CN110028929B - 一种桥面防水粘结层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种桥面防水粘结层材料及其制备方法，所述材料包括以下重量百分比的组分：环氧树脂20‑30％，硅藻土0.2‑1％，乳化沥青35‑55％，乳化剂5‑15％，二维碳材料0.001‑0.005％，余量为去离子水；环氧树脂包括N，N’‑二对羟基六基乙二胺环氧树脂。所述方法包括：制备乳化剂；将乳化剂加入环氧树脂中搅拌，搅拌均匀后，加入去离子水，搅拌均匀，得到混合物，静置待用；将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入混合物中，用高速分散机在3000‑5000rpm的条件下，高速分散5min，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。本申请在传统防水粘结层材料的基础上加入N，N’‑二对羟基六基乙二胺环氧树脂、硅藻土和二维碳材料，大幅度提升防水粘结层的拉拔强度、抗剪切强度及防水性能。

Description

一种桥面防水粘结层材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及交通运输工程技术领域，特别涉及一种桥面防水粘结层材料及其制备方法。

背景技术

近年来桥面质量有了大幅度提升，但桥面铺装层病害仍时有发生，而且有时还很严重，桥面使用寿命难尽如人意。究其原因：桥面防水粘结层质量是需要重点关注的关键性因素。

目前国内水泥混凝土桥面铺装用的防水粘结层，主要有以下四种类型：第一种为涂膜类防水涂料，它又可分为沥青类、高聚物改性沥青类和合成高分子类三个类型。使用时喷涂到桥面上，固化后形成具有相当粒径的防水层膜。第二种是加碎石的所谓“结构性防水层”，常用的有改性乳化沥青+碎石、改性热喷沥青+碎石和橡胶沥青+碎石等，撒布碎石主要是为了防止膜层由于施工机械在其上通行而产生的“粘轮”“翘皮”等机械破坏作用。第三种是防水卷材。第四种化学防水涂料，它是非沥青基的水性水泥密封防水剂。当前普遍采用的是第二种“结构性防水粘结层”。

力学性能不足是目前桥面防水粘结层主要问题之一。根据现场检测情况，防水层剪切强度一般都小于0.4MPa，而根据力学分析，在考虑刹车作用时，桥面防水层的剪应力可达0.4MPa及以上，可见目前常用的桥面防水材料剪切强度偏低。

申请内容

本申请的目的在于提供一种桥面防水粘结层材料及其制备方法，以解决常用的桥面防水材料剪切强度偏低的问题。

一方面，根据本申请的实施例，提供了一种桥面防水粘结层材料，包括以下重量百分比的组分：

环氧树脂 20-30％

硅藻土 0.2-1％

乳化沥青 35-55％

乳化剂 5-15％

二维碳材料 0.001-0.005％

去离子水 余量；

所述环氧树脂包括N，N’-二对羟基六基乙二胺环氧树脂。

进一步地，所述硅藻土的细度为325目-500目。

进一步地，所述乳化沥青为阳离子乳化沥青，所述乳化沥青的固含量为50-60％。

进一步地，所述乳化剂包括乙二醇胺和丙二醇甲醚，所述乙二醇胺和所述丙二醇甲醚质量比为(3-7)：1。

进一步地，所述二维碳材料为氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的粒径为0.1-1nm。

另一方面，根据本申请的实施例，提供了一种桥面防水粘结层材料制备方法，包括：

制备乳化剂；

将所述乳化剂加入环氧树脂中搅拌，搅拌均匀后，加入去离子水，搅拌均匀后，得到混合物，静置待用；

将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入所述混合物中，用高速分散机在3000-5000rpm的条件下，高速分散5min，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。

