CN110016321B - 一种桥面铺装用防水粘结层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桥面铺装用防水粘结层材料，所述防水粘结层材料由A组分、B组分和C组分制成；其中，以重量份计，A组分由如下原料组成：乳化沥青，水性聚氨酯环氧树脂乳液，醋酸乙烯酯‑乙烯共聚乳液，消泡剂；B组分由如下原料组成：二苯基甲烷二异氰酸酯，聚氧化丙烯三醇，二氨基硅氧烷，乳化剂；C组分由如下原料组成：环氧树脂固化剂水溶液，石墨烯，云母粉，纳米氮化硅份，聚丙烯纤维。本发明所制备的防水粘结层材料具有十分优异的防水性、粘结性、耐久性、机械强度以及剪切强度，可很好应用于混凝土桥面的防水层。

Description

一种桥面铺装用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技术领域，具体涉及一种桥面铺装用 防水粘结层材料及其制备方法。
背景技术
目前，我国的公路特别是高速公路建设发展很快。在道路修建 中，各式各样的桥梁在公路的总里程中占有相当部分比例，长期以 来，由于对水泥混凝土桥面的防水不够重视，直接或进行简单改良 后，将屋面防水材料应用于桥面防水，在实际工程中常出现诸如立 交桥桥面渗水、铺装层剥落、桥面板破碎等问题。导致桥梁由于水 的侵害而出现钢筋锈蚀等耐久性问题，造成巨大的安全隐患和经济 损失。
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。
目前在路桥建设中可用作铺设防水层的材料很多，有各类防水卷 材、防水涂料及各种堵漏材料等。目前在混凝土桥面防水中常用的材 料以沥青基为主，分为卷材类和涂膜类两种。其中涂膜类又可以分为 水乳型、溶剂型和反应型三类，三者各有缺点。其中水乳型防水涂料 如APP改性沥青材料、氯丁胶沥青等，组成结构单一，与水泥混凝土 桥面板的粘结强度较低，在车辆荷载的作用下，铺装层出现了推移、 脱空现象，从而导致表面波浪、裂缝、松散、坑洞等病害的产生。溶 剂型防水涂料与水泥混凝土桥面板的粘结较好，但耐高温性能较差。 反应型防水涂料对施工工艺的要求较高，且价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于为水泥混凝土桥面提供一种防水性能好、粘结 强度和剪切强度高、耐久性好的桥面铺装用防水粘结层材料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种桥面铺装用防水粘结层材料，所述防水粘结层材料由A组 分、B组分和C组分制成；
其中，以重量份计，A组分由如下原料组成：乳化沥青50-100份， 水性聚氨酯环氧树脂乳液10-20份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液 20-50份，消泡剂0.2-0.5份；
以重量份计，B组分由如下原料组成：二苯基甲烷二异氰酸酯 20-50份，聚氧化丙烯三醇5-15份，二氨基硅氧烷0.5-1份，乳化 剂2-8份；
以重量份计，C组分由如下原料组成：环氧树脂固化剂水溶液 5-15份，石墨烯0.01-0.05份，云母粉0.2-0.6份，纳米氮化硅 0.1-0.5份，聚丙烯纤维0.2-0.4份。
优选的，所述乳化沥青的固含量为45-55％。
优选的，所述醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的质量浓度是50～55％。
优选的，所述消泡剂为BYK-019消泡剂或BYK-024消泡剂。
优选的，二氨基硅氧烷为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷 或N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
优选的，所述乳化剂为选自2,2-二羟甲基丁酸，2,2-二羟乙基 丙酸，2,3-二羟甲基丙酸，2,3-二羟乙基丁酸，2,3-二羟乙基丙酸 中的一种或几种。
优选的，所述纳米氮化硅的粒径为20-50nm。
优选的，所述环氧树脂固化剂为聚酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四 胺、四乙烯五胺中的一种或多种。
另外，本发明还要求保护所述桥面铺装用防水粘结层材料的制备 方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入分散乳化反应容器 中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液、消泡剂，并于500-1000 r/min的搅拌速度下搅拌5-15min，然后再加入乳化沥青，并于 800-1600r/min的搅拌速度下继续搅拌20-40min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯、聚氧化丙烯三醇和 乳化剂在10-15℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入二氨基硅 氧烷以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至40-70℃搅拌反应 15-30min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂水溶液、石墨烯、云 母粉、纳米氮化硅、聚丙烯纤维混合均匀，搅拌30-60min即制得所述 桥面铺装用防水粘结层材料。
与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
(1)本发明一方面在制备过程中采用醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液 对水性环氧沥青进行改性，将水性环氧树脂与醋酸乙烯酯-乙烯共聚 乳液混合网络大分子结构，从而提高了粘结剂的交联密度，增强了粘 结层材料的粘结性、机械强度和耐久性；另一方面，本发明在制备过 程中通过B组分引入渗透型水性聚氨酯，水性聚氨酯交联在环氧沥青 上，有效增强了粘结层材料的耐高低温性能以及剪切强度；
(2)本发明在制备过程中加入纳米氮化硅的目的是增加粘结剂 的强度，加入石墨烯能大大增加材料的强度和韧性，而加入云母粉可 以起到修复裂纹的效果；
(3)本发明材料的制备方法简单易操作，可推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本 发明的限定。
实施例1
