CN109534726A

CN109534726A - 柔性无缝伸缩缝接缝料及其制备方法

Info

Publication number: CN109534726A
Application number: CN201910001081.XA
Authority: CN
Inventors: 余志雄; 彭馨彦; 林智勇; 林勇文; 甄文君; 吴凯旋; 吕爱华; 洪晶; 邱熙锋
Original assignee: Guangzhou municipal engineering maintenance department
Current assignee: Guangzhou municipal engineering maintenance department
Priority date: 2019-01-02
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2019-03-29

Abstract

本发明公开了一种柔性无缝伸缩缝接缝料及其制备方法。该柔性无缝伸缩缝接缝料包括高弹性密封胶、骨料以及填料；高弹性密封胶的质量百分比为17％‑24％，骨料的质量百分比为75％‑85％，填料的质量百分比为0％‑8％。该接缝料的制备方法包括如下步骤：将骨料加热至第一预设温度，将所述骨料与填料混合均匀形成混合料；将高弹性密封胶加热至第二预设温度；将加热后的所述高弹性密封胶部分或全部加入加热后的所述混合料内，混合均匀并达到第三预设温度，形成所述柔性无缝伸缩缝接缝料。该柔性无缝伸缩缝接缝料成本低、对作业人员影响小、无需现场人工拌制且接缝料形成的接缝层不易产生离析、开裂、车辙或者推移等问题。

Description

柔性无缝伸缩缝接缝料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路建筑材料和工程领域领域，特别是涉及一种柔性无缝伸缩缝接缝料及其制备方法。

背景技术

常用的桥梁伸缩缝种类有开口式、机械式、无缝式等类型。开口式伸缩缝无任何封闭的填缝料，没有阻水功能，容易造成桥梁下部结构污染和破坏。目前使用较多的是机械式伸缩缝，其缺点是结构复杂，造价高，维修和养护比较麻烦，费工费时，而且接缝处容易产生渗水、跳车等问题。相对而言，无缝伸缩缝能够与其前后的桥面铺装层形成连续整体，桥面平整无缝，行车平稳、舒适、无噪音、振动小，构造简单，施工方便快速，便于维护，其防水性能好，且耐酸碱腐蚀。

目前市场上无缝伸缩缝的接缝料多为国外进口材料，如英国的TST、美国的MATRIX502等，其价格昂贵，且在使用过程中发现较多的后期与原桥面铺装层脱粘渗水的问题。而国内灌封材料多为橡胶类沥青材料，材料中添加了橡胶粉和橡胶颗粒，有些还添加了丁苯橡胶，导致橡胶类沥青材料在高温下产生刺激性气味并会对作业人员造成一定不利的影响。而且目前市场上的无缝伸缩缝的接缝料多需要现场加工，因此常会受到现场条件制约，导致材料用量比例比较粗犷，材料不均匀不稳定，如此会使得接缝料形成的接缝层容易产生离析、开裂、车辙或者推移等问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种成本低、对作业人员影响小、无需现场人工拌制且接缝料形成的接缝层不易产生离析、开裂、车辙或者推移等问题的柔性无缝伸缩缝接缝料及其制备方法。

一种柔性无缝伸缩缝接缝料，所述柔性无缝伸缩缝接缝料的制备原料包括如下各原料组分：高弹性密封胶、骨料以及填料；所述高弹性密封胶的质量百分比为17％-24％，所述骨料的质量百分比为75％-85％，所述填料的质量百分比为0％-8％。

