CN107043610B - 一种桥面防水粘结层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥面防水粘结层材料及其制备方法，以重量百分比计，由以下原料制备而成：包括以下重量百分比的成分：10～20％的水性不饱和聚酯树脂，5～10％的水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液，30～40％的SBS改性泡沫沥青，0.1～0.2％的纳米蒙脱土，0.1～0.2％的纳米碳酸钙，0.2～0.4％的玻璃纤维，5～10％的水泥，20～40％的石英矿粉，0.001％～0.002％的硅烷偶联剂，余量为水，本发明的桥面防水粘结层材料韧性好、耐冲击性强、强度高，脆性低；粘结、抗拉、抗剪切性能优异；防水性能优良，耐久性好；施工方便，造价适中。

Description

一种桥面防水粘结层材料及其制备方法

技术领域

本发明属于桥面铺装材料领域，具体涉及一种桥面防水粘结层材料及其制备方法。

背景技术

二十一世纪以来，随着我国经济的迅速发展，以公路建设为基础的交通运输业日新月异。伴随着高等级公路的大量兴建，越来越多的桥梁被建成并投入使用。桥梁是交通网络的重要枢纽，承担着繁重的交通任务，任何部位的破坏都会阻碍交通的畅通性。

桥面防水粘结层位于桥面板与桥面铺装层之间，其对于桥面铺装的使用性能与耐久性起着决定性的作用。水是造成桥面铺装破坏的最直接和最重要的原因之一，如果没有优良的防水粘结层，雨水就会从沥青铺装层空隙、桥面板裂缝浸入水泥混凝土板或钢板中间，降低水泥混凝土桥面的强度，造成钢桥面板生锈，缩短桥梁结构的使用寿命。如果设置的桥面防水粘结层与桥面铺装层及桥面板层间抗剪切能力较弱，粘结力不足，则桥面铺装层的整体性被损坏，在行车方向上易产生相对位移发生剪切破坏，产生推移、拥包等损害，随着通车后车轮的剧烈冲击和荷载的作用还易使桥面铺装层出现松散、剥落等损害。尤其，随着交通量和重型车辆的增加，汽车重载超载情况下破坏会更为严重。甚至在桥面铺装施工时，料车、压路机等就有可能将防水粘结层粘带走，如此一来，防水粘结层起不到应有的效果，水从面层渗入使得其抗水平剪切能力更弱，粘结性能更差，形成一种恶性循环状态。

2000年以前，我国桥面防水粘结层所用的材料主要是普通乳化沥青和沥青防水卷材，但后期均发生严重漏水或推移病害，无法满足路用性能要求。后期，我国从国外引入环氧沥青，开发了诸如环氧沥青、水性环氧沥青、环氧树脂等防水粘结层材料。通过一系列室内试验和室外试样，环氧沥青类防水粘结层材料防水、抗剪切、抗拉等路用性能较普通乳化沥青和沥青防水卷材大幅提高，能够满足一定阶段的要求。

后来，经过一定时间的工程实践，发现环氧沥青类防水粘结层材料脆性大，耐冲击性能弱；现场固化温度高(120℃左右)，易造成环氧沥青老化，环氧沥青类防水粘结层材料耐久性不足；固化时间短(120min左右)，施工时间紧张；环氧树脂成本高昂，工程造价大；无法满足日益增长的交通量和重载车载，也无法便捷施工，节省资金。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种桥面防水粘结层材料及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的桥面防水粘结层材料韧性好、耐冲击性强、强度高，脆性低；粘结、抗拉、抗剪切性能优异；防水性能优良，耐久性好；施工方便，造价适中。

为达到上述目的，本发明所述一种桥面防水粘结层材料，以重量百分比计，由以下原料制备而成：10～20％的水性不饱和聚酯树脂，5～10％的水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液，30～40％的SBS改性泡沫沥青，0.1～0.2％的纳米蒙脱土，0.1～0.2％的纳米碳酸钙，0.2～0.4％的玻璃纤维，5～10％的水泥，20～40％的石英矿粉，0.001％～0.002％的硅烷偶联剂，余量为水。

所述的水性不饱和聚酯树脂为水性双酚A型不饱和聚酯树脂，其固含量为57.0～63.0％。

所述的水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液为过苯甲酸叔丁酯水溶液，其水溶液固含量为45.5～58.6％。