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液35份加入分散乳化反应 容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液15份、BYK-019消 泡剂0.3份，并于800r/min的搅拌速度下搅拌10min，然后再加入 乳化沥青80份，并于1200r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯30份、聚氧化丙烯 三醇10份和乳化剂2,2-二羟甲基丁酸5份在12℃下搅拌混合均匀， 然后在高速搅拌下加入N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.7 份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至50℃搅拌反应20min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂二乙烯三胺水溶液 5-15份、石墨烯0.03份、云母粉0.4份、纳米氮化硅0.3、聚丙烯 纤维0.3份混合均匀，搅拌45min即制得所述桥面铺装用防水粘结 层材料。
实施例2
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液20份加入分散乳化反应 容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液10份、BYK-019消 泡剂0.2份，并于500r/min的搅拌速度下搅拌5min，然后再加入乳 化沥青50份，并于800r/min的搅拌速度下继续搅拌20min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯20份、聚氧化丙烯三 醇5份和乳化剂2,2-二羟乙基丙酸2份在10℃下搅拌混合均匀，然 后在高速搅拌下加入N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.5份 以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至40℃搅拌反应15min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂四乙烯五胺水溶液5 份、石墨烯0.01份、云母粉0.2份、纳米氮化硅0.1、聚丙烯纤维 0.2份混合均匀，搅拌30min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材 料。
实施例3
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液50份加入分散乳化反应 容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液20份、BYK-019消 泡剂0.5份，并于1000r/min的搅拌速度下搅拌15min，然后再加入 乳化沥青100份，并于1600r/min的搅拌速度下继续搅拌40min，得 混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯50份、聚氧化丙烯 三醇15份和乳化剂2,3-二羟乙基丙酸8份在15℃下搅拌混合均匀， 然后在高速搅拌下加入N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷1份 以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至70℃搅拌反应30min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂二乙烯三胺水溶液15 份、石墨烯0.05份、云母粉0.6份、纳米氮化硅0.5、聚丙烯纤维 0.4份混合均匀，搅拌60min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材 料。
实施例4
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份加入分散乳化反应 容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液12份、BYK-019消 泡剂0.3份，并于700r/min的搅拌速度下搅拌8min，然后再加入乳 化沥青60份，并于1000r/min的搅拌速度下继续搅拌25min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯30份、聚氧化丙烯 三醇7份和乳化剂2,3-二羟乙基丁酸5份在12℃下搅拌混合均匀， 然后在高速搅拌下加入N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.6 份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至50℃搅拌反应20min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂四乙烯五胺水溶液8 份、石墨烯0.02份、云母粉0.3份、纳米氮化硅0.2、聚丙烯纤维 0.3份混合均匀，搅拌40min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材 料。
实施例5
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液40份加入分散乳化反应 容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液16份、BYK-019消 泡剂0.4份，并于800r/min的搅拌速度下搅拌13min，然后再加入 乳化沥青80份，并于1500r/min的搅拌速度下继续搅拌35min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯40份、聚氧化丙烯 三醇12份和乳化剂2,3-二羟甲基丙酸7份在13℃下搅拌混合均匀， 然后在高速搅拌下加入N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.8 份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至60℃搅拌反应25min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂四乙烯五胺水溶液12 份、石墨烯0.03份、云母粉0.5份、纳米氮化硅0.4、聚丙烯纤维 0.3份混合均匀，搅拌45min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材 料。
