CN109797648A - 水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其制备方法为：首先将环氧‑聚酯粉末原料在高速混合机中加热预混后熔融挤出；入单螺杆挤出机中，105℃挤出；条状塑性物冷却粉碎后分级过筛，得到环氧‑聚酯粉料备用；将普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥按比例混合，将可再分散乳胶粉和粉状添加剂按比例加入，混合后得到水泥混合粉料备用；将环氧‑聚酯粉料和水泥混合粉料按比例混合后与改性沥青乳液在搅拌机中混合均匀，得到防水粘结层材料成品。本发明通过将水泥－乳化沥青－环氧复合体系按恰当比例经合理工艺制备而成，达到了“刚柔并济”的效果，既具有较高的力学强度、良好的柔韧性，又具有较强界面黏结强度、低收缩性能和较强耐久性等特点。

Description

水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料

技术领域

本发明涉及桥面铺装材料技术，尤其是涉及一种水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料。

背景技术

水泥基混凝土桥面铺装体系从上到下依次包括下承层砼桥面板、中间过度层防水粘结料和上面铺装层沥青混合料。桥面铺装是桥梁结构的重要组成部分，铺装层质量的好坏直接影响行车安全性、舒适性、耐久性以及经济和社会效益。防水粘结层作为桥面铺装结构的中间层，具有承上启下的功能，对防止桥面铺装病害的发生起着重要作用，兼具黏结、防水和应力吸收等主要功能，此外还应具有良好的稳定性和耐久性。所以水泥混凝土桥面防水粘结层用材料的选择对施工速度和应用效果具有重要的影响，其固化成型速度、粘结抗剪强度、粘轮特性和服役耐久性至关重要。

现有防水粘结层材料往往存在与桥面板相容性差、施工条件苛刻、单一材料耐久性不良等缺陷，而常规沥青类材料作为粘结层材料在结构服役周期进程中容易出现推移、老化、失粘、透水等病害。因此，开发一种性能优异，施工便捷，与整体结构协同性好，耐久性优良的适用于水泥混凝土桥面铺装结构的防水粘结层材料具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，该材料可解决目前粘结层功能性不足、耐久性不良的问题，且原料来源丰富，制备工艺简单，作用效果显著，具有很好的应用前景。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，是由环氧-聚酯粉末涂料原料、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、分散乳胶、粉状添加剂、改性沥青乳液按下述方法制备而成：

第一步，将环氧-聚酯粉末涂料原料加入到带有加热夹套的高速混合机中，按照加热温度55℃，转速600～800r/min的速率进行均匀预混合10min，然后熔融挤出；将预混后的挤出物料放入单螺杆挤出机中，使其进一步混合均匀，在105℃的温度条件下挤出成型；挤出的条状塑性物立即进行降温冷却，粉碎处理；粉碎后的物料分级过筛，得到粒径≤200目的环氧-聚酯粉料备用；

第二步，将普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥按重量比4:1加入到转速1000r/min的强制式机械搅拌机中常温混合3min后，将可再分散乳胶粉和粉状添加剂按0.02~0.05:0.0015~0.0025的比例均匀加入到水泥混合物中，继续搅拌2min，得到水泥混合粉料备用；

第三步，将第一步制备的环氧-聚酯粉料和第二步制备的水泥混合粉料按重量份1~1.5: 2~2.5的比例混合后与100~150重量份的改性沥青乳液在搅拌机中混合均匀，得到防水粘结层材料成品。

所述环氧-聚酯粉末涂料原料是由环氧树脂、聚酯树脂、碱性催化剂、氢化蓖麻油按重量份50～100:50～100:0.05～0.5:1.0～2.5之比例配制而成；其中聚酯树脂由多元羧酸、酸酐与多元醇按常规方法缩合加成制成的酸值不同的聚酯树脂按比例配制而成；环氧树脂为E-12双酚A型固体环氧树脂，其软化点为90～110℃，环氧值为0.11～0.13；所述碱性催化剂由2-甲基咪唑、三乙基苄基氯化铵、2-苯基咪唑啉按2:1:1之重量份配制而成；所述氢化蓖麻油为助剂。

