CN110804947A - 一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板及其制备方法，它涉及一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板及其制备方法。本发明是要解决现有沥青混凝土桥面铺装材料易出现高温车辙、低温开裂等早期病害，服役寿命较短；施工工艺多为热拌施工，较为不便，能耗大；施工时会产生大量的沥青烟，对人体和环境的危害较大的问题。所述的装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板是一种将聚合物粘合剂与一定级配的集料和矿粉进行常温固化预制而成的装配式全防水桥面铺装层用板。本发明不仅适用于混凝土桥面铺装，还适用于钢桥面铺装。
Description
技术领域
本发明涉及一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的发展，我国桥梁建设也得到了快速发展。据我国交通运输部统计，截止至2018年末，我国公路桥梁共85.15万座、5568.59万米，比上年增加1.90万座、342.97万米。但是，随着我国交通量与交通荷载的逐年增大，以及在复杂的气候条件下，桥面铺装层对其重量、挠曲性、变形稳定性、不透水性、抗滑性能、平整性、抗裂性能等方面均有较高的要求。特别是针对寒冷地区，桥面铺装层长期面临着冷冻甚至冰雪的侵害，易发生低温开裂现象，尤其是桥面铺装层在开裂后，水分子会进入铺装层进而加重其冻裂，同时会对混凝土桥面板内的钢筋或钢桥面板造成锈蚀，降低了桥梁的使用寿命，形成了交通安全隐患。
目前，桥面铺装材料多为沥青混凝土铺装材料，该材料易出现高温车辙、低温开裂等早期病害，服役寿命较短；施工工艺多为热拌施工，较为不便，能耗大；施工时会产生大量的沥青烟，对人体和环境的危害较大。因此，亟需一种施工便利、绿色环保的高性能新型桥面铺装材料。
发明内容
本发明是要解决现有沥青混凝土桥面铺装材料易出现高温车辙、低温开裂等早期病害，服役寿命较短；施工工艺多为热拌施工，较为不便，能耗大；施工时会产生大量的沥青烟，对人体和环境的危害较大的问题，而提供一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板及其制备方法。
本发明一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板由聚合物粘合剂、集料和矿粉组成；所述聚合物粘合剂的质量分数为8％～12％。
本发明一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法是按以下步骤进行：
一、在装配式路面预制工厂内，根据桥面铺装层的性能需求选择相应的矿料级配，称量集料和矿粉，并与聚合物粘合剂均匀拌和，得到混合预制料，将混合预制料倒入板制品预成型模具中进行压实，常温下固化预成型，得到预成型板；所述混合预制料中聚合物粘合剂的质量分数为1～2％；
二、另取聚合物粘合剂，采用树脂真空导入成型工艺将聚合物粘合剂充分导入到预成型板中填满空隙，常温下固化成型，得到成型板；所述成型板中聚合物粘合剂的质量分数为8～12％；
三、在成型板的上表面采用机械刻槽方式制作表面抗滑构造槽，在成型板的下表面采用机械刻槽方式制作底部增粘构造槽，即获得装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板。
本发明的有益效果是：
本发明基于树脂真空导入成型工艺，可以实现桥面铺装材料的工厂化预制，大幅度提高桥面铺装层的质量及其稳定性，加快施工，便于更换；空隙率几乎为零，具备全防水功能，可有效减缓混凝土桥面板内的钢筋或钢桥面板的锈蚀，提高低温抗裂性能；常温固化成型，大幅度降低了能耗；模量高，与钢/混凝土桥面板的变形匹配性更好，能有效延缓剪切破坏的发生，尽可能避免拥包和推移现象；制备过程中无不利气体的排放，绿色环保；采用装配式桥面铺装工艺，可以通过预制铺装层的尺寸设计与科学布设，加快桥面铺装层内应力的释放，延长其在大挠度、大收缩/膨胀工况下的使用寿命。
附图说明
图1为步骤二所述真空导入成型工艺的结构示意图；
图2为步骤二所述真空导入成型工艺的俯视图；
图3为装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的上下表面构造槽正视图；
图4为表面抗滑构造槽的俯视图；
图5为底部增粘构造槽的仰视图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板由聚合物粘合剂、集料和矿粉组成；所述聚合物粘合剂的质量分数为8％～12％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述聚合物粘合剂为环氧树脂或聚氨酯树脂。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述集料和矿粉根据桥面铺装层的性能需求选择级配。其他与具体实施方式一或二相同。
本实施方式级配原则参照《公路沥青路面施工技术规范》。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述集料和矿粉的级配范围依照密级配沥青混凝土混合料或密级配沥青玛蹄脂碎石混合料。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：如图3、图4和图5所示，本实施方式一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法是按以下步骤进行：
一、在装配式路面预制工厂内，根据桥面铺装层的性能需求选择相应的矿料级配，称量集料和矿粉，并与聚合物粘合剂均匀拌和，得到混合预制料，将混合预制料倒入板制品预成型模具中进行压实，常温下固化预成型，得到预成型板；所述混合预制料中聚合物粘合剂的质量分数为1～2％；
二、另取聚合物粘合剂，采用树脂真空导入成型工艺将聚合物粘合剂充分导入到预成型板中填满孔隙，常温下固化成型，得到成型板；所述成型板中聚合物粘合剂的质量分数为8～12％；
