纹的病害。在建材行业标准JC/T974-2005要求道桥APPII低温柔性的指标也仅仅是-10℃，已很难满足实际需要。再者改性沥青防水卷材一般在高温性能好的同时，其施工出油性势必会较差，工地施工进度较慢。因此，如何有效地解决以上问题显得尤为重要。
理想中的道桥用改性沥青防水卷材技术要求是在铺设过程中，沥青卷材必须要能承受其高达160℃以上的热沥青高温而不损坏，同时道路桥梁经常有数吨重的车辆碾过，要求沥青卷材与基层粘结牢固，耐穿刺、抗硌破性好，也要必须有一定的抗低温裂纹的能力。而且期望道桥用改性沥青防水卷材应具有较好的施工性能，以便解决施工进度慢的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材及其制备方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材，由胎基层(1)，胎基层(1)上下表面分别粘接改性沥青涂盖层(2)和(3)，改性沥青涂盖层(2)上表面覆有隔离层(4)，改性沥青涂盖层(3)下表面覆有隔离层(5)制成；其中，所述改性沥青涂盖层由以下质量百分比的原料组成，38～44％90#沥青、11～17％200#沥青、5～8％聚丙烯、1～3％SBS、4～6％APAO、2～3％高温改性剂、15～17％改性粉和10～15％填料。
进一步，所述胎基层采用薄型250g/m2的长纤聚酯无纺布，其厚度比市面上同克重的普通长纤聚酯无纺布薄约0.3mm，可有效保证卷材下表面沥青涂盖层厚度的实现；所述隔离层(4)采用30～60目细砂，所述隔离层(5)采用PE膜或者30～60目细砂。
进一步，所述90#沥青为重交道路石油沥青，所述200#沥青为液态石油沥青，所述聚丙烯为等规IPP，所述SBS(中文名称为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)为嵌段比为30/70的星型SBS，所述APAO为非晶态α-烯烃共聚物，融熔指数0.3～1.0g/10min；所述高温改性剂是以煤制石油的副产物重芳烃为原料，经高温聚合反应而得，再经烘干磨碎至120目的粉末，所述改性粉为轮胎橡胶经研磨成60目的粉末，所述填料为180～200目的重质碳酸钙。
进一步，所述改性沥青涂盖层的制备是按配比依次打入90#沥青、200#沥青，升温至150～170℃，然后在150～170℃时加入聚丙烯、SBS，溶胀1～2h，接着用胶体磨研磨1～2h，升温达190～195℃，然后加入APAO搅拌20～40min，接着加入高温改性剂，继续用胶体磨研磨20～40min，温度控制在185～190℃，最后加入改性粉和填料，高速搅拌60～90min，即成。
本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材的制备方法，将胎基开卷、胎基烘干、胎基预浸渍改性沥青、上下涂覆改性沥青涂盖料、冷却、覆隔离材料、牵引定型、卷毡包装，其中，所述胎基烘干温度为180～200℃；预浸渍温度为180～200℃；涂盖料温度为180～190℃；冷却温度为30～40℃，车速为20～30m/min。
本发明道桥用高聚物改性沥青防水卷材可在自动化卷材生产线上进行生产，该生产线包括卷材成型联动生产线、改性沥青层的制备、导热油加热系统、水冷却系统以及环保系统的设备，本发明生产过程主要包括改性沥青的制备和卷材成型两大工序。
本发明道桥用高聚物改性沥青防水卷材以薄型长纤聚酯毡为胎基，保证了卷材下表面厚度远大于标准，很好的解决了施工性能差的现象，以90#重交道路沥青和200#液态石油沥青作为基质沥青，以SBS为改性剂改善低温柔性，以APAO和高温改性剂增强高温性能，并添加提高耐疲劳、抗剪切性能的其它填料配制而成的高聚物改性沥青为涂盖材料，以细砂和PE膜作表面隔离材料所制成的可以卷曲的片状防水材料。
与现有技术相比，本发明的防水卷材具有以下技术效果：