进一步地，所述制备乳化剂的步骤，包括：

取1/3重量的环氧树脂与丙二醇甲醚混合，搅拌均匀，加热至82℃；

缓慢加入乙二醇胺，持续搅拌，得到混合液；

冷却所述混合液后，用醋酸调节pH值至2-6，静置待用。

进一步地，所述将乳化剂加入环氧树脂中搅拌的步骤为将所述乳化剂加入剩余2/3重量的环氧树脂中搅拌。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种桥面防水粘结层材料，包括以下重量百分比的组分：环氧树脂20-30％，硅藻土0.2-1％，乳化沥青35-55％，乳化剂5-15％，二维碳材料0.001-0.005％，余量为去离子水；所述环氧树脂包括N，N'-二对羟基六基乙二胺环氧树脂。所述方法包括：制备乳化剂；将所述乳化剂加入环氧树脂中搅拌，搅拌均匀后，加入去离子水，搅拌均匀，得到混合物，静置待用；将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入所述混合物中，用高速分散机在3000-5000rpm的条件下，高速分散5min，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。本申请在传统的乳化沥青防水粘结层材料的基础上加入N，N'-二对羟基六基乙二胺环氧树脂、硅藻土和二维碳材料，大幅度提升防水粘结层的拉拔强度、抗剪切强度及防水性能等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请实施例示出一种桥面防水粘结层材料制备方法的流程图。

具体实施方式

防水粘结层主要起到将沥青铺装层与水泥混凝土桥面牢固粘接联成一整体的作用，同时还要防止水透过界面而造成的水损害。保证防水粘结层的使用质量是防止桥面铺装病害，提高桥面结构耐久性的关键。

近年来，桥面铺装的施工质量也有一定的提高，但也存在不少问题，主要表现为：①防水材料种类多，选择难；②桥面防水层施工不规范，施工控制无章可循。结构层的设计以及施工工艺是影响桥面防水粘结层使用效果的重要因素。由于防水粘结材料物理、化学性质的差异，不同防水粘结材料对施工工艺有不同的要求。防水粘结层普遍存在强度偏低，力学性能普遍不足，是目前导致桥面铺装出现早期病害的重要因素之一。

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种桥面防水粘结层材料，包括以下重量百分比的组分：

环氧树脂 20-30％

硅藻土 0.2-1％

乳化沥青 35-55％

乳化剂 5-15％

二维碳材料 0.001-0.005％

去离子水 余量；

所述环氧树脂包括N，N，-二对羟基六基乙二胺环氧树脂。

N，N，-二对羟基六基乙二胺环氧树脂在140～180℃可自行固化。在施工使用过程中，乳化沥青的快速破乳快速干燥形成初期强度，施工机械、人员正常通行，不粘轮，不翘皮；在摊铺热拌沥青混料时，通常温度达到160℃以上，该环氧树脂发生交联固化反应，将桥面板、防水粘结层以及沥青铺装层有机地形成一个整体，从而形成防水和粘结性能良好的铺装体系。大幅度提升防水粘结层的拉拔强度、抗剪切强度等力学性能。

加入硅藻土主要有两个作用，一是硅藻土具有吸收性强、化学性质稳定、耐热等特点，能为本申请的防水粘结层提供优异的表面性能，提高附着力、延展性、冲击强度、拉伸强度及抗压强度等；二是修复部分下承面的微裂缝，有利于桥面板的防水功能。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种桥面防水粘结层材料，包括以下重量百分比的组分：环氧树脂20-30％，硅藻土0.2-1％，乳化沥青35-55％，乳化剂5-15％，二维碳材料0.001-0.005％，余量为去离子水；所述环氧树脂包括N，N'-二对羟基六基乙二胺环氧树脂。本申请在传统的乳化沥青防水粘结层材料的基础上加入N，N'-二对羟基六基乙二胺环氧树脂、硅藻土和二维碳材料，大幅度提升防水粘结层的拉拔强度、抗剪切强度及防水性能等。

进一步地，所述硅藻土的细度为325目-500目。细度325目-500的目硅藻土有利于提高附着力、延展性、冲击强度、拉伸强度、抗压强度及防水性能。

进一步地，所述乳化沥青为阳离子乳化沥青，所述乳化沥青的固含量为50-60％。阳离子乳化沥青对硬水不敏感，储藏稳定性好，可在较低的温度下施工，在潮湿天气也能较快的固化使用。阳离子乳化沥青具有节省能源和资源，提高工效，延长施工季节，改善施工条件，减少环境污染，提高沥青路面使用寿命等优点。

进一步地，所述乳化剂包括乙二醇胺和丙二醇甲醚，所述乙二醇胺和所述丙二醇甲醚质量比为(3-7)：1。经大量实践表明，质量比(3-7)：1的乙二醇胺和丙二醇甲醚乳化效果较好。