所述的SBS改性泡沫沥青的膨胀率为10～15倍，半衰期为10～20s，发泡温度为150～170℃，发泡用水量2.5～3.5％。

所述的纳米蒙脱土粒径为10～100nm。

所述的纳米碳酸钙粒径为10～100nm。

所述的玻璃纤维长度为10～20mm，直径为5～10μm。

所述的石英矿粉的粒径为10～1000μm。

制备上述桥面防水粘结层材料的方法包括以下步骤：

步骤一：采用二甲基氨基乙醇中和不饱和聚酯树脂中的羧基，制备水性不饱和聚酯树脂；

步骤二：制备水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液；

步骤三：用硅烷偶联剂分别对纳米蒙脱土和纳米碳酸钙进行表面修饰；

步骤四：将经硅烷偶联剂表面修饰的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙加入到水性不饱和聚酯树脂中，用超声波分散仪在30～40KHz的条件下分散3～5min，得到纳米改性水性不饱和聚酯树脂；

步骤五：在石英矿粉中加入玻璃纤维和水泥，用高速分散机在4000～6000rpm的条件下分散3～5min，得到添加剂；

步骤六：将纳米改性水性不饱和聚酯树脂、水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液、SBS改性泡沫沥青、水和添加剂混合后，在高速剪切机在1000～2000rpm的条件下分散3～5min，制得桥面防水粘结层材料。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，本发明的水性不饱和聚酯树脂和水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液的造价低于环氧树脂和环氧树脂的固化剂，市场价格约为后者的一半，而且水性不饱和聚酯树脂和水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液可以在常温下固化，固化时间长，与泡沫沥青、石英矿粉、水泥和玻璃纤维能在常温下形成强度，可人为控制施工时间。

本发明的SBS改性泡沫沥青可在常温下拌合、摊铺施工，环境污染小，且粘度小，能和石英矿粉、水泥和玻璃纤维等充分混合均匀。

加入纳米碳酸钙和纳米蒙脱土的目的是：纳米碳酸钙和纳米蒙脱土颗粒可以填充水性不饱和聚酯树脂和水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液固化后存在的微小空隙，提高固化物的密实度，从而提高防水粘结层整体的防水性能和耐久性；纳米碳酸钙和纳米蒙脱土可以改变固化物微观结构，提高其韧性、耐冲击性，降低脆性。

加入水泥的目的是：水泥可与水性不饱和聚酯树脂、水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液和SBS改性泡沫沥青中的水分发生水化反应，避免因水分后期蒸发使得防水粘结层中形成空隙，提高防水粘结层的密实度，从而提高防水粘结层整体的防水性能和耐久性；水泥与水水化反应的产物也可以填充SBS改性泡沫沥青、石英矿粉、玻璃纤维、水性不饱和聚酯树脂固化物的微小孔隙，提高防水粘结层的密实度，从而提高防水粘结层整体的防水性能和耐久性。

加入石英矿粉的目的是：替代一部分不饱和聚酯树脂固化物和SBS改性泡沫沥青，达到添加剂的作用，降低工程造价。

加入玻璃纤维的目的是：提高不饱和聚酯树脂固化物的韧性、耐冲击性，降低脆性；提高SBS改性泡沫沥青粘结、抗拉、抗剪切性能。

本发明提供的桥面防水粘结层材料的制备条件和制备工艺较为简单，不需专门技术人员操作，施工技术人员或试验人员按照本发明叙述的操作配制即可。

本发明的桥面防水粘结层材料具有以下优点：

(1)材料剂型占优，该材料为W/O剂型，材料相容性、和复配性好，可在常温条件下施工，固化时间长，施工时间可人为控制；

(2)材料性能优异，该材料韧性、耐冲击性、强度高，脆性低；粘结、抗拉、抗剪切性能优异；材料整体空隙率低，密实度高，防水性能优良，耐久性好；

(3)施工方便，可就地拌合或者在工厂拌合，施工条件宽松；

(4)施工质量可控制，可人为控制施工时间，便于精细化施工；

(5)造价适中，相较于传统环氧沥青防水粘结材料，造价降低约30％。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步详细说明。