在其中一个实施例中，所述高弹性密封胶为非橡胶类高分子多聚物的高弹性体在基质沥青的基础上改性而成的多聚物改性沥青。

在其中一个实施例中，所述高弹性密封胶的技术指标参数如下：

针入度25℃,100g,5s(0.1mm)：70-90，

软化点TR&B(℃)≥82，

延度5℃,5cm/min,(cm)≥25，

弹性恢复(25℃，％)≥97，

25℃弹性恢复率(％)：25-65，

闪点(℃)≥230。

在其中一个实施例中，所述骨料的技术指标参数为：

石料压碎值(％)≤18，

洛杉矶磨耗损失(％)≤20，

表观相对密度(g/m³)≥2.60，

吸水率(％)≤1.0，

坚固性(％)≤12，

针片状颗粒含量(％)≤8，

水洗法小于0.075mm颗粒(％)≤1，

软石含量(％)≤1，

粗集料的磨光值PSV(BPN)≥42。

在其中一个实施例中，当使用于无缝伸缩缝表层3cm范围内时，所述骨料与所述填料组成的级配范围为：9.5mm筛孔100％，4.75mm筛孔80-100％，2.36mm筛孔60-80％，1.18mm筛孔40-65％，0.6mm筛孔30-55％，0.3mm筛孔18-32％，0.15mm筛孔8-18％，0.075mm筛孔7-14％；

当使用于无缝伸缩缝表层3cm以下深度时，所述骨料与所述填料组成的级配范围为：26.5mm筛孔100％，19mm筛孔90-100％，16mm筛孔70-85％，13.2mm筛孔50-70％，9.5mm筛孔25-40％，4.75mm筛孔0-15％，0.075mm筛孔0-3％。

在其中一个实施例中，所述高弹性密封胶的用量关系如下：

其中，P为所述高弹性密封胶的质量百分比，

d为伸缩缝允许变形量，

L为接缝料填充宽度，

R为所述高弹性密封胶的弹性恢复率。

在其中一个实施例中，所述柔性无缝伸缩缝接缝料的摩擦系数BPN₂₀≥42。

一种所述的柔性无缝伸缩缝接缝料的制备方法，包括如下步骤：

将骨料加热至第一预设温度，将加热后的所述骨料与填料混合均匀形成混合料；

将高弹性密封胶加热至第二预设温度；

将加热后的所述高弹性密封胶部分或全部加入加热后的所述混合料内，混合均匀并达到第三预设温度，形成所述柔性无缝伸缩缝接缝料。

在其中一个实施例中，所述第一预设温度为190℃-220℃，所述第二预设温度为170℃-180℃。

在其中一个实施例中，所述第三预设温度为190℃-200℃。

上述柔性无缝伸缩缝接缝料成本低、对作业人员影响小、无需现场人工拌制且接缝料形成的接缝层不易产生离析、开裂、车辙或者推移等问题。上述柔性无缝伸缩缝接缝料通过原材料的合理选用和各原料用量的科学设计，造价低，施工和维护方便，高弹性密封胶的质量百分比为17％-24％能充分保障接缝料的均匀性，可满足桥梁路面的伸缩和变形需要，可有效地解决水侵害问题及伸缩缝跳车等问题，有效解决了传统制作方法带来的材料不均匀、不稳定引起的无缝伸缩缝易产生的离析、开裂、车辙或者推移等问题，具有良好的经济、社会效益。无缝柔性无缝伸缩缝接缝料中的高弹性密封胶用量需要在17％以上，以满足伸缩缝的纵向和横向位移需要，可为防止造成永久性变形，同时，无缝柔性无缝伸缩缝接缝料中的高弹性密封胶用量需要不高于24％，当无缝柔性无缝伸缩缝接缝料中的高弹性密封胶用量在24％以上时，无缝柔性无缝伸缩缝接缝料形成的接缝层的抵抗高温变形的能力较差，高温稳定性差。

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

本实施例提供了一种柔性无缝伸缩缝接缝料。所述柔性无缝伸缩缝接缝料的制备原料包括如下各原料组分：高弹性密封胶、骨料以及填料。

高弹性密封胶的质量百分比为17％-24％，骨料的质量百分比为75％-85％，填料的质量百分比为0％-8％。

上述柔性无缝伸缩缝接缝料是由高弹性密封胶与骨料、填料搅拌均匀混合形成的一种具有高粘性、可柔性、可拉伸性、可压缩恢复性,并能抵抗交通荷载破坏的桥梁伸缩缝接缝材料，柔性无缝伸缩缝接缝料可以适应桥梁伸缩进行适应性形变。

