CN113563009B - 一种浇注式常温胶结料以及常温浇注式沥青混凝土 - Google Patents
一种浇注式常温胶结料以及常温浇注式沥青混凝土 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种浇注式常温胶结料以及常温浇注式沥青混凝土,属于土木工程路面铺装领域。解决了现有技术中浇注式沥青混凝土施工温度高,施工难度大的问题。技术方案如下:常温浇注式沥青混凝土,按重量份数计,包含级配骨料100份、浇注式常温胶结料10~30份。所述浇注式常温胶结料由A组分和B组分组成,以重量百分比计,所述A组分具体包括:聚醚多元醇81~93%、沥青膏5~20%、浸润油1~5%、分散剂0.2~3%、偶联剂0.2~3%、催化剂0.05~2%;所述B组分具体包括:多异氰酸酯70~95%、聚醚多元醇10~40%。本发明提供的常温浇注式沥青混凝土拌和时不需要加热,降低了混凝土的拌和施工难度,并且相较于传统的热塑性沥青材料,高温热稳定性得到了提高。
Description
技术领域
本发明属于土木工程路面铺装领域,具体地,涉及一种浇注式常温胶结料以及常温浇注式沥青混凝土。
背景技术
浇注式沥青混凝土Guss asphalt(简写GA)是指在高温(220℃~260℃)下拌和,依靠混合料自身的流动性摊铺成型无须碾压的一种高沥青含量与高矿粉含量、空隙率小于1%的沥青混和物。其主要优点在于:(1)无空隙,不透水,保护桥梁结构安全的同时,自身能够防止光、氧、水作用,几乎无老化、冻融问题;(2)混合料温度高达240℃,对现场的环境条件没有特别要求,加上不用碾压,实验室的性能能够充分展现在实体工程中;(3) 沥青含量较高(8%左右,普通沥青混合料5%左右),材料韧性好,抗疲劳和耐久性好,车辆行驶舒适度高,车辆冲击作用被大幅度缓解。
但浇注式沥青混凝土温度高,达240℃,对施工设备有特殊要求。因此,如能降低浇注式的施工温度,即能降低浇注式混凝土的施工难度。如专利202010692076.0将浇注式沥青混凝土拌和温度降低到200℃以下;专利2006100540804采用环氧沥青作为浇注式的胶结料,拌和温度降低到160℃以下。但拌和温度仍然很高。因此,为了解决这个问题,本发明将采用常温胶结料来制备浇注式沥青混凝土,使拌和温度降低到室温。
发明内容
针对现有技术中浇注式沥青混凝土施工温度高的问题,本发明提供一种浇注式常温胶结料以及常温浇注式沥青混凝土,其目的在于:降低浇注式沥青混凝土的施工温度,降低施工难度。
本发明采用的技术方案如下:
一种浇注式常温胶结料,由A组分和B组分组成,以重量百分比计,所述A组分具体包括:聚醚多元醇81~93%、沥青膏5~20%、浸润油1~5%、分散剂0.2~3%、偶联剂 0.2~3%、催化剂0.05~2%;所述B组分具体包括:多异氰酸酯70~95%、聚醚多元醇 10~40%。
优选的,所述A组份中的聚醚多元醇为官能团2~6的聚醚多元醇,所述官能团2~6的聚醚多元醇为303、305、310、330、RWPE450、MN-500、MN-3050DF、MN-700、 MN-1000、T-403、DV125、DL-400、DL-4000D一种或多种。
优选的,所述A组份中的沥青膏是将50~70份沥青加入到100份聚醚胺中制备而成的,其中聚醚胺为D230、D400、D2000、T403中的一种,沥青为70号沥青、90号沥青、脱色沥青、彩色沥青中的一种。
优选的,所述A组份中的浸润油为环烷油、植物油、橡胶油、芳烃油中的一种。
优选的,所述A组份中的分散剂为BYK-163、BYK P104、BYK-108、BYK-168、 BYK-431、Dispers670、Dispers671和Dispers710中的一种或多种。
优选的,所述A组份中的偶联剂为硅烷偶联剂,所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH-602、KH832、A172、ND-42、异丁基三乙氧基硅烷、SCA-E87F中的一种。
优选的,所述A组份中的催化剂为三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚,二月桂酸二丁基锡、N,N-二甲基十二胺、二氯化二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡的一种或两种的混合物。