进一步地，所述二维碳材料为氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的粒径为0.1-1nm。氧化石墨烯是目前世界上强度、韧性最好的材料之一，氧化石墨烯含有大量的含氧官能团，包括羟基、环氧官能团等，通过加入氧化石墨烯，可以有效提高防水粘结层的抗剪切强度及防水性能等。

参阅图1，本申请实施例提供了一种桥面防水粘结层材料制备方法，包括：

步骤S1、制备乳化剂；

步骤S2、将所述乳化剂加入环氧树脂中搅拌，搅拌均匀后，加入去离子水，持续搅拌均匀后，得到混合物，静置待用；

步骤S3、将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入所述混合物中，用高速分散机在3000-5000rpm的条件下，高速分散5min，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。

常温二次反应型高强度桥面防水粘结层优异的施工性能表现为：

①施工时对周边大气无污染，同时也有利于施工作业人员的劳动保护；

②无需现场调配，可直接使用，不受容留时间的限制；

③粘度适中、稳定，无需加稀释剂就能用洒布车方便洒布；

④常温使用(冷用)，节约能源；

⑤洒布后数小时内能快速干燥，不粘轮，不翘皮；

⑥无需撒布碎石。

同时，从综合工程造价来看，常温二次反应型高强度桥面防水粘结层更具优势；与国内外同类产品相比，价格最低。

通过常温二次反应型高强度桥面防水粘结层的应用，不仅有利于提高公路的使用效率，延长使用寿命，具有重要的社会和经济意义；而且对于传统的喷喷沥青类结构型防水粘结层，推广应用常温二次反应型高强度桥面防水粘结层能够有效减少有机物排放，降低碳排放，具有良好的环保效益。

常温二次反应型高强度桥面防水粘结层其主要创新为：

(1)施工简易，不撒碎石，快速干燥，不粘轮，不翘皮。且常温使用，低碳环保，节约能源。

(2)常温二次反应型高强度桥面防水粘结层具有优异的抗剪强度和抗拉拔强度，力学指标远超作为目前常用的结构性防水的SBS改性热沥青+预拌碎石，完全符合现行规范要求。

由以上技术方案可知，本申请的桥面防水粘结层材料具有优良的低温柔韧性和耐热性，不透水性，以剪切与拉拔为代表的力学性能十分突出，无论是常温还是高温、剪切和拉拔强度远超对比材料。而且其耐久性能也表现很好，在抗冻融-水损循环，热老化，持久冷冻，耐碱腐蚀和耐盐水腐蚀后，其剪切强度均维持在很高的水平。

进一步地，所述制备乳化剂的步骤，包括：

取1/3重量的环氧树脂与丙二醇甲醚混合，搅拌均匀，加热至82℃；

缓慢加入乙二醇胺，持续搅拌，得到混合液；

冷却所述混合液后，用醋酸调节pH值至2-6，静置待用。

进一步地，所述将乳化剂加入环氧树脂中搅拌的步骤为将所述乳化剂加入剩余2/3重量的环氧树脂中搅拌。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种桥面防水粘结层材料，包括以下重量百分比的组分：环氧树脂20-30％，硅藻土0.2-1％，乳化沥青35-55％，乳化剂5-15％，二维碳材料0.001-0.005％，余量为去离子水；所述环氧树脂包括N，N'-二对羟基六基乙二胺环氧树脂。所述方法包括：制备乳化剂；将所述乳化剂加入环氧树脂中搅拌，搅拌均匀后，加入去离子水，搅拌均匀，得到混合物，静置待用；将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入所述混合物中，用高速分散机在3000-5000rpm的条件下，高速分散5min，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。本申请在传统的乳化沥青防水粘结层材料的基础上加入N，N'-二对羟基六基乙二胺环氧树脂、硅藻土和二维碳材料，大幅度提升防水粘结层的拉拔强度、抗剪切强度及防水性能等。

