CN113307575A - 一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料及制备方法 - Google Patents

一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，属于材料技术领域，由如下对应重量份的物质制成：100份聚合物乳液、14份水泥、13份滑石粉、13份重质碳酸钙、1.12份分散剂、0.7份消泡剂、6份成膜助剂、0.7份硅烷偶联剂、1份增塑剂。本发明填缝料保障了现有高原高寒机场道面接缝安全性可靠性，并克服了现有填缝料中存在的耐紫外老化性能欠佳、耐低温性能差等缺点，且具有制备方法简单，成本低廉的特点。

Description

一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料及制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料及制备方法。
背景技术
在机场道面的设计和施工中，为防止道面因机轮荷载、温度荷载作用产生不规则裂缝，通常需设置大量的接缝。由于这些接缝的存在极易造成水分下渗、硬物嵌入，为此必须及时采用填缝料对其进行填封，避免土基和道面板产生破坏。然而，受填缝料自身性能的影响，很多机场在竣工2～3年内便出现填缝料失粘、断裂、挤出等破坏，进而造成一系列衍生道面病害，严重影响影响机场使用性能、威胁飞行安全。
我国机场道面填缝料已由最早使用的加热施工式沥青类、聚氯乙烯胶泥类填缝料发展到现在的常温施工式聚氨酯、硅酮及聚硫等几类为主的中高档填缝料。虽然这几类填缝料的填缝效果和使用性能较之前有所提升，但是对于高原高寒地区机场来说，其在实际使用中依然存在粘结性能差、耐老化性能欠佳、耐久性差等问题，这些问题导致填缝料在1～3年的服役时间内即发生内聚断裂、失粘脱边、挤出破坏，失去填缝密封作用，由此引发道面接缝类及其它多种病害，严重影响机场道面使用，加速道面系统的破坏。
高原高寒地区海拔高、气候寒冷、强紫外辐射，对机场道面用填缝料的耐久性提出了更高的要求，要能够能长期抵御低温与强紫外辐射等恶劣气候环境侵蚀。
CN107010899A公布了一种云母粉增强的聚合物水泥复合填缝材料及其制备方法。该云母粉增强的聚合物水泥复合填缝材料性能良好、施工简便、绿色环保、与水泥混凝土路面板粘结相容性好，且具有良好的耐紫外线老化性，但其耐低温性能欠佳，将其作为高原高寒地区强紫外辐射与低温共同作用环境下的机场道面填缝料还有待改进。
CN101418127A公开了一种路面填缝材料，其组分为石油沥青65％～85％；抽出油9％～18％；苯乙烯——丁二烯——苯乙烯嵌段共聚物6％～17％。制备方法是将沥青加热至100～200℃，加入抽出油和苯乙烯——丁二烯——苯乙烯嵌段共聚物，保持制备温度为160～180℃，在剪切速度3500～4500r/min下剪切35～90min，直至混合均匀即为路面填缝材料。该材料具有较好使用性能和耐低温性能，但由于含有大量沥青材料，易对环境造成污染，且耐紫外老化性能不佳。
CN1803919A公开了一种纳米二氧化硅增强的聚氨酯道路填缝材料，该填缝料拉伸性能良好，与水泥混凝土路面有优良的粘结力，但纳米二氧化硅价格高导致生产成本高，且聚氨醋材料耐候性、抗老化性能较差，降低了材料的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，为实现保障现有高原高寒机场道面接缝安全性可靠性，并克服现有填缝料中存在的耐紫外老化性能欠佳、耐低温性能差等缺点，基于“有机—无机复合”材料设计理念设计提供了一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料及制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，由如下对应重量份的物质制成：
100份聚合物乳液、14份水泥、13份滑石粉、13份重质碳酸钙、1.12份分散剂、0.7份消泡剂、6份成膜助剂、0.7份硅烷偶联剂、1份增塑剂。
进一步的，所述聚合物乳液是由苯丙乳液和VAE乳液混合而成。
进一步的，所述苯丙乳液和VAE乳液混合时对应的重量比为13：7。
进一步的，所述分散剂为SN-DISPERSANT 5040分散剂。
进一步的，所述消泡剂为NOPCO NXZ消泡剂。
进一步的，所述成膜助剂为DN-12成膜助剂。
进一步的，所述硅烷偶联剂为ND-42硅烷偶联剂。
进一步的，所述增塑剂为DOP增塑剂。