优选的,所述B组份中的聚醚多元醇为官能团2~3的聚醚多元醇,所述官能团2~3的聚醚多元醇为LE-210A、LE-305、204、210、220、230、240、303、360一种或多种。
优选的,所述B组份中的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
一种浇注式常温胶结料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:A组份中的沥青膏的制备:沥青加热至150℃,将沥青加入到聚醚胺中,搅拌均匀即得沥青膏,保温至60℃备用;
步骤2:A组份的制备:将聚醚多元醇在温度100℃~120℃下抽真空脱水1~2h,然后降温至65~75℃加入沥青膏、浸润油、分散剂、偶联剂搅拌均匀,真空脱水1~4h,降温至常温加入催化剂搅拌均匀,即得A组分;
步骤3:B组份的制备:将聚醚多元醇在温度100℃~120℃下抽真空脱水1~2h后,降温至50~60℃,与多异氰酸酯反应1~3小时,即得B组分;
步骤4:将A组分与B组分充分混合,A组分与B组分的比例为1:0.8~1:1.2,得到浇注式常温胶结料。
一种常温浇注式沥青混凝土,按重量份数计,包含级配骨料100份、浇注式常温胶结料10~30份。所述的级配骨料按JTG/T 3364-02—2019表5.2.1中的要求准备粗集料、细集料和矿粉,满足GA10的级配要求。粗集料和细集料可以为玄武岩、石灰岩或辉绿岩,矿粉为石灰石矿粉。
一种常温浇注式沥青混凝土的制备方法,具体步骤为:将100份级配骨料在105~120℃进行4~5h的烘干处理,冷却至室温后加入动力搅拌机中干拌5~10s,再加入浇注式常温胶结料10~30份拌和,湿拌时间不少于70s,总拌和时间不少于120s,搅拌均匀后得到常温浇注式沥青混凝土。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1.常温浇注式沥青混凝土拌和时不需要加热,降低了混凝土的拌和施工难度;
2.常温浇注式沥青混凝土引入了A、B双组份聚合物反应材料,相较于传统的热塑性沥青材料,其高温热稳定性得到了提高;
3.通过A组分中浸润油、分散剂和偶联剂的配合使用,提高了胶结料与集料、矿粉间的浸润能力,从而提高了浇注式混凝土的流动性,增强了混凝土的内聚力。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1是常温浇注式沥青混凝土主要性能对比
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
以下实施例中,沥青来源于SK 70号A级基质沥青,集料来源于江苏茅迪集团有限公司生产的0~0.6mm,0.6~2.36mm,2.36~4.75mm,4.75~9.5mm玄武岩;矿粉来源于成都邦维建材有限公司生产的石灰石矿粉。集料和矿粉组成的级配范围为《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》(JTG T3364-02-2019)中表5.2.1中GA10的中值级配。对比例为常规的热拌和浇注式沥青混凝土的性能数据。对比例为重庆中交科技股份有限公司生产的浇注式用聚合物改性沥青。
实施例1
(1)沥青膏的制备:70号基质沥青加热至150℃,将60份沥青加入到100份聚醚胺D230 中,搅拌均匀即得沥青膏,保温至60℃备用;
(2)A组份的制备:将305 50份、RWPE450 20份和MN-500 6.13份在温度100℃~120℃下抽真空脱水1~2h,然后降温至75℃加入沥青膏20份、芳烃油2份、 BYK-108 0.8份、KH560 1份搅拌均匀,真空脱水1~4h,降温至常温加入二月桂酸二丁基锡0.07份搅拌均匀,即得A组分;
(3)B组份的制备:将204 15份和LE-305 10份在温度100℃~120℃下抽真空脱水1~ 2h降温至50~60℃,与异佛尔酮二异氰酸酯75份反应1~3h,即得B组分;
(4)浇注式常温胶结料的制备:将A组分与B组分常温下按1:1的使用比例混合均匀;
(5)常温浇注式沥青混凝土的制备:将100份级配骨料在105℃进行5h的烘干处理,冷却至室温后加入动力搅拌机中干拌5~10s,再加入浇注式常温胶结料16份拌和,湿拌时间110s,搅拌均匀即得常温浇注式沥青混凝土。