在一个具体示例中，高弹性密封胶为非橡胶类高分子多聚物的高弹性体在基质沥青的基础上改性而成的多聚物改性沥青。例如，填料可以是矿粉。

在一个具体示例中，高弹性密封胶为非橡胶类高分子多聚物的高弹性体在基质沥青的基础上改性而制备而成，高弹性密封胶适用于高温地区具有高软化点、弹性变形率。高弹性密封胶的技术指标参数如下表1所示。

表1

在一个具体示例中，无缝柔性无缝伸缩缝接缝料所需骨料要求采用耐磨耗性能好、粘附性能好的优质反击破加工成型集料。骨料可以是玄武岩集料或辉绿岩集料。骨料的技术指标参数如下表2所示。

表2

试验项目	单位	技术要求
			石料压碎值	％	≤18
洛杉矶磨耗损失	％	≤20
			表观相对密度	g/m<sup>3</sup>	≥2.60
吸水率	％	≤1.0
			坚固性	％	≤12
针片状颗粒含量	％	≤8
			水洗法＜0.075mm颗粒	％	≤1
软石含量	％	≤1
			粗集料的磨光值PSV	BPN	≥42

在一个具体示例中，高弹性密封胶用量范围确定按照下述的高弹性密封胶的用量关系公式确定：

其中，P为高弹性密封胶的质量百分比，

d为伸缩缝允许变形量，

L为接缝料填充宽度，

R为高弹性密封胶的弹性恢复率。

例如，当伸缩缝允许变形量为4cm,接缝料填充宽度(桥梁路面的伸缩缝位置处的接缝宽度)为50cm，高弹性密封胶的弹性恢复率为50％时，按照上述公式计算可得P为16。此条件下柔性无缝伸缩缝接缝料中高弹性密封胶的质量百分比不少于16％。

在一个具体示例中，柔性无缝伸缩缝接缝料的摩擦系数BPN₂₀≥42。

在一个具体示例中，骨料和填料的用量符合以下表3以及表4所示级配范围，其中GA-5适用于无缝伸缩缝表层3cm范围内以内结构部位的修复，GA-20适用于无缝伸缩缝表层3cm以下深度结构部位的修复。

当使用于无缝伸缩缝表层3cm范围内时，骨料与填料组成的级配范围为：9.5mm筛孔100％，4.75mm筛孔80-100％，2.36mm筛孔60-80％，1.18mm筛孔40-65％，0.6mm筛孔30-55％，0.3mm筛孔18-32％，0.15mm筛孔8-18％，0.075mm筛孔7-14％；当使用于无缝伸缩缝表层3cm以下深度时，骨料与填料组成的级配范围为：26.5mm筛孔100％，19mm筛孔90-100％，16mm筛孔70-85％，13.2mm筛孔50-70％，9.5mm筛孔25-40％，4.75mm筛孔0-15％，0.075mm筛孔0-3％。

表3：GA-5级配范围表

筛孔(方孔筛,mm)	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
									通过率范围(％)	100	80-100	60-80	40-65	30-55	18-32	8-18	7-14

表4：GA-20级配范围表

筛孔(方孔筛，mm)	26.5	19	16	13.2	9.5	4.75	0.075
								通过率范围(％)	100	90-100	70-85	50-70	25-40	0-15	0-3