一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液和VAE乳液倒入混料机中低速搅拌5～10min，使苯丙乳液和VAE乳液分散均匀，制成聚合物乳液，然后加入分散剂，搅拌2min后，再依次加入消泡剂、增塑剂、硅烷偶联剂、成膜助剂，继续搅拌10min直至助剂在聚合物乳液中均匀分散，制得填缝料液料组分备用；
(2)将水泥与滑石粉、重质碳酸钙充分混合并搅拌3～5min，制得填缝料粉料组分备用；
(3)将步骤(2)制得的填缝料粉料缓慢地加入步骤(1)制得的填缝料液料中，先低速搅拌5min，使得液料与粉料充分均匀接触并初步混合，避免粉料被液料包裹成团黏附于混料机内壁或沉淀于底部，再高速搅拌5～10min，使粉料彻底地均匀分散于液料中，最后再低速搅拌5min，完成后制得成品填缝料。
进一步的，步骤(1)中所述的中低速的转速控制为350r/min；步骤(3)中所述的高速的转速控制为800r/min。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本填缝料是一种以苯丙乳液和VAE乳液为有机组分，以普通硅酸盐水泥为无机组分，以滑石粉、重质碳酸钙两种无机填料为增强材料，以分散剂、消泡剂、成膜助剂、硅烷偶联剂、增塑剂为功能性助剂，利用无机水泥胶凝材料与有机高分子材料的有效复合，经过聚合物乳液脱水成膜与水泥水化反应交互进行生成的一种双组份聚合体。其保障了现有高原高寒机场道面接缝安全性可靠性，并克服了现有填缝料中存在的耐紫外老化性能欠佳、耐低温性能差等缺点，且具有制备方法简单，成本低廉的特点，极具市场竞争力和推广应用价值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加鲜明，以下结合实施例，对本发明进行更进一步详细说明。这应当理解为，此处所描述的具体实施例仅是适用于解释本发明，并不是用于限定本发明。
一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，由如下对应重量份的物质制成：
100份聚合物乳液、14份水泥、13份滑石粉、13份重质碳酸钙、1.12份分散剂、0.7份消泡剂、6份成膜助剂、0.7份硅烷偶联剂、1份增塑剂。
聚合物乳液是由苯丙乳液和VAE乳液混合而成。
苯丙乳液和VAE乳液混合时对应的重量比为13：7。
分散剂为SN-DISPERSANT 5040分散剂。
消泡剂为NOPCO NXZ消泡剂。
成膜助剂为DN-12成膜助剂。
硅烷偶联剂为ND-42硅烷偶联剂。
增塑剂为DOP增塑剂。
一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液和VAE乳液倒入混料机中低速搅拌5～10min，使苯丙乳液和VAE乳液分散均匀，制成聚合物乳液，然后加入分散剂，搅拌2min后，再依次加入消泡剂、增塑剂、硅烷偶联剂、成膜助剂，继续搅拌10min直至助剂在聚合物乳液中均匀分散，制得填缝料液料组分备用；
(2)将水泥与滑石粉、重质碳酸钙充分混合并搅拌3～5min，制得填缝料粉料组分备用；
(3)将步骤(2)制得的填缝料粉料缓慢地加入步骤(1)制得的填缝料液料中，先低速搅拌5min，使得液料与粉料充分均匀接触并初步混合，避免粉料被液料包裹成团黏附于混料机内壁或沉淀于底部，再高速搅拌5～10min，使粉料彻底地均匀分散于液料中，最后再低速搅拌5min，完成后制得成品填缝料。
步骤(1)中的中低速的转速控制为350r/min；步骤(3)中的高速的转速控制为800r/min。
实施例1
一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，由如下对应重量份的物质制成：
Figure BDA0003124742950000041
Figure BDA0003124742950000051
上述重量份可选择为克或千克，亦或其他重量单位。
上述成分的型号参数选择如下：
苯丙乳液：Acronal S400F ap型苯丙乳液，黏度400～1800MPa·s，平均粒度0.1μm，固含量56±1％。
VAE乳液：CELVOLIT 1350型VAE乳液，黏度1500～5000MPa·s，平均粒度1.5μm，固含量55±1％。
水泥：42.5级普通硅酸盐水泥。
滑石粉：超细滑石粉，纯白，细度600目，二氧化硅含量99％。
重质碳酸钙：白色粉末，平均粒径3μm。
SN-DISPERSANT 5040分散剂。
NOPCO NXZ消泡剂。
DN-12成膜助剂。
DOP增塑剂。
ND-42硅烷偶联剂。
聚合物乳液及水泥，是形成填缝材料有机无机复合胶凝体系的主要物质，是整个填缝料组分的基料。
无机填料(滑石粉、重质碳酸钙)一方面起填充作用，用以降低基料的使用量，另一方面对填缝料的稠度、柔韧性、耐久性等也有调节作用。