(1)耐高温性能好，比标准要求整整高了5℃，能最大限度的适应沥青混凝土高温铺设要求，保证高热沥青混凝土摊铺或浇注时防水层不被破坏，而且具有较高的高温抗剪能力，较好的适应了摊铺沥青混凝土时的行车要求。同时，抗低温裂纹能力强，比标准低温低6℃以上。
(2)韧性大，拉力及延伸率余量比标准至少提高了10％以上，对沥青混凝土具有背衬加强的功能，能够有效的阻止沥青混凝土裂缝的产生和发展，提高沥青混凝土路面的使用寿命。
(3)抗老化性能好，衰减小，保证了较长的防水寿命。
(4)具有高强度和高硬度，中间夹有长纤聚酯无纺布，同时具有最小3.5mm的厚度，赋予卷材耐硌伤、抗刺穿、抗冲击能力强等特点，能承受施工中设备裸碾和砂石的穿刺。
(5)尺寸稳定性，这一性能对保证卷材防水层在高温和低温反复变化时尺寸稳定。
(6)整体性好，胎基涂油前经过预浸，保证胎体与涂盖料完美结合，不起泡分层，不透水性好。
(7)具有良好的施工性，本发明卷材胎基采用的是薄型250g/m2的长纤聚酯无纺布，其厚度薄，保证了卷材下表面厚度远＞1.5mm，铺设到防水基层上粘结牢固，在应力作用下不会剥离。
(8)应用性能极好，50℃剪切强度、50℃粘结强度、热碾压后抗渗性、接缝变形能力都远超过标准要求。可完全满足浇注式沥青混凝土混合料的铺装，以及道桥高强度和动态荷载作用环境下的防水要求。综上，本发明之道桥用高聚物改性沥青防水卷材为道桥APPII型改性沥青防水卷材，具有耐高温、抗低温裂纹能力强、抗老化能力强，接缝变形能力强，且提供了更高标准的防水功能，在耐水性、抗渗性、耐高低温性、粘结性等方面具有比行业标准要求更加优异的性能，同时改善了道路桥梁用防水卷材的施工性能。主要用于浇注式沥青混凝土混合料的铺装，是专门为市政交通建设的道路和桥梁工程防水面设计的。
附图说明
图1为本发明高聚物改性沥青防水卷材的结构示意图。其中，1为改性沥青预浸后的长纤聚酯胎基层，2、3为改性沥青涂盖层，4、5为上下表面的隔离层(上表面为细砂，下表面为细砂或者PE膜)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。下述实施例中使用的各原料均为市售产品，其中：90#沥青和200#沥青皆为中石油江苏燃料沥青有限责任公司产品；SBS合成橡胶为岳阳巴陵石化的SBS4402-1；聚丙烯为山东庆云德馨等规IPP；APAO为辽阳辽化奇达公司生产；高温改性剂为河北润储公司提供。
实施例1
1、改性沥青的配方
2600kg 90#沥青、1000kg 200#沥青、425kg IPP、80kg SBS、350kg APAO、300kg高温改性剂、1100kg改性粉、900kg重钙。
2、改性沥青的制备
(1)按配比依次打入2600kg 90#沥青、1000kg 200#沥青，升温至150～170℃。
(2)在150～170℃时加入425kg IPP、80kg SBS溶胀1～2h。
(3)用胶体磨研磨1～2h，升温达190～195℃。
(4)加入350kg APA0搅拌30min。
(5)加入300kg高温改性剂，继续用胶体磨研磨30min。
(6)加入1100kg改性粉、900kg重钙，高速搅拌60～90min。
(7)检测，合格后打入储罐准备上线生产。
3、道桥用高聚物改性沥青防水卷材
包括胎基层1，胎基层1双面粘接改性沥青涂盖料2和3，改性沥青层2上覆有细砂4，改性沥青层3上覆有PE膜5。其中，胎基层1为薄型250g/m2的长纤聚酯无纺布，由天鼎丰非制造布有限公司生产。隔离层4为30～60目细砂，隔离层5为可降解PE膜。如图1所示。
道桥用高聚物改性沥青防水卷材在美国阿迪公司的自动化卷材生产线上生产。生产过程依次包括为：胎基层开卷、胎基层烘干、胎基层浸渍改性沥青、双面涂覆改性沥青层、覆隔离材料、牵引压实、冷却定型、卷材。其中，烘干温度控制在180℃，浸渍温度为190℃，改性沥青涂覆温度为190℃，冷却温度为35℃，生产线的车速为28m/min。道桥改性沥青防水卷材的厚度为3.5mm。