一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，以重量百分比计，由以下原料制备而成：包括以下重量百分比的成分：10～20％的水性不饱和聚酯树脂，5～10％的水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液，30～40％的SBS改性泡沫沥青，0.1～0.2％的纳米蒙脱土，0.1～0.2％的纳米碳酸钙，0.2～0.4％的玻璃纤维，5～10％的水泥，20～40％的石英矿粉，0.001％～0.002％的硅烷偶联剂，余量为水。

其中水性不饱和聚酯树脂为水性双酚A型不饱和聚酯树脂，其固含量为57.0～63.0％；水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液为过苯甲酸叔丁酯水溶液，其水溶液固含量为45.5～58.6％；SBS改性泡沫沥青的膨胀率为10～15倍，半衰期为10～20s，发泡温度为150～170℃，发泡用水量2.5～3.5％；纳米蒙脱土和纳米碳酸钙的粒径均为10～100nm；玻璃纤维长度为10～20mm，直径为5～10μm石英矿粉的粒径为10～1000μm。

一种桥面防水粘结层材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：采用二甲基氨基乙醇中和不饱和聚酯树脂中的羧基，制备水性不饱和聚酯树脂；

步骤二：制备水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液；

步骤三：用硅烷偶联剂分别对纳米蒙脱土和纳米碳酸钙进行表面修饰；

步骤四：将经硅烷偶联剂表面修饰的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙加入到水性不饱和聚酯树脂中，用超声波分散仪在30～40KHz的条件下分散3～5min，得到纳米改性水性不饱和聚酯树脂；

步骤五：在石英矿粉中加入玻璃纤维和水泥，用高速分散机在4000～6000rpm的条件下分散3～5min，得到添加剂；

步骤六：将纳米改性水性不饱和聚酯树脂、水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液、SBS改性泡沫沥青、水和添加剂混合后，在高速剪切机在1000～2000rpm的条件下分散3～5min，制得桥面防水粘结层材料。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1

一种桥面防水粘结层材料，包括以下重量百分比的成分：

水性不饱和聚酯树脂 10％；

水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液 10％；

SBS改性泡沫沥青 40％；

纳米蒙脱土 0.1％；

纳米碳酸钙 0.1％；

玻璃纤维 0.2％；

水泥 5％；

石英矿粉 30％；

硅烷偶联剂 0.001％；

水 余量。

一种桥面防水粘结层材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：采用二甲基氨基乙醇中和不饱和聚酯树脂中的羧基，制备水性不饱和聚酯树脂；

步骤二：制备水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液；

步骤三：用硅烷偶联剂分别对纳米蒙脱土和纳米碳酸钙进行表面修饰；

步骤四：将经硅烷偶联剂表面修饰的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙加入到水性不饱和聚酯树脂中，用超声波分散仪在30～40KHz的条件下分散3～5min，得到纳米改性水性不饱和聚酯树脂；

步骤五：在石英矿粉中加入玻璃纤维和水泥，用高速分散机在4000～6000rpm的条件下分散3～5min，得到添加剂；

步骤六：将纳米改性水性不饱和聚酯树脂、水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液、SBS改性泡沫沥青、水和添加剂混合后，在高速剪切机在1000～2000rpm的条件下分散3～5min，制得桥面防水粘结层材料。

实施例2

一种桥面防水粘结层材料，包括以下重量百分比的成分：

水性不饱和聚酯树脂 15％；

水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液 5％；

SBS改性泡沫沥青 30％；

纳米蒙脱土 0.15％；

纳米碳酸钙 0.15％；

玻璃纤维 0.3％；

水泥 7.5％；

石英矿粉 40％；

硅烷偶联剂KH560 0.002％；

水 余量。

一种桥面防水粘结层材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：采用二甲基氨基乙醇中和不饱和聚酯树脂中的羧基，制备水性不饱和聚酯树脂；

步骤二：制备水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液；

步骤三：用硅烷偶联剂KH560分别对纳米蒙脱土和纳米碳酸钙进行表面修饰；

步骤四：将经硅烷偶联剂KH560表面修饰的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙加入到水性不饱和聚酯树脂中，用超声波分散仪在30～40KHz的条件下分散3～5min，得到纳米改性水性不饱和聚酯树脂；