实施例2
(1)沥青膏的制备:70号基质沥青加热至150℃,将60份沥青加入到100份聚醚胺D230 中,搅拌均匀即得沥青膏,保温至60℃备用;
(2)A组份的制备:将303 50份、RWPE450 30份和MN-700 12.32份在温度 100℃~120℃下抽真空脱水1~2h,然后降温至65℃加入沥青膏5份、环烷油1份、 Dispers710 0.6份、KH550 1份搅拌均匀,真空脱水1~4h,降温至常温加入辛酸亚锡0.08 份搅拌均匀,即得A组分;
(3)B组份的制备:将220 10份和360 10份在温度100℃~120℃下抽真空脱水1~2h后,降温至50~60℃,与碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯30份、二苯基甲烷二异氰酸酯50份反应1~3h,即得B组分;
(4)浇注式常温胶结料的制备:将A组分与B组分常温下按1:0.9的使用比例混合均匀;
(5)常温浇注式沥青混凝土的制备:将100份级配骨料在105℃进行5h的烘干处理,冷却至室温后加入动力搅拌机中干拌5~10s,再加入浇注式常温胶结料20份拌和,湿拌时间120s,搅拌均匀即得常温浇注式沥青混凝土。
实施例3
(1)沥青膏的制备:70号基质沥青加热至150℃,将60份沥青加入到100份聚醚胺D230 中,搅拌均匀即得沥青膏,保温至60℃备用;
(2)A组份的制备:将DV125 50份和RWPE450 33.95份在温度100℃~120℃下抽真空脱水1~2h,然后降温至75℃加入沥青膏12份、芳烃油2份、BYK-108 1份和KH832 1份搅拌均匀,真空脱水3h,降温至常温加入二月桂酸二丁基锡0.05份搅拌均匀,即得A组分;
(3)B组份的制备:将220 10份和LE-305 20份在温度100℃下抽真空脱水2h后,降温至60℃,与异佛尔酮二异氰酸酯70份反应1~3h,即得B组分;
(4)A组分与B组分的使用比例:1:1.1;
(5)常温浇注式沥青混凝土的制备:将100份级配骨料在120℃进行4h的烘干处理,冷却至室温后加入动力搅拌机中干拌5~10s,再加入浇注式常温胶结料22份拌和,湿拌时间120s,搅拌均匀即得常温浇注式沥青混凝土。
实施例4
(1)沥青膏的制备:70号基质沥青加热至150℃,将60份沥青加入到100份聚醚胺D230 中,搅拌均匀即得沥青膏,保温至60℃备用;
(2)A组份的制备:将30350份、DL-40030份和MN-5007.66份在温度120℃下抽真空脱水1h,然后降温至75℃加入沥青膏8.5份、环烷油2份、BYK-108 0.8份和KH550 1份搅拌均匀,真空脱水3h,降温至常温加入辛酸亚锡0.04份搅拌均匀,即得A组分;
(3)B组份的制备:将230 10份在温度120℃下抽真空脱水1h后,降温至60℃,与碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯20份和二苯基亚甲基二异氰酸酯70份反应1~3h,即得B组分;
(4)A组分与B组分的使用比例:1:0.8;
(5)常温浇注式沥青混凝土的制备:将100份级配骨料在105℃进行5h的烘干处理,冷却至室温后加入动力搅拌机中干拌5~10s,再加入浇注式常温胶结料26份拌和,湿拌时间120s,搅拌均匀即得常温浇注式沥青混凝土。
将实施1~4中的常温浇注式沥青混凝土主要性能汇总如图1所示。从图1中可以看出,本发明实施例4在常温下的流动性与对比例在230℃条件下的流动性相当,而实施例1-3在常温下的流动性比对比例在230℃条件下的流动性好很多。因此本发明提供的常温浇注式沥青混凝土拌和时不需要加热,降低了混凝土的施工难度。沥青混凝土的高温热稳定性与贯入度和动稳定度有关,贯入度越小高温热稳定性越优异,动稳定度越大高温热稳定性越优异。沥青混凝土的低温性能与低温弯曲应变相关,低温弯曲应变越大低温性能越优异。从图1中可以看出,本发明的贯入度远远小于对比例,动稳定度远远大于对比例,低温弯曲应变远远大于对比例,证明由于本发明引入了双组份聚合物反应材料,相较于传统的热塑性沥青材料,高温热稳定性和低温性能均得到了明显提高。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术方案构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种浇注式常温胶结料,其特征在于,由A组分和B组分组成,以重量百分比计,所述A组分具体包括:聚醚多元醇81~93%、沥青膏5~20%、浸润油1~5%、分散剂0.2~3%、偶联剂0.2~3%、催化剂0.05~2%,上述各组分之和满足100%;所述B组分具体包括:多异氰酸酯70~95%、聚醚多元醇10~40%,上述各组分之和满足100%。
