CN109608893B - 桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料及其制备方法 - Google Patents

桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，是由A组分和B组分混合而成：A组分由基质沥青100份，废旧轮胎胶粉20~30份，粘结剂2~4份，稳定剂2~4份，抗氧化剂1~2份，纤维0~1份配制而成；B组分由环氧树脂20~30份和固化剂2~3份配制而成，本发明固化剂采用离子液体，阴阳离子协同固化，无需额外加入助剂进行催化，降低了树脂的开环反应难度，使环氧树脂在较短的时间内实现固化，防止影响后续施工；且离子液体型固化剂用量少、不易挥发、绿色环保。同时本发明制备的废胎胶粉沥青材料中均匀分布的废胎胶粉能起到改善沥青高低温稳定性、加强沥青强度的作用，极大的增加了沥青的粘结强度，显著降低了生产成本，实现了资源的循环利用和废弃物的无害化处理。

Description

桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路材料工程领域，尤其是涉及一种桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，本发明还涉及该沥青材料的制备方法。
背景技术
桥面铺装体系从下到上依次包括混凝土桥面板、防水粘结层和沥青混合料铺装层。其中，防水粘结层是水泥混凝土桥面铺装的重要组成部分，防水粘结层除了需要达到层间粘结的目的，同时还应具有防止雨水下渗的能力，对混凝土起到保护的作用。橡胶沥青是通过一定的生产工艺将橡胶粉加入沥青当中，形成一种以橡胶粉为改性剂的改性沥青。橡胶沥青具有抗疲劳性能好、粘结力高、保护环境的性能特点,作为防水粘结层的胶结料得以广泛应用。
然而，作为橡胶沥青中重要成分的环氧树脂，常使用胺类作为固化剂，其反应机理如图1所示。这类固化剂往往固化时间长，并且固化剂易挥发、毒性大、对后续施工造成严重影响。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，由于降低了环氧树脂的固化温度，使得固化剂不易挥发、用量少，更加绿色环保。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，是由A组分和B组分混合而成；
所述A组分由原料基质沥青、废旧轮胎胶粉、粘结剂、稳定剂、抗氧化剂、纤维按下述重量份配比配制而成：基质沥青100份，废旧轮胎胶粉20~30份，粘结剂2~4份，稳定剂2~4份，抗氧化剂1~2份，纤维0~1份；
所述B组分由原料环氧树脂20~30份和固化剂2~3份配制而成，其中固化剂为离子液体，阳离子为氨基-氧乙基支链咪唑，阴离子为二氰胺根。
所述A组分中的废旧轮胎胶粉选用子午线轮胎橡胶粉或斜交轮胎橡胶粉，其目数为40～60目。
所述粘结剂选用石油树脂，更容易与基质沥青、废旧轮胎胶粉等原料进行结合，提高各原料之间的粘结强度；
所述稳定剂可采用硫磺类稳定剂，如硫磺或二硫化碳，可以起到减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力，防止光、热分解或氧化分解等作用。
所述A组分中的抗氧化剂可采用芳烃油，由于其具有良好的橡胶相容性，耐高温、低挥发等特点，当其在聚合物体系中存在时，能显著抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。
所述A组分中的纤维可采用长度≤5mm的玻璃纤维，起到抗裂、吸附，分散和改善沥青高低温稳定性，加强沥青强度的作用。
所述B组分中的环氧树脂可采用双酚A型环氧树脂TDE-85。、
本发明所述桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料的制备方法包括下述具体步骤：
第一步，将熔化的基质沥青放入搅拌机中，温度控制在150±5℃，依次加入粘结剂、抗氧化剂和稳定剂，高速剪切，使其完全融入基质沥青中；
第二步，保持温度在170±5℃，加入废旧轮胎胶粉继续高速剪切15±5min，然后加入纤维剪切10min，使废旧轮胎胶粉和纤维均匀分散到沥青中，得到A组分；
第三步，将环氧树脂和固化剂在60±5℃条件下进行搅拌混合，得到B组分；
第四步，将A组分和B组分在150±5℃条件下进行搅拌、混合均匀，得到桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料成品，于150±5℃条件下保温封存在储存罐中。
罐内成品应保持搅动状态，以便胶粉颗粒能保持良好的分散状态。喷洒时使用专门的沥青智能喷洒车，洒布量控制在0.8～1.2kg/m2。
本发明的优点在于固化剂采用离子液体，相对传统使用胺类作为固化剂，需要额外加入助剂进行催化固化反应，本发明固化剂的固化机理如图2所示，离子液体固化剂利用阴阳离子协同固化，阳离子的亲电性，阴离子亲核性，无需额外加入助剂进行催化，极大地降低了树脂的开环反应难度，使环氧树脂在相对较短的时间内实现固化，防止影响后续施工；且离子液体型固化剂用量少、不易挥发、绿色环保。同时本发明制备的废胎胶粉沥青材料中均匀分布的废胎胶粉能起到改善沥青高低温稳定性、加强沥青强度的作用，极大的增加了沥青的粘结强度。同时，胶粉全部来源于废旧轮胎，显著降低了生产成本，且实现了资源的循环利用和废弃物的无害化处理，避免填埋，堆放或焚烧给环境带来的灾难性污染。
附图说明
图1是现有橡胶沥青中固化剂的固化机理。
图2是本发明沥青材料中固化剂的固化机理。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解。
本发明所用的原料如无特殊说明，均为市售产品。
实施例1 制备桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料（样品1#）
备料：基质沥青AH-70 100kg， 40~50目的废旧轮胎胶粉25 kg，石油树脂粘结剂3kg，硫磺稳定剂2 kg，芳烃油抗氧化剂1 kg，长度≤5mm的玻璃纤维0.5 kg；双酚A型环氧树脂TDE-85 25 kg，离子液体固化剂（阳离子为氨基-氧乙基支链咪唑，阴离子为二氰胺根）2.5 kg；
制备方法：
第一步，首先将块状的记载沥青熔化，然后将熔化的基质沥青放入搅拌机中，温度控制在150±5℃，依次加入粘结剂、抗氧化剂和稳定剂，以500~800r/min转速搅拌5~10min，直至所有成分完全融入基质沥青中；
第二步，保持温度在170±5℃，加入废旧轮胎胶粉继续以500~800r/min高速剪切10~20 min，然后加入玻璃纤维再剪切10min，使废旧轮胎胶粉和玻璃纤维均匀分散到沥青中，得到A组分；
第三步，将环氧树脂和离子液体固化剂在60±5℃条件下进行搅拌混合，得到B组分；
第四步，将A组分和B组分在150±5℃条件下搅拌10~20min，混合均匀后得到桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料成品（样品1#）。
实施例2 制备桥面防水粘结层用沥青复合材料（样品2#）
备料：基质沥青AH-90 100kg，石油树脂粘结剂3 kg，二硫化碳稳定剂2 kg，芳烃油抗氧化剂1 kg；双酚A型环氧树脂TDE-85 25 kg，离子液体固化剂（阳离子为氨基-氧乙基支链咪唑，阴离子为二氰胺根）2.5 kg；
制备方法：
第一步，首先将块状的基质沥青熔化，然后将熔化的基质沥青放入搅拌机中，温度控制在150±5℃，依次加入粘结剂、抗氧化剂和稳定剂，以500~800r/min转速，高速搅拌剪切5~10min，直至所有成分完全融入基质沥青中；
第二步，保持温度在170±5℃，加入玻璃纤维继续剪切10min，使玻璃纤维均匀分散到沥青中，得到A组分；
第三步，将环氧树脂和离子液体固化剂在60±5℃条件下进行搅拌混合，得到B组分；
第四步，将A组分和B组分在150±5℃条件下搅拌10~20min，混合均匀后得到桥面防水粘结层用沥青复合材料成品（样品2#）。
实施例3 制备桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料（对照例）
备料：基质沥青AH-90 100kg， 40~60目的废旧轮胎胶粉25 kg，石油树脂粘结剂3kg，二硫化碳稳定剂2 kg，芳烃油抗氧化剂1 kg，长度≤5mm的玻璃纤维0.5 kg；双酚A型环氧树脂TDE-85 25 kg，胺类固化剂15 kg；
制备方法：
1、A组分的制备方法同实施例1；
2、B组分：将环氧树脂和固化剂在60±5℃条件下进行搅拌混合制得；
3、将A组分和B组分在170±5℃条件下进行搅拌、混合均匀，得到桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料成品（对照例）。
实施例4 对比试验
按照《水泥混凝土桥面水性环氧沥青防水粘结层施工技术规范》（DB32T 2285—2012）中试验方法，测试以上三种沥青材料作为桥面粘结防水层的性能效果，试验结果如下表所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上表可知，本发明采用离子液体固化剂制备的桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，各项指标与对照例基本相同，但固化剂用量明细减少（15kg减至2.5kg）, 固化时间明显降低（由48h降至16h）；且在制备过程中没有产生胺类气体，有效保护了操作人员的身心健康。样品1和样品2比较发现，样品1中附着力和拉拔强度明显提高，沥青中均匀分布的废胎胶粉还能起到显著改善沥青粘结强度的作用。
实际制备时，各原料可在本发明记载的范围内进行适当调整，以满足实际施工所需。