步骤五：在石英矿粉中加入玻璃纤维和水泥，用高速分散机在4000～6000rpm的条件下分散3～5min，得到添加剂；

步骤六：将纳米改性水性不饱和聚酯树脂、水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液、SBS改性泡沫沥青、水和添加剂混合后，在高速剪切机在1000～2000rpm的条件下分散3～5min，制得桥面防水粘结层材料。

实施例3

一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：

水性不饱和聚酯树脂 20％；

水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液 7.5％；

SBS改性泡沫沥青 35％；

纳米蒙脱土 0.2％；

纳米碳酸钙 0.2％；

玻璃纤维 0.4％；

水泥 10％；

石英矿粉 20％；

硅烷偶联剂KH560 0.0015％；

水 余量。

一种桥面防水粘结层材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：采用二甲基氨基乙醇中和不饱和聚酯树脂中的羧基，制备水性不饱和聚酯树脂；

步骤二：制备水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液；

步骤三：用硅烷偶联剂KH560分别对纳米蒙脱土和纳米碳酸钙进行表面修饰；

步骤四：将经硅烷偶联剂KH560表面修饰的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙加入到水性不饱和聚酯树脂中，用超声波分散仪在30～40KHz的条件下分散3～5min，得到纳米改性水性不饱和聚酯树脂；

步骤五：在石英矿粉中加入玻璃纤维和水泥，用高速分散机在4000～6000rpm的条件下分散3～5min，得到添加剂；

步骤六：将纳米改性水性不饱和聚酯树脂、水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液、SBS改性泡沫沥青、水和添加剂混合后，在高速剪切机在1000～2000rpm的条件下分散3～5min，制得桥面防水粘结层材料。

下面对实施例1～3中的材料样品进行相关试验检测，试验结果见表1，由表1可以看出，该材料多项性能明显优于国产双组分环氧沥青防水粘结层材料，也优于进口双组分环氧沥青防水粘结层材料。

表1试验检测结果

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，以重量百分比计，由以下原料制备而成：10～20％的水性不饱和聚酯树脂，5～10％的水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液，30～40％的SBS改性泡沫沥青，0.1～0.2％的纳米蒙脱土，0.1～0.2％的纳米碳酸钙，0.2～0.4％的玻璃纤维，5～10％的水泥，20～40％的石英矿粉，0.001％～0.002％的硅烷偶联剂，余量为水，所述的玻璃纤维长度为10～20mm，直径为5～10μm。

2.根据权利要求1所述的一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述的水性不饱和聚酯树脂为水性双酚A型不饱和聚酯树脂，其固含量为57.0～63.0％。

3.根据权利要求1所述的一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述的水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液为过苯甲酸叔丁酯水溶液，其水溶液固含量为45.5～58.6％。

4.根据权利要求1所述的一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述的SBS改性泡沫沥青的膨胀率为10～15倍，半衰期为10～20s，发泡温度为150～170℃，发泡用水量2.5～3.5％。

5.根据权利要求1所述的一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述的纳米蒙脱土粒径为10～100nm。

6.根据权利要求1所述的一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述的纳米碳酸钙粒径为10～100nm。

7.根据权利要求1所述的一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述的石英矿粉的粒径为10～1000μm。

8.根据权利要求1所述的一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述桥面防水粘结层材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：采用二甲基氨基乙醇中和不饱和聚酯树脂中的羧基，制备水性不饱和聚酯树脂；

步骤二：制备水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液；

步骤三：用硅烷偶联剂分别对纳米蒙脱土和纳米碳酸钙进行表面修饰；

步骤四：将经硅烷偶联剂表面修饰的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙加入到水性不饱和聚酯树脂中，用超声波分散仪在30～40KHz的条件下分散3～5min，得到纳米改性水性不饱和聚酯树脂；

步骤五：在石英矿粉中加入玻璃纤维和水泥，用高速分散机在4000～6000rpm的条件下分散3～5min，得到添加剂；

步骤六：将纳米改性水性不饱和聚酯树脂、水性不饱和聚酯树脂固化剂水溶液、SBS改性泡沫沥青、水和添加剂混合后，在高速剪切机在1000～2000rpm的条件下分散3～5min，制得桥面防水粘结层材料。