实施例2

本实施例提供一种的柔性无缝伸缩缝接缝料的制备方法，其包括如下步骤：

称取柔性无缝伸缩缝接缝料的各个组分，包括质量百分比为20％的高弹性密封胶，质量百分比为75％的骨料，质量百分比为5％的填料。

采用沥青混合料生产所用的拌和机生产制作柔性无缝伸缩缝接缝料。

将骨料加热至第一预设温度，将骨料与填料混合均匀形成混合料；第一预设温度为190℃-220℃。

将高弹性密封胶加热至第二预设温度；第二预设温度为170℃-180℃。

将加热后的高弹性密封胶部分或全部加入加热后的混合料内，混合均匀并保持第三预设温度，形成柔性无缝伸缩缝接缝料，第三预设温度为190℃-200℃。

车辙实验

对柔性无缝伸缩缝接缝料进行车辙实验。

将骨料加热至200℃，将骨料与填料混合均匀形成混合料。

将高弹性密封胶加热至170℃。

将加热后的混合料与加热后的高弹性密封胶总量的70％混合均匀，并保持190℃，形成柔性无缝伸缩缝接缝料，以确保矿料与高弹性密封胶的粘结性能，将柔性无缝伸缩缝接缝料填入路面的伸缩缝位置处的接缝内，压实。

将剩余的30％用量的高弹性密封胶加热至190℃并倒入车辙模具，高弹性密封胶灌入接缝内部连通孔隙内，尽可能充满矿料的间隙，压实至与车辙模具的顶部齐平，制作形成车辙试件。

进行车辙试验。在普通车辙试验基础上，将作用时间延长至4h，检测10000次车辙深度指标和相对变形率。要求1小时车辙不大于350次/mm，10000次作用下相对变形率小于15％，以此控制并得到接缝料合适的高弹性密封胶的用量。当柔性无缝伸缩缝接缝料满足上述实验要求时，即表示该柔性无缝伸缩缝接缝料中的高弹性密封胶的质量百分比满足接缝要求。因为，当无缝柔性无缝伸缩缝接缝料中的高弹性密封胶用量在24％以上时，无缝柔性无缝伸缩缝接缝料形成的接缝层的抵抗高温变形的能力较差，高温稳定性差；当无缝柔性无缝伸缩缝接缝料中的高弹性密封胶用量在17％以下时，无缝柔性无缝伸缩缝接缝料形成的接缝层的无法有效纵向位移和/或横向位移。

实施例3

本实施例提供一种上述的柔性无缝伸缩缝接缝料的使用方法，其包括如下步骤：

将骨料加热至200℃，用现有的沥青搅拌机将骨料与填料预拌矿料5-10秒，混合均匀形成混合料。

将高弹性密封胶加热至170℃。

将加热后的混合料与加热后的高弹性密封胶总量的70％混合，沥青搅拌机拌90-120秒；搅拌均匀，并保持190℃，形成柔性无缝伸缩缝接缝料，以确保矿料与高弹性密封胶的粘结性能。混合料与加热后的高弹性密封胶混合时的湿拌时间不少于90s。混合形成的柔性无缝伸缩缝接缝料即可出厂用于修路路面伸缩缝位置处的接缝。

柔性无缝伸缩缝接缝料的出厂温度为190～200℃。施工时，将柔性无缝伸缩缝接缝料填入路面的伸缩缝位置处的接缝内，压实，柔性无缝伸缩缝接缝料的现场施工温度不低于180℃。

再将加热后的温度为190℃的高弹性密封胶总量的30％填入伸缩缝位置处的接缝内，压实成型形成修复层，修复层与路面齐平。

其中，柔性无缝伸缩缝接缝料生产温度要求(℃)如下表5所示。

表5

本发明针对目前无缝式伸缩缝接缝所面临的主要问题，采用非橡胶类原材料，通过对接缝料进行结构和材料用量比例设计，使其适应高温、低温环境变形需要，采用工厂化生产，解决了由于现场简易加工带来的材料不均匀不稳定引起的的离析、开裂、车辙和推移等问题，提高伸缩缝接缝料的使用寿命。