实施例2
1、改性沥青的配方
2650kg 90#沥青、950kg 200#沥青、425kg IPP、70kg SBS、340kg APAO、250kg高温改性剂、1050kg改性粉、900kg重钙。
2、道桥用改性沥青的制备
(1)按配比依次打入2650kg90#沥青、950kg200#沥青，升温至150～170℃。
(2)温度在150～170℃时加入425kg IPP、70kg SBS溶胀1～2h。
(3)用胶体磨研磨1～2h，升温达190～195℃。
(4)加入340kg APAO搅拌30min。
(5)加入250kg高温改性剂，继续用胶体磨研磨30min。
(6)加入1050kg改性粉、900kg重钙，高速搅拌60～90min。
(7)检测，合格后打入储罐准备上线生产。
3、道桥用高聚物改性沥青防水卷材
由以上改性沥青制成的防水卷材结构同实施例1，包括胎基层1，胎基层1双面粘接改性沥青涂盖料2和3，改性沥青层2上覆有细砂4，改性沥青层3上覆有PE膜5。
以上改性沥青防水卷材的生产过程同实施例1。工艺参数为：烘干温度控制在180℃，浸渍温度为190℃，改性沥青涂覆温度为190℃，冷却温度为35℃，生产线的车速为28m/min。道桥改性沥青防水卷材的厚度为3.5mm。
实施例3
1、改性沥青的配方
2900kg 90#沥青、950kg 200#沥青、425kg IPP、100kg SBS、350kg APAO、200kg高温改性剂、1100kg改性粉、1000kg重钙。
2、道桥用改性沥青的制备
(1)按配比依次打入2900kg 90#沥青、950kg 200#沥青，升温至150～170℃。
(2)在150～170℃时加入425kg IPP、100kg SBS溶胀1～2h。
(3)用胶体磨研磨1～2h，升温达190～195℃。
(4)加入350kg APAO搅拌30min。
(5)加入200kg高温改性剂，继续用胶体磨研磨30min。
(6)加入1100kg改性粉、1000kg重钙，高速搅拌60～90min。
(7)检测，合格后打入储罐准备上线生产。
3、道桥用高聚物改性沥青防水卷材
由以上改性沥青制成的防水卷材结构同实施例1，包括经预浸的长纤聚酯胎基层1，胎基层1双面粘接改性沥青涂盖料2和4，改性沥青层2上覆有细砂，改性沥青层3上覆有PE膜。
以上改性沥青防水卷材的生产过程同实施例1。工艺参数为：烘干温度控制在180℃，浸渍温度为190℃，改性沥青涂覆温度为190℃，冷却温度为35℃，生产线的车速为28m/min。道桥改性沥青防水卷材的厚度为3.5mm。
评价道桥用高聚物改性沥青防水卷材：
1、对实施例1-3的防水卷材进行通用性能测试，结果见表2。
表2-实施例1-3的防水卷材通用性能测试结果
由表2可知，实施例1-3的道桥用防水卷材的各项通用性能均符合质量指标，各项性能优异。
2、防水卷材的应用性能。
为了进一步考察本发明防水卷材及其防水材料的应用可靠性和耐久性，进行了应用性能的试验，包括50℃剪切强度、50℃粘结强度、热碾压后抗渗性和接缝变形能力。
1、50℃剪切强度测试方法
取按JC/T974-2005中5.16要求制备的类型3试件四个，将试件在50℃士2℃放置4h，然后取出将试件，立即放入压力试验机，注意使卷材的纵向与水平剪切力的方向平行，试验机速度为10mm/min。开动试验机开始试验与取出试件的间隔不超过5s，记录试验过程的最大力及滑移位置。计算剪切强度，取平均值。
2、50℃粘结强度测试方法
取按JC/T974-2005中5.16要求制备的类型3试件四个，将试件的上、下两面(一面为水泥混凝土、一面为沥青混凝土)清洁干净、平整。用高强度环氧树脂胶粘剂将粘结夹具粘在试件的两面，然后放置在标准试验条件下24h。将试件在50℃±2℃放置4h，然后取出，将粘结有夹具的试件装入拉力试验机，标准拉力垂直作用于试件，调整拉伸速度为10mm/min，开动试验机拉伸至粘结破坏。开动试验机开始试验与取出试件时的间隔不超过5s。记录粘结破坏时的荷载和破坏位置，测量粘结面的面积，精确到1mm2。计算粘结强度，取平均值。