实施例6
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份加入分散乳化反应 容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液16份、BYK-019消 泡剂0.3份，并于700r/min的搅拌速度下搅拌8min，然后再加入乳 化沥青70份，并于1200r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯35份、聚氧化丙烯三 醇10份和乳化剂2,2-二羟甲基丁酸4份在12℃下搅拌混合均匀，然 后在高速搅拌下加入N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.8份 以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至50℃搅拌反应25min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂二乙烯三胺水溶液6 份、石墨烯0.02份、云母粉0.4份、纳米氮化硅0.3、聚丙烯纤维 0.2份混合均匀，搅拌40min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材 料。
下面对实施例1-6的防水粘结层材料对照《道桥用防水涂料》 JC/T975-2005标准要求测试的性能指标。
表1本发明实施例1-6粘结材料的性能测定结果
Figure BDA0001992225580000081
Figure RE-GDA0002591749400000101
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本 领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。 因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属 于本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于，所述防水粘结层材料由A组分、B组分和C组分制成；
其中，以重量份计，A组分由如下原料组成：乳化沥青50-100份，水性聚氨酯环氧树脂乳液10-20份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液20-50份，消泡剂0.2-0.5份；所述消泡剂为BYK-019消泡剂或BYK-024消泡剂；
以重量份计，B组分由如下原料组成：二苯基甲烷二异氰酸酯20-50份，聚氧化丙烯三醇5-15份，二氨基硅氧烷0.5-1份，乳化剂2-8份；所述二氨基硅氧烷为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷；
以重量份计，C组分由如下原料组成：环氧树脂固化剂水溶液5-15份，石墨烯0.01-0.05份，云母粉0.2-0.6份，纳米氮化硅0.1-0.5份，聚丙烯纤维0.2-0.4份；所述纳米氮化硅的粒径为20-50nm；
所述一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液、消泡剂，并于500-1000r/min的搅拌速度下搅拌5-15min，然后再加入乳化沥青，并于800-1600r/min的搅拌速度下继续搅拌20-40min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯、聚氧化丙烯三醇和乳化剂在10-15℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入二氨基硅氧烷以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至40-70℃搅拌反应15-30min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂水溶液、石墨烯、云母粉、纳米氮化硅、聚丙烯纤维混合均匀，搅拌30-60min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
2.根据权利要求1所述的桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于，所述乳化沥青的固含量为45-55％。
3.根据权利要求1所述的桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于，所述醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的质量浓度是50～55％。
4.根据权利要求1所述的桥面铺装用防水粘结层材料，其特征在于，所述乳化剂为选自2,2-二羟甲基丁酸，2,2-二羟乙基丙酸，2,3-二羟甲基丙酸，2,3-二羟乙基丁酸，2,3-二羟乙基丙酸中的一种或几种。
5.一种权利要求1-4任一项所述桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液、消泡剂，并于500-1000r/min的搅拌速度下搅拌5-15min，然后再加入乳化沥青，并于800-1600r/min的搅拌速度下继续搅拌20-40min，得混合液，备用；
(2)先将B组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯、聚氧化丙烯三醇和乳化剂在10-15℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入二氨基硅氧烷以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至40-70℃搅拌反应15-30min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂水溶液、石墨烯、云母粉、纳米氮化硅、聚丙烯纤维混合均匀，搅拌30-60min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
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