为了进一步说明本申请，下面结合实施例对本申请提供的一种桥面防水粘结层材料及其制备方法进行详细的说明，但不能把它们理解为对本申请保护范围的限定。

实施例1

环氧树脂 20％

硅藻土 1％

乳化沥青 55％

乳化剂 10％

二维碳材料 0.002％

去离子水 余量

步骤一、乳化剂的制备：按照所述乳化剂组分配方称取原材料，取1/3重量的环氧树脂与丙二醇甲醚混合搅拌均匀，并加热至82℃；然后缓慢加入乙二醇胺，并持续搅拌；得到的混合液冷却后，用醋酸调节至适当pH值，静置待用。

步骤二、将乳化剂加入剩余重量的环氧树脂中并进行机械搅拌；搅拌均匀后，加入去离子水，持续搅拌均匀后，静置待用。

步骤三、将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入步骤二的混合物中，用高速分散机在3000～5000rpm的条件下，高速分散5分钟，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。

实施例2

环氧树脂 25％

硅藻土 0.5％

乳化沥青 48％

乳化剂 11％

二维碳材料 0.003％

去离子水 余量

步骤一、乳化剂的制备：按照所述乳化剂组分配方称取原材料，取1/3重量的环氧树脂与丙二醇甲醚混合搅拌均匀，并加热至82℃；然后缓慢加入乙二醇胺，并持续搅拌；得到的混合液冷却后，用醋酸调节至适当pH值，静置待用。

步骤二、将乳化剂加入剩余重量的环氧树脂中并进行机械搅拌；搅拌均匀后，加入去离子水，持续搅拌均匀后，静置待用。

步骤三、将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入步骤二的混合物中，用高速分散机在3000～5000rpm的条件下，高速分散5分钟，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。

实施列3

环氧树脂 28％

硅藻土 0.8％

乳化沥青 45％

乳化剂 13％

二维碳材料 0.004％

去离子水 余量

步骤一、乳化剂的制备：按照所述乳化剂组分配方称取原材料，取1/3重量的环氧树脂与丙二醇甲醚混合搅拌均匀，并加热至82℃；然后缓慢加入乙二醇胺，并持续搅拌；得到的混合液冷却后，用醋酸调节至适当pH值，静置待用。

步骤二、将乳化剂加入剩余重量的环氧树脂中并进行机械搅拌；搅拌均匀后，加入去离子水，持续搅拌均匀后，静置待用。

步骤三、将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入步骤二的混合物中，用高速分散机在3000～5000rpm的条件下，高速分散5分钟，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。

表1为实施例1-3的样品的检测结果。

表1

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种桥面防水粘结层材料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

环氧树脂20-30％

硅藻土0.2-1％

乳化沥青35-55％

乳化剂5-15％

二维碳材料0.001-0.005％

去离子水余量；

所述环氧树脂包括N，N’-二对羟基六基乙二胺环氧树脂；

所述硅藻土的细度为325目-500目；

所述乳化沥青为阳离子乳化沥青；

所述二维碳材料为氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述乳化沥青的固含量为50-60％。

3.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述乳化剂包括乙二醇胺和丙二醇甲醚，所述乙二醇胺和所述丙二醇甲醚质量比为(3-7)：1。

4.根据权利要求1所述的桥面防水粘结层材料，其特征在于，所述氧化石墨烯的粒径为0.1-1nm。

5.一种桥面防水粘结层材料制备方法，其特征在于，所述桥面防水粘结层材料为权利要求1-4任一项所述的桥面防水粘结层材料，所述方法包括：

制备乳化剂；

将所述乳化剂加入环氧树脂中搅拌，搅拌均匀后，加入去离子水，搅拌均匀后，得到混合物，静置待用；

将二维碳材料、硅藻土、乳化沥青依次缓慢加入所述混合物中，用高速分散机在3000～5000rpm的条件下，高速分散5min，静置消泡后，得到桥面防水粘结层材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制备乳化剂的步骤，包括：

取1/3重量的环氧树脂与丙二醇甲醚混合，搅拌均匀，加热至82℃；

缓慢加入乙二醇胺，持续搅拌，得到混合液；

冷却所述混合液后，用醋酸调节pH值至2-6，静置待用。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将乳化剂加入环氧树脂中搅拌的步骤为将所述乳化剂加入剩余2/3重量的环氧树脂中搅拌。

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