Claims (7)

1.一种桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，其特征在于：是由A组分和B组分混合而成；
所述A组分由原料基质沥青、废旧轮胎胶粉、粘结剂、稳定剂、抗氧化剂、纤维按下述重量份配比配制而成：基质沥青100份，废旧轮胎胶粉20~30份，粘结剂2~4份，稳定剂2~4份，抗氧化剂1~2份，纤维0~1份；
所述B组分由原料环氧树脂20~30份和固化剂2~3份配制而成，其中固化剂为离子液体，阳离子为氨基-氧乙基支链咪唑，阴离子为二氰胺根。
2.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，其特征在于：所述A组分中的废旧轮胎胶粉选用子午线轮胎橡胶粉或斜交轮胎橡胶粉，其目数为40～60目。
3.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，其特征在于：所述A组分中的粘结剂为石油树脂；所述稳定剂为硫磺类稳定剂。
4.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，其特征在于：所述A组分中的抗氧化剂为芳烃油。
5.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，其特征在于：所述A组分中的纤维为长度≤5mm的玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料，其特征在于：所述B组分中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂TDE-85。
7.权利要求1所述桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料的制备方法，其特征在于：包括下述具体步骤：
第一步，将熔化的基质沥青放入搅拌机中，温度控制在150±5℃，依次加入粘结剂、抗氧化剂和稳定剂，高速剪切，使其完全融入基质沥青中；
第二步，保持温度在170±5℃，加入废旧轮胎胶粉继续高速剪切15±5min，然后加入纤维剪切10min，使废旧轮胎胶粉和纤维均匀分散到沥青中，得到A组分；
第三步，将环氧树脂和固化剂在60±5℃条件下进行搅拌混合，得到B组分；
第四步，将A组分和B组分在150±5℃条件下进行搅拌、混合均匀，得到桥面防水粘结层用废胎胶粉沥青材料成品。
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