对比例1

本对比例提供一种的柔性无缝伸缩缝接缝料的制备方法。其中，柔性无缝伸缩缝接缝料的各个组分包括质量百分比为12％的高弹性密封胶，质量百分比为80％的骨料，质量百分比为8％的填料。其他方法与实施例2相同。

对比例2

本对比例提供一种的柔性无缝伸缩缝接缝料的制备方法。其中，柔性无缝伸缩缝接缝料的各个组分包括质量百分比为29％的高弹性密封胶，质量百分比为63％的骨料，质量百分比为8％的填料。其他方法与实施例2相同。对比例1、对比例2以及实施例2所得的修复层进行车辙试验的对比结果如表6所示。

表6

本发明针对目前无缝式伸缩缝接缝所面临的主要问题，采用非橡胶类原材料，通过对接缝料进行结构和材料用量比例设计，使柔性无缝伸缩缝接缝料适应高温、低温环境变形需要，采用工厂化生产，解决了由于现场简易加工带来的材料不均匀不稳定引起的的离析、开裂、车辙和推移等问题，柔性无缝伸缩缝接缝料的使用寿命大大提高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种柔性无缝伸缩缝接缝料，其特征在于，所述柔性无缝伸缩缝接缝料的制备原料包括如下各原料组分：高弹性密封胶、骨料以及填料；所述高弹性密封胶的质量百分比为17％-24％，所述骨料的质量百分比为75％-85％，所述填料的质量百分比为0％-8％。

2.根据权利要求1所述的柔性无缝伸缩缝接缝料，其特征在于，所述高弹性密封胶为非橡胶类高分子多聚物的高弹性体在基质沥青的基础上改性而成的多聚物改性沥青。

3.根据权利要求1所述的柔性无缝伸缩缝接缝料，其特征在于，所述高弹性密封胶的技术指标参数如下：

针入度25℃，100g，5s(0.1mm)：70-90，

软化点TR&B(℃)≥82，

延度5℃,5cm/min,(cm)≥25，

弹性恢复(25℃，％)≥97，

25℃弹性恢复率(％)：25-65，

闪点(℃)≥230。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的柔性无缝伸缩缝接缝料，其特征在于，所述骨料的技术指标参数为：

石料压碎值(％)≤18，

洛杉矶磨耗损失(％)≤20，

表观相对密度(g/m³)≥2.60，

吸水率(％)≤1.0，

坚固性(％)≤12，

针片状颗粒含量(％)≤8，

水洗法小于0.075mm颗粒(％)≤1，

软石含量(％)≤1，

粗集料的磨光值PSV(BPN)≥42。

5.根据权利要求4所述的柔性无缝伸缩缝接缝料，其特征在于，当使用于无缝伸缩缝表层3cm范围内时，所述骨料与所述填料组成的级配范围为：9.5mm筛孔100％，4.75mm筛孔80-100％，2.36mm筛孔60-80％，1.18mm筛孔40-65％，0.6mm筛孔30-55％，0.3mm筛孔18-32％，0.15mm筛孔8-18％，0.075mm筛孔7-14％；

6.根据权利要求1-3任意一项所述的柔性无缝伸缩缝接缝料，其特征在于，所述高弹性密封胶的用量关系如下：

其中，P为所述高弹性密封胶的质量百分比，

d为伸缩缝允许变形量，

L为接缝料填充宽度，

R为所述高弹性密封胶的弹性恢复率。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的柔性无缝伸缩缝接缝料，其特征在于，所述柔性无缝伸缩缝接缝料的摩擦系数BPN₂₀≥42。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的柔性无缝伸缩缝接缝料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将高弹性密封胶加热至第二预设温度；

9.根据权利要求8所述的柔性无缝伸缩缝接缝料的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为190℃-220℃，所述第二预设温度为170℃-180℃。

10.根据权利要求8所述的柔性无缝伸缩缝接缝料的制备方法，其特征在于，所述第三预设温度为190℃-200℃。