所述聚酯树脂由酸值分别为28、50、65的三种聚酯树脂按1:1:3之重量份配制而成。

为保证防水粘结层材料的质量，本发明所配制的聚酯树脂的性能指标如下表1所示：

表1聚酯树脂特性

所述普通硅酸盐水泥为42.5级波特兰水泥；所述硫铝酸盐水泥为42.5级快硬硫铝酸盐水泥。

所述可再分散乳胶粉所用的聚合物树脂为醋酸乙烯酯/乙烯共聚树脂；所述粉状添加剂为萘系与聚羧酸系按1:4之比例复配的粉状减水剂和羧甲基纤维素醚按比例配制而成。

所述萘系与聚羧酸系复配的粉状减水剂的综合减水率为18%。

所述的改性沥青乳液为SBS改性乳化沥青，其主要技术指标见下表2所示：

表2 SBS改性乳化沥青主要技术指标

本发明制备的防水粘结层材料的使用方法为：

首先采用抛丸作业法或铣刨作业法对水泥混凝土桥面进行预处理，并采用构造深度仪检测，构造深度不小于0.45mm，然后用高压水冲洗，处理完成的桥面纹理均匀、坚硬、洁净、无杂质；然后采用沥青洒布机洒布，防水粘结层材料用量为0.8kg/m²～1.0kg/m²,确保洒铺均匀。

本发明的防水粘结层材料通过将水泥－乳化沥青－环氧复合体系按恰当比例经合理工艺制备而成，能充分发挥刚性材料水泥、柔性材料沥青和粘结材料环氧各自的性能优点，达到了“刚柔并济”的效果，既具有较高的力学强度、良好的柔韧性，又具有较强界面黏结强度、低收缩性能和较强耐久性等特点，作为一种新型复合式材料应用前景良好。其积极效果主要体现在以下几点：

（1）一般认为乳化沥青是由微小沥青液滴稳定分散在水中形成的乳浊液，其主要成分为分散介质水和分散相沥青。本发明在其中加入水泥，水泥作为一种以硅酸盐矿物为主的无机材料，和沥青乳液中的水接触发生水化反应，生成复杂的高模量高强度的水化产物，为体系提升了力学性能；另外通过优选水泥的种类，合理调整凝结时间，使水泥改性乳化沥青能在应用过程中快速固化，进而加快施工进程。

（2）可再分散乳胶粉在水泥水化形成的碱性环境中逐渐失去保护胶体聚乙烯醇，进而溶解释放出核心物质醋酸乙烯酯与乙烯共聚树脂，树脂逐渐融合并形成具有桥接粘连作用的高分子薄膜物质，形成了无机水化产物-有机沥青骨架-高分子聚合物薄膜的复合体系，一方面改善了沥青的性能，另一方面增加了与桥面板的粘结。

（3）粉末状环氧-聚酯涂料是由羧基聚酯树脂、环氧树脂和助剂等组成的热固性材料，在一定的温度条件下可以发生加成聚合反应，将该粉末材料加到乳化沥青中并喷涂到水泥混凝土桥面板上，当面层沥青混合料高温铺装时，余温使均匀分散在粘结层中的环氧-聚酯粉料反应，大大改善了体系的粘结强度和内聚力。

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，本发明所用原料均为市售产品，其原料配制比例均为重量份配比。

实施例1 配制1#水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料

其制备方法包括下述步骤：

第一步，首先将准确称量的环氧树脂50份，聚酯树脂80份，碱性催化剂0.05份，氢化蓖麻油1.0份加入到有加热夹套的高速混合机中，按照加热温度55℃，转速600r/min的速率预混合10min，然后熔融挤出；将预混后挤出的物料放入单螺杆挤出机中，使其进一步混合均匀，在105℃的温度条件下挤出成型；将挤出的条状塑性物迅速降至室温，粉碎后分级过筛，得到粒径200目的环氧-聚酯粉料备用。

第二步，将42.5级普通硅酸盐水泥40份、42.5级硫铝酸盐水泥10份添加进转速1000r/min的强制式机械搅拌机上常温混合3min，然后将可再分散乳胶粉0.2份，复配减水剂0.0015份，羧甲基纤维素醚0.0005份加入到水泥混合物中继续搅拌2min，得到水泥混合粉料备用。

第三步，将第一步制备的环氧-聚酯粉料1份和第二步制备的水泥混合粉料2份充分混合后与改性沥青乳液100份在转速为500r/min的搅拌机上混合均匀，即得到1#水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料。

下表3为1#防水粘结层材料的检测结果。

表3

实施例2 配制2#水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料

其制备方法包括下述步骤：

第一步，首先将准确称量的环氧树脂100份，聚酯树脂80份，碱性催化剂0.03份，氢化蓖麻油1.5份加入到有加热夹套的高速混合机中，按照加热温度55℃，转速800r/min的速率预混合10min，然后熔融挤出；将预混后挤出的物料放入单螺杆挤出机中，使其进一步混合均匀，在105℃的温度条件下挤出成型；将挤出的条状塑性物迅速降至室温，粉碎后分级过筛，得到粒径250目的环氧-聚酯粉料备用。

