CN109797647B - 一种复合改性沥青桥面防水粘结层 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合改性沥青桥面防水粘结层，包括粘结下层、粘结上层和防水层；其中粘结上层和下层由0.4kg/m2的环氧改性沥青铺设而成，防水层由0.6kg/m2的热塑性弹性体改性沥青铺设而成；环氧改性沥青由基质沥青、环氧树脂、固化剂、硫化剂、固化促进剂、丁苯橡胶和滑石粉按比例制备而成；热塑性弹性体改性沥青是由基质沥青、环氧化天然橡胶、热塑性弹性体、聚苯醚、纤维按比例制备而成。本发明充分利用各材料的不同特性，使防水粘结层具有优异的粘结性能和防水性能，环氧改性沥青保证了与混凝土桥面和沥青混合料面层的充分粘结；而热塑性弹性体改性沥青则避免了因基层开裂应力传递给防水层造成的防水层断裂、挠曲疲劳或处于高应力状态下的提前老化等问题。
Description
技术领域
本发明涉及道路材料工程，尤其是涉及一种复合改性沥青桥面防水粘结层。
背景技术
防水粘结层是水泥混凝土桥梁桥面铺装的重要组成部分，防水粘结层位于桥面板与沥青铺装层中间，起到将两种结构层进行可靠连接使其形成整体结构的作用，是铺装体系中的关键层位之一。
现有的沥青防水粘结层材料主要包括环氧沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青等，实际使用时主要存在两方面的问题，其一是粘结力低，层间粘结效果不理想，车辆制动产生的较大的水平推剪切力的作用，容易导致桥面铺装层出现拥包、坑槽等病害；其二是抗裂性能不足，容易出现渗水现象，造成结构内部钢筋腐蚀，对梁体造成不可逆的破坏作用，缩短桥梁使用寿命，直接危及桥梁安全；环氧树脂的加入使沥青材料柔韧性大幅降低，经常面临基层开裂应力传递给防水层造成的防水层断裂、挠曲疲劳或处于高应力状态下的提前老化等问题。
这就要求道路桥梁防水层材料应具有优异的粘结性、不透水性、柔韧延展性、抗拉强度等特性，以满足道路桥梁防水粘结层（包括特殊部位如变形缝等）的实际需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种粘结强度更高且防水性能更好的复合改性沥青桥面防水粘结层。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的复合改性沥青桥面防水粘结层，包括粘结下层、粘结上层和置于粘结下层、粘结上层之间的防水层；其中粘结上层和粘结下层由0.4kg/m2的环氧改性沥青铺设而成，防水层由0.6kg/m2的热塑性弹性体改性沥青铺设而成。
本发明所用的环氧改性沥青由原料基质沥青、环氧树脂、固化剂、硫化剂、固化促进剂、丁苯橡胶和滑石粉按下述重量份配比和方法制备而成：
配比：基质沥青100份，环氧树脂 10～20份，固化剂 5～10份，硫化剂3～5份，固化促进剂1～2份，丁苯橡胶2～4份，滑石粉（500目）0.5～1份；
制备步骤：
第一步，将熔化的基质沥青放入搅拌机中，加热温度170～180℃，加入丁苯橡胶，通过胶体磨持续搅拌15～30 min，使丁苯橡胶均匀分布于基质沥青中；
第二步，温度控制在130～150 ℃，加入环氧树脂、硫化剂、固化促进剂和滑石粉，继续搅拌15～20 min，混合均匀；
第三步，保持温度120～140 ℃，将固化剂加入到搅拌机中，搅拌10～15 min，得到环氧改性沥青。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51,高级脂肪碳链基团与环氧基团同时存在；
所述固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂；
所述硫化剂为橡胶硫化剂，如硫磺；