三、在成型板的上表面采用机械刻槽方式制作表面抗滑构造槽，在成型板的下表面采用机械刻槽方式制作底部增粘构造槽，即获得装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板。
具体实施方式六：如图1和图2所示，本实施方式与具体实施方式五不同的是：步骤二所述真空导入成型工艺具体是按以下步骤进行的：在足够幅尺的垫板1上依次铺设脱模布3、预成型板4、脱模布3和导流网5；在导流网5上布设多个导流管7和注胶座8，铺设真空袋6，并用密封胶条2密封形成封闭空间，包裹住上述铺设材料；将聚合物粘合剂11导入至预成型板中；通过储胶罐9和真空泵10回收聚合物粘合剂11，直至出口中流出的聚合物粘合剂11无明显气泡时，停止灌胶，待充满聚合物粘合剂11的预成型板在常温下固化24小时后取出，固化完全后即获得成型板。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是：所述垫板1为钢化玻璃板或钢板，厚度为12～18mm，表面光滑平整。其他与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是：步骤三中所述成型板的厚度为4～8cm。其他与具体实施方式五至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是：步骤三中所述表面抗滑构造槽的槽深为2～3mm，槽宽为3～5mm，相邻槽间距为12～25mm。其他与具体实施方式五至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五至九之一不同的是：步骤三中所述底部增粘构造槽的槽深为4～6mm，槽宽为8～10mm，相邻槽间距为15～30mm。其他与具体实施方式五至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的成型工艺，矿料级配采用密级配AC-10，矿料采用普通玄武岩粗集料、细集料和矿粉，结合料采用环氧树脂体系粘合剂，具体制备方法如下：
树脂选用凤凰牌双酚A型环氧树脂E51、固化剂选用嘉兴市清洋化学有限公司生产的聚醚胺类常温固化剂D230、促进剂选用济南易盛树脂有限公司生产的DMP-30，按100:32:2的配比制备成环氧树脂粘合剂，并采用真空法去除粘合剂内部的气泡。粗集料采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒、用反击式破碎机轧制的玄武岩碎石，细集料采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质、并有适当级配的机制砂。填料采用石灰岩等碱性岩石磨制的干燥、清洁的细矿粉。各档矿料按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)推荐的AC-10级配中值称量。
将集料、矿粉和2％质量比的环氧树脂粘合剂均匀拌和后倒入内腔尺寸为6m×3m×4cm的板制品预成型模具中，采用压实机进行压实，常温下固化预成型，即获得尺寸6m×3m×4cm的预成型板；按图1、图2所示，利用树脂真空导入成型工艺，将另配制的环氧树脂粘合剂充分导入该预成型板中，常温下固化成型，即获得成型板，其环氧树脂最终掺量约为10％；按图3至图5所示，在成型板上下表面采用机械刻槽方式分别制作表面抗滑构造槽和底部增粘构造槽，即获得装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板。其中，表面抗滑构造槽宽度为5mm，深度为3mm，间距为12mm；底部增粘构造槽宽度为8mm，深度为5mm，间距为20mm。
实施例2：
一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的成型工艺，矿料级配采用密级配SMA-10，矿料采用普通玄武岩粗集料、细集料和矿粉，结合料采用聚氨酯树脂聚合物粘合剂。
选用南通玛泰科新材料有限公司生产的Urepol LV1114单组份聚氨酯为树脂体系主体、上海谱振生物科技有限公司生产的叔丁基过氧化氢(TBHP)为促进剂、青岛飞洋商贸有限公司生产的Perkadox16为引发剂，按100:2:2的配比制备聚氨酯树脂粘合剂，并采用真空法去除粘合剂内部的气泡。粗集料采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒、用反击式破碎机轧制的玄武岩碎石，细集料采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质、并有适当级配的机制砂。填料采用石灰岩等碱性岩石磨制的干燥、清洁的细矿粉。各档矿料按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)推荐的SMA-10级配中值称量。
将集料、矿粉和2％质量比的聚氨酯粘合剂均匀拌和后倒入内腔尺寸为6m×3m×4cm的板制品预成型模具中，采用压实机进行压实，常温下固化预成型，即获得尺寸为6m×3m×4cm的预成型板；按图1、图2所示，利用树脂真空导入成型工艺，将另配制的聚氨酯粘合剂充分导入该预成型板中，常温下固化成型，即获得成型板，其聚氨酯最终掺量约为10％左右；按图3至图5所示，在成型板上下表面采用机械刻槽方式分别制作表面抗滑构造槽和底部增粘构造槽，即获得装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板。其中，表面抗滑构造槽宽度为5mm，深度为3mm，间距为12mm；底部增粘构造槽宽度为8mm，深度为5mm，间距为20mm。
实施例3：
一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板在实验室内进行性能评价所用的马歇尔试件的成型工艺，矿料级配采用密级配AC-10，矿料采用普通玄武岩粗集料、细集料和矿粉，结合料采用环氧树脂体系粘合剂，具体制备方法如下：