2.根据权利要求1所述的一种浇注式常温胶结料,其特征在于,所述A组份中的聚醚多元醇为官能团2~6的聚醚多元醇,所述官能团2~6的聚醚多元醇为303、305、310、330、RWPE450、MN-500、MN-3050DF、MN-700、MN-1000、T-403、DV125、DL-400、DL-4000D一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种浇注式常温胶结料,其特征在于,所述A组份中的沥青膏是将50~70份沥青加入到100份聚醚胺中制备而成的,其中聚醚胺为D230、D400、D2000、T403中的一种,沥青为70号沥青、90号沥青、脱色沥青、彩色沥青中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种浇注式常温胶结料,其特征在于,所述A组份中的浸润油为环烷油、植物油、橡胶油、芳烃油中的一种,所述分散剂为BYK-163、BYK P104、BYK-108、BYK-168、 BYK-431、Dispers670、Dispers671和Dispers710中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种浇注式常温胶结料,其特征在于,所述A组份中的偶联剂为硅烷偶联剂,所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH-602、KH832、A172、ND-42、异丁基三乙氧基硅烷、SCA-E87F中的一种;所述催化剂为三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚,二月桂酸二丁基锡、N,N-二甲基十二胺、二氯化二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种浇注式常温胶结料,其特征在于,所述B组份中的聚醚多元醇为官能团2~3的聚醚多元醇,所述官能团2~3的聚醚多元醇为LE-210A、LE-305、204、210、220、230、240、303、360一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种浇注式常温胶结料,其特征在于,所述B组份中的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
8.权利要求1-7任一项所述浇注式常温胶结料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:A组份中的沥青膏的制备:沥青加热至150℃,将沥青加入到聚醚胺中,搅拌均匀即得沥青膏,保温至60℃备用;
步骤2:A组份的制备:将聚醚多元醇在温度100℃~120 ℃下抽真空脱水1~2h,然后降温至65~75℃加入沥青膏、浸润油、分散剂、偶联剂搅拌均匀,真空脱水1~4h,降温至常温加入催化剂搅拌均匀,即得A 组分;
步骤3:B组份的制备:将聚醚多元醇在温度100℃~120 ℃下抽真空脱水1~2h后,降温至50~60℃,与多异氰酸酯反应1~3小时,即得B组分;
步骤4:将A组分与B组分充分混合,A组分与B组分的比例为1:0.8~1:1.2,得到浇注式常温胶结料。
9.一种采用权利要求1-7任一项所述浇注式常温胶结料制得的常温浇注式沥青混凝土,其特征在于,按重量份数计,包含级配骨料100份、浇注式常温胶结料10~30份。
10.权利要求9所述常温浇注式沥青混凝土的制备方法,其特征在于,具体步骤为:将100份级配骨料在105~120℃进行4~5h的烘干处理,冷却至室温后加入动力搅拌机中干拌5~10s,再加入浇注式常温胶结料10~30份拌和,湿拌时间不少于70s,总拌和时间不少于120s,搅拌均匀后得到常温浇注式沥青混凝土。
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