所述固化促进剂为叔胺类固化促进剂，如2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚等。
本发明所用的热塑性弹性体改性沥青是由原料基质沥青、环氧化天然橡胶、热塑性弹性体、聚苯醚、纤维按下述重量份配比和方法制备而成：
配比：基质沥青100份，环氧化天然橡胶20～30份，热塑性弹性体20～50份，聚苯醚0.5～1.5份，纤维 3～5份；
制备步骤：
第一步，将熔化的基质沥青放入高速剪切混合乳化机中，温度控制在150～160℃，然后加入热塑性弹性体，4000rpm高速剪切30min，得到沥青粘结料；
第二步，将第一步得到的沥青粘结料加热至170~180℃后，再加入聚苯醚和环氧天然橡胶，高速剪切40min，至环氧天然橡胶完全融入沥青粘结料中，最后加入纤维拌和5min，得到热塑性弹性体改性沥青。
其中所用的环氧化天然橡胶的环氧化程度为50％；
所用的热塑性弹性体为SEBS；
所用的聚苯醚为细度20～40目的颗粒，变形温度160～190℃；
所用的纤维为长度小于等于5mm的玻璃纤维。
本发明的优点在于充分利用各材料的不同特性，使防水粘结层具有优异的粘结性能和防水性能，配制的环氧改性沥青具有极高的粘结强度，保证了与混凝土桥面和沥青混合料面层的充分粘结；而热塑性弹性体改性沥青则具有很高的防水和抗变形能力，避免了因基层开裂应力传递给防水层造成的防水层断裂、挠曲疲劳或处于高应力状态下的提前老化等问题，使防水可靠性大幅度增加。
环氧树脂和固化剂在沥青中形成三维立体互穿网络结构聚合物，从根本上改变了普通沥青的热塑性，大幅提高了高温稳定性，显著提高了材料的粘结性能。丁苯橡胶的加入改变了低温性能，使环氧改性沥青在保持高强粘结力的同时兼具拉伸强度和断裂伸长率这两大重要性能。
采用环氧化天然橡胶和热塑性弹性体对基质沥青进行改性，得到的热塑性弹性体改性沥青具有低温弯折性，伸长率及柔软度更好，具有较高的拉伸强度、断裂伸长率以及撕裂强度，由于融合了环氧天然橡胶和热塑性弹体的弹性恢复性能与纤维的链接作用，作为粘结层中的防水层还兼顾了应力吸收层对裂缝处产生的应力变化吸收和应变恢复作用。
本发明将丁苯橡胶、热塑性弹性体和环氧化天然橡胶在高温剪切条件下，均匀分散于基质沥青中，可与沥青中的轻组分相结合，部分轻组分进入聚合物高分子网络中起溶胀作用，约束了沥青移动，极大地改善了粘结料的温度和力学性能。
附图说明
图1是本发明复合改性沥青桥面防水粘结层的断面结构图。
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。如无特殊说明，本发明所用的原料均为市售产品。
实施例1 制备环氧改性沥青
1、备料：基质沥青100份，环氧树脂 15份，固化剂 8份，硫化剂4份，固化促进剂1.5份，丁苯橡胶3份，500目滑石粉0.5份；
制备步骤：
第一步，将熔化的基质沥青放入搅拌机中，加热温度170～180℃，加入丁苯橡胶，通过胶体磨持续搅拌15～30 min，使丁苯橡胶均匀分布于基质沥青中；
第二步，温度控制在130～150 ℃，加入环氧树脂、硫化剂、固化促进剂和滑石粉，继续搅拌15～20 min，混合均匀；
第三步，保持温度120～140 ℃，将固化剂加入到搅拌机中，搅拌10～15 min，得到环氧改性沥青。
实施例2 制备热塑性弹性体改性沥青
1、备料：基质沥青100份，环氧化天然橡胶 25份，热塑性弹性体35份，细度20～40目的聚苯醚1.0份，长度≤5mm的玻璃纤维4份；
2、步骤：
第一步，将熔化的基质沥青放入高速剪切混合乳化机中，温度控制在150～160℃，首先加入热塑性弹性体，4000rpm高速剪切30min，得到沥青粘结料；
第二步，将第一步制得的沥青粘结料加热至170～180℃后，再加入聚苯醚和环氧天然橡胶，4000rpm高速剪切40min，至环氧天然橡胶完全融入沥青粘结料中，最后加入玻璃纤维拌和5min，得到热塑性弹性体改性沥青。