功能性助剂主要是对聚合物成膜、水泥水化、粉料分散等起辅助改善作用的功能型外加剂。
实施例2
对上述实施例1制备的填缝料进行性能测试，其基础性能如下：
Figure BDA0003124742950000052
Figure BDA0003124742950000061
实施例3
对实施例1制备的填缝料进行耐紫外老化性能测试：具体是将填缝料置于紫外线耐候试验箱中进行紫外线辐照(辐照温度40℃、波长315～400nm)，辐照持续时间为15d，辐照结束后立即进行性能测试。具体性能参数如下：
Figure BDA0003124742950000062
由此可以看出，紫外老化处理后，填缝料的弹性恢复率、拉伸强度、拉伸峰值应变、拉伸韧度、剪切强度、剪切峰值应变、剪切韧度均明显增大，拉伸断裂伸长率、剪切断裂伸长率减小。
实施例4
对实施例1制备的填缝料进行耐低温性能测试，具体是将填缝料置于高低温交变试验箱中并在-15℃的试验温度下保持15d后取出，并立即进行性能测试。具体性能参数如下：
Figure BDA0003124742950000063
Figure BDA0003124742950000071
由此可以看出，低温作用处理后，填缝料的拉伸强度、拉伸峰值应变、拉伸韧度、剪切强度、剪切峰值应变、剪切韧度均明显增大，弹性恢复率、拉伸断裂伸长率、剪切断裂伸长率减小。
实施例5
对实施例1制备的填缝料进行经济性分析，具体如下：
Figure BDA0003124742950000072
可以看出本填缝料1.5～2万元/吨，每延米仅需2～3元，具有价格低廉的明显经济优势。
本发明填缝料保障了现有高原高寒机场道面接缝安全性可靠性，并克服了现有填缝料中存在的耐紫外老化性能欠佳、耐低温性能差等缺点，且具有制备方法简单，成本低廉的特点，极具市场竞争力和推广应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，由如下对应重量份的物质制成：
100份聚合物乳液、14份水泥、13份滑石粉、13份重质碳酸钙、1.12份分散剂、0.7份消泡剂、6份成膜助剂、0.7份硅烷偶联剂、1份增塑剂。
2.根据权利要求1所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，所述聚合物乳液是由苯丙乳液和VAE乳液混合而成。
3.根据权利要求2所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，所述苯丙乳液和VAE乳液混合时对应的重量比为13：7。
4.根据权利要求1所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，所述分散剂为SN-DISPERSANT 5040分散剂。
5.根据权利要求1所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，所述消泡剂为NOPCO NXZ消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，所述成膜助剂为DN-12成膜助剂。
7.根据权利要求1所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为ND-42硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料，其特征在于，所述增塑剂为DOP增塑剂。
9.一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液和VAE乳液倒入混料机中低速搅拌5～10min，使苯丙乳液和VAE乳液分散均匀，制成聚合物乳液，然后加入分散剂，搅拌2min后，再依次加入消泡剂、增塑剂、硅烷偶联剂、成膜助剂，继续搅拌10min直至助剂在聚合物乳液中均匀分散，制得填缝料液料组分备用；
(2)将水泥与滑石粉、重质碳酸钙充分混合并搅拌3～5min，制得填缝料粉料组分备用；
(3)将步骤(2)制得的填缝料粉料缓慢地加入步骤(1)制得的填缝料液料中，先低速搅拌5min，使得液料与粉料充分均匀接触并初步混合，避免粉料被液料包裹成团黏附于混料机内壁或沉淀于底部，再高速搅拌5～10min，使粉料彻底地均匀分散于液料中，最后再低速搅拌5min，完成后制得成品填缝料。
10.根据权利要求9所述的一种高原高寒地区机场道面用高耐久性填缝料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的中低速的转速控制为350r/min；步骤(3)中所述的高速的转速控制为800r/min。
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