3、热碾压后杭渗性测试方法
取按JC/T974-2005中5.16要求制备的类型3试件三个，将防水卷材的上、下两面不与基层粘结，每面用约120g防粘纸和一张报纸隔开。试件制备好后趁热将上下两面的水泥混凝土和沥青混凝土小心移除，取出中间的防水卷材。然后将试件在标准试验条件放置4h，用不透水仪进行试验。将试件放入不透水仪，开始试验，升压到0.1MPa，保持30min。记录每个试件表面有无水迹，压力是否保持0.1MPa。
4、接缝变形能力测试方法
按JC/T974-2005中5.20的试验方法，试件安装在变形试验机上进行试验，试验进行10000次循环，若防水系统完全破坏则停止试验，记录试验次数。若循环10000次后防水系统没有破坏，则记录观察到的现象，报告为无破坏。
采用以上方法对实施例1-3的防水卷材进行的应用性能测试，其试验结果见表3。
表3-实施例1-3的防水卷材应用性能测试结果
综上，从本发明防水卷材的通用性能和应用性能来看，本发明防水卷材具有高标准的防水功能，具有较强的耐高温性能、抗低温裂纹能力、抗老化能力、接缝变形能力。在耐水性、抗渗性、耐高低温性、粘结性等方面具有比行业标准要求更加优异的性能，完全满足浇注式沥青混凝土混合料的铺装，以及道桥高强度和动态荷载作用环境下的防水要求。

Claims (5)

1.一种道桥用高聚物改性沥青防水卷材，其特征在于，由胎基层(1)，胎基层(1)上下表面分别粘接改性沥青涂盖层(2)和(3)，改性沥青涂盖层(2)上表面覆有隔离层(4)，改性沥青涂盖层(3)下表面覆有隔离层(5)制成；其中，所述改性沥青涂盖层由以下质量百分比的原料组成，38～44％90#沥青、11～17％200#沥青、5～8％聚丙烯、1～3％SBS、4～6％APAO、2～3％高温改性剂、15～17％改性粉和10～15％填料。
2.根据权利要求1所述的道桥用高聚物改性沥青防水卷材，其特征在于，所述胎基层采用薄型250g/m2的长纤聚酯无纺布，所述隔离层(4)采用30～60目细砂，所述隔离层(5)采用PE膜或者30～60目细砂。
3.根据权利要求1所述的道桥用高聚物改性沥青防水卷材，其特征在于，所述90#沥青为重交道路石油沥青，所述200#沥青为液态石油沥青，所述聚丙烯为等规IPP，所述SBS为嵌段比为30/70的星型SBS，所述APAO为非晶态α-烯烃共聚物，融熔指数0.3～1.0g/10min，所述高温改性剂是以煤制石油的副产物重芳烃为原料，经高温聚合反应而得，再经烘干磨碎至120目的粉末，所述改性粉为轮胎橡胶经研磨成60目的粉末，所述填料为180～200目的重质碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的道桥用高聚物改性沥青防水卷材，其特征在于，所述改性沥青涂盖层的制备是按配比依次打入90#沥青、200#沥青，升温至150～170℃，然后在150～170℃时加入聚丙烯、SBS，溶胀1～2h，接着用胶体磨研磨1～2h，升温达190～195℃，然后加入APAO搅拌20～40min，接着加入高温改性剂，继续用胶体磨研磨20～40min，温度控制在185～190℃，最后加入改性粉和填料，高速搅拌60～90min，即成。
5.一种如权利要求1～4之一所述的道桥用高聚物改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，将胎基开卷、胎基烘干、胎基预浸渍改性沥青、上下涂覆改性沥青涂盖料、冷却、覆隔离材料、牵引定型、卷毡包装，其中，所述胎基烘干温度为180～200℃；预浸渍温度为180～200℃；涂盖料温度为180～190℃；冷却温度为30～40℃，车速为20～30m/min。
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