实施例3 铺设复合改性沥青桥面防水粘结层
其具体施工方法为：
第一步，在施工完成的混凝土桥面板上，将环氧改性沥青在制备完成2h以内按0.4kg/m2的用量直接喷洒，铺设环氧改性沥青下粘结层1，沥青临时储存和喷洒过程中，需要在120～140℃下处于不断搅拌状态；
第二步，在环氧改性沥青下粘结层1上按0.6kg/m2的用量铺设热塑性弹性体改性沥青防水层2，铺设方法同第一步；
第三步，在热塑性弹性体改性沥青防水层2上铺设工程塑料改性沥青上粘结层3，铺设方法同第一步。
铺设完成的复合改性沥青桥面防水粘结层如图1所示。
实施例4 本发明铺设的改性沥青桥面防水粘结层的性能效果试验
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）、《建筑防水涂料试验方法》（GBT 16777-2008）中试验方法，测试实施例3铺设的桥面粘结防水层的性能效果，试验结果如下表所示。
从试验结果可以看出，本发明采用环氧改性沥青铺设的上、下粘结层和由热塑性弹性体改性沥青铺设的防水层构成的桥面防水粘结层的各指标远远高于施工技术规范的技术要求，极大的增强了桥面防水粘结层的粘结强度和防水性能，提高了桥面结构的耐久性。
Claims (4)
1.一种复合改性沥青桥面防水粘结层，其特征在于：包括粘结下层、粘结上层和置于粘结下层、粘结上层之间的防水层；其中粘结上层和粘结下层由0.4kg/m2的环氧改性沥青铺设而成，防水层由0.6kg/m2的热塑性弹性体改性沥青铺设而成；
所述环氧改性沥青由原料基质沥青、环氧树脂、固化剂、硫化剂、固化促进剂、丁苯橡胶和滑石粉按下述重量份配比和方法制备而成：配比：基质沥青100份，环氧树脂 10～20份，固化剂 5～10份，硫化剂3～5份，固化促进剂1～2份，丁苯橡胶2～4份，滑石粉0.5～1份；
制备步骤：
第一步，将熔化的基质沥青放入搅拌机中，加热温度170～180℃，加入丁苯橡胶，通过胶体磨持续搅拌15～30 min，使丁苯橡胶均匀分布于基质沥青中；
第二步，温度控制在130～150 ℃，加入环氧树脂、硫化剂、固化促进剂和滑石粉，继续搅拌15～20 min，混合均匀；
第三步，保持温度120～140 ℃，将固化剂加入到搅拌机中，搅拌10～15 min，得到环氧改性沥青。
2.根据权利要求1所述的复合改性沥青桥面防水粘结层，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51；所述固化剂为酸酐类或胺类固化剂；所述硫化剂为橡胶硫化剂；所述固化促进剂为叔胺类固化促进剂。
3.根据权利要求1所述的复合改性沥青桥面防水粘结层，其特征在于：所述热塑性弹性体改性沥青是由原料基质沥青、环氧化天然橡胶、热塑性弹性体、聚苯醚、纤维按下述重量份配比和方法制备而成：配比：基质沥青100份，环氧化天然橡胶20～30份，热塑性弹性体20～50份，聚苯醚0.5～1.5份，纤维 3～5份；制备步骤：第一步，将熔化的基质沥青放入高速剪切混合乳化机中，温度控制在150～160℃，然后加入热塑性弹性体，4000rpm高速剪切30min，得到沥青粘结料；第二步，将第一步得到的沥青粘结料加热至170~180℃后，再加入聚苯醚和环氧天然橡胶，高速剪切40min，至环氧天然橡胶完全融入沥青粘结料中，最后加入纤维拌和5min，得到热塑性弹性体改性沥青。
4.根据权利要求3所述的复合改性沥青桥面防水粘结层，其特征在于：所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为50％；所述热塑性弹性体为SEBS；所述聚苯醚为细度20～40目的颗粒，变形温度160～190℃；所述纤维为长度小于等于5mm的玻璃纤维。
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