第二步，将42.5级普通硅酸盐水泥40份、42.5级硫铝酸盐水泥10份添加进转速1000r/min的强制式机械搅拌机上常温混合3min，然后将可再分散乳胶粉0.3份，复配减水剂0.001份，羧甲基纤维素醚0.0008份加入到水泥混合物中继续搅拌2min，得到水泥混合粉料备用。

第三步，将第一步制备的环氧-聚酯粉料1.5份和第二步制备的水泥混合粉料2.5份充分混合后与改性沥青乳液110份在转速为500r/min的搅拌机上混合均匀，即得到2#水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料。

下表4为2#防水粘结层材料的检测结果。

表4

实施例3 配制3#水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料

其制备方法包括下述步骤：

第一步，首先将准确称量的环氧树脂50份，聚酯树脂50份，碱性催化剂0.02份，氢化蓖麻油1.1份加入到有加热夹套的高速混合机中，按照加热温度55℃，转速600r/min的速率预混合10min，然后熔融挤出；将预混后挤出的物料放入单螺杆挤出机中，使其进一步混合均匀，在105℃的温度条件下挤出成型；将挤出的条状塑性物迅速降至室温，粉碎后分级过筛，得到粒径300目的环氧-聚酯粉料备用。

第二步，将42.5级普通硅酸盐水泥40份、42.5级硫铝酸盐水泥10份添加进转速1000r/min的强制式机械搅拌机上常温混合3min，然后将可再分散乳胶粉0.25份，复配减水剂0.0012份，羧甲基纤维素醚0.001份加入到水泥混合物中继续搅拌2min，得到水泥混合粉料备用。

第三步，将第一步制备的环氧-聚酯粉料1.5份和第二步制备的水泥混合粉料2.0份充分混合后与改性沥青乳液150份在转速为500r/min的搅拌机上混合均匀，即得到3#水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料。

下表5为3#防水粘结层材料的检测结果。

表5

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Claims (7)

1.一种水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于：是由环氧-聚酯粉末涂料原料、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、分散乳胶、粉状添加剂、改性沥青乳液按下述方法制备而成：

第一步，将环氧-聚酯粉末涂料原料加入到带有加热夹套的高速混合机中，按照加热温度55℃，转速600～800r/min的速率进行均匀预混合10min，然后熔融挤出；将预混后的挤出物料放入单螺杆挤出机中，使其进一步混合均匀，在105℃的温度条件下挤出成型；挤出的条状塑性物立即进行降温冷却，粉碎处理；粉碎后的物料分级过筛，得到粒径≤200目的环氧-聚酯粉料备用；

第二步，将普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥按重量比4:1加入到转速1000r/min的强制式机械搅拌机中常温混合3min后，将可再分散乳胶粉和粉状添加剂按0.02~0.05:0.0015~0.0025的比例均匀加入到水泥混合物中，继续搅拌2min，得到水泥混合粉料备用；

第三步，将第一步制备的环氧-聚酯粉料和第二步制备的水泥混合粉料按重量份1~1.5: 2~2.5的比例混合后与100~150重量份的改性沥青乳液在搅拌机中混合均匀，得到防水粘结层材料成品。

2.根据权利要求1所述的水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于：所述环氧-聚酯粉末涂料原料是由环氧树脂、聚酯树脂、碱性催化剂、氢化蓖麻油按重量份50～100:50～100:0.05～0.5:1.0～2.5之比例配制而成；其中聚酯树脂由多元羧酸、酸酐与多元醇缩合加成制成的酸值不同的聚酯树脂按比例配制而成；环氧树脂为E-12双酚A型固体环氧树脂，其软化点为90～110℃，环氧值为0.11～0.13；所述碱性催化剂由2-甲基咪唑、三乙基苄基氯化铵、2-苯基咪唑啉按2:1:1之重量份配制而成；所述氢化蓖麻油为助剂。

3.根据权利要求2所述的水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于：所述聚酯树脂由酸值为28、50、65的三种聚酯树脂按1:1:3之重量份配制而成。

4.根据权利要求1所述的水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥为42.5级波特兰水泥；所述硫铝酸盐水泥为42.5级快硬硫铝酸盐水泥。

5.根据权利要求1所述的水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于：所述可再分散乳胶粉所用的聚合物树脂为醋酸乙烯酯/乙烯共聚树脂；所述粉状添加剂为萘系与聚羧酸系复配的粉状减水剂和羧甲基纤维素醚按比例配制而成。

6.根据权利要求5所述的水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于：所述萘系与聚羧酸系复配的粉状减水剂的综合减水率为18%。

7.根据权利要求1所述的水泥混凝土桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于：所述的改性沥青乳液为SBS改性乳化沥青。