树脂选用凤凰牌双酚A型环氧树脂E51、固化剂选用嘉兴市清洋化学有限公司生产的聚醚胺类常温固化剂D230、促进剂选用济南易盛树脂有限公司生产的DMP-30，按100:32:2的配比制备成环氧树脂粘合剂，并采用真空法去除粘合剂内部的气泡。粗集料采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒、用反击式破碎机轧制的玄武岩碎石，细集料采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质、并有适当级配的机制砂。填料采用石灰岩等碱性岩石磨制的干燥、清洁的细矿粉。各档矿料按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)推荐的AC-10级配中值称量。
将集料、矿粉和2％的环氧树脂粘合剂拌和均匀，采用马歇尔击实仪正反击实25次制备直径101.6mm×高63.5mm的马歇尔标准试件，24h后脱模得到预制件。利用树脂真空导入成型工艺，将另配制的环氧树脂充分导入预制件中，待试件初步固化成型后拆模取件；待试件在常温条件下完全固化成型后，将其上表面多余的树脂进行打磨处理，即获得装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板在实验室内进行性能评价所用的马歇尔试件，其环氧树脂最终掺量约为10％左右。
实施例4：
一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板在实验室内进行性能评价所用的车辙板试件的成型工艺，矿料级配采用密级配AC-10，结合料采用聚氨酯树脂粘合剂，矿料采用普通玄武岩粗集料、细集料和矿粉。
选用南通玛泰科新材料有限公司生产的Urepol LV1114单组份聚氨酯为树脂体系主体、上海谱振生物科技有限公司生产的叔丁基过氧化氢(TBHP)为促进剂、青岛飞洋商贸有限公司生产的Perkadox16为引发剂，按100:2:2的配比制备聚氨酯树脂粘合剂，并采用真空法去除粘合剂内部的气泡。粗集料采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒、用反击式破碎机轧制的玄武岩碎石，细集料采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质、并有适当级配的机制砂。填料采用石灰岩等碱性岩石磨制的干燥、清洁的细矿粉。各档矿料按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)推荐的AC-10级配中值称量。
将集料、矿粉和2％的聚氨酯粘合剂拌和均匀，正压12次，反压12次制备300mm×300mm×50mm的车辙板标准试件，24h后脱模获到预制件。利用树脂真空导入成型工艺，将聚氨酯粘合剂充分导入预制件中，待试件初步固化成型后拆模取件；待试件在常温条件下完全固化成型后，将其上表面多余的树脂进行打磨处理，即获得装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板在实验室内进行性能评价所用的车辙板试件，其聚氨酯粘合剂最终掺量约为10％左右。
Claims (9)
1.一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板，其特征在于装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板由聚合物粘合剂、集料和矿粉组成；所述聚合物粘合剂的质量分数为8％～12％。
2.根据权利要求1所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板，其特征在于所述聚合物粘合剂为环氧树脂或聚氨酯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板，其特征在于所述集料和矿粉根据桥面铺装层的性能需求选择级配。
4.根据权利要求1所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板，其特征在于所述集料和矿粉的级配范围依照密级配沥青混凝土混合料或密级配沥青玛蹄脂碎石混合料。
5.如权利要求1所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法，其特征在于装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法是按以下步骤进行：
一、在装配式路面预制工厂内，根据桥面铺装层的性能需求选择相应的矿料级配，称量集料和矿粉，并与聚合物粘合剂均匀拌和，得到混合预制料，将混合预制料倒入板制品预成型模具中进行压实，常温下固化预成型，得到预成型板；所述混合预制料中聚合物粘合剂的质量分数为1～2％；
二、另取聚合物粘合剂，采用树脂真空导入成型工艺将聚合物粘合剂充分导入到预成型板中填满空隙，常温下固化成型，得到成型板；所述成型板中聚合物粘合剂的质量分数为8～12％；
三、在成型板的上表面采用机械刻槽方式制作表面抗滑构造槽，在成型板的下表面采用机械刻槽方式制作底部增粘构造槽，即获得装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板。
6.根据权利要求5所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法，其特征在于步骤一中所述板制品预成型模具内腔尺寸根据实际桥面铺装要求进行设计。
7.根据权利要求5所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法，其特征在于步骤三中所述成型板的厚度为4～8cm。
8.根据权利要求5所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法，其特征在于步骤三中所述表面抗滑构造槽的槽深为2～3mm，槽宽为3～5mm，相邻槽间距为12～25mm。
9.根据权利要求5所述的一种装配式预制聚合物复合桥面铺装层用板的制备方法，其特征在于步骤三中所述底部增粘构造槽的槽深为4～6mm，槽宽为8～10mm，相邻槽间距为15～30mm。
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