CN115785814A - 一种用于混凝土路面或桥面防水体系的基层处理剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于混凝土桥梁桥面防水体系的基层处理剂，固含量为64％～74％，表干时间≤2.5h，由A组分和B组分构成，两种组分分别储存，用时混合；所述A组分为水性环氧树脂，B组分由占B组分总质量94％～99％的改性乳化沥青和余量的水性环氧树脂固化剂组成；所述A组分与所述水性环氧树脂固化剂的质量比为3:1～6:1。本发明还提供该基层处理剂在混凝土路面或桥面防水体系中的应用。

Description

一种用于混凝土路面或桥面防水体系的基层处理剂

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种用于混凝土路面或桥面的防水体系的基层处理剂。

背景技术

混凝土路面，尤其是混凝土桥梁(包括公路桥梁和铁路桥梁)的桥面防水体系是提高结构耐久性的重要技术手段。混凝土道路的防水体系一般采用在混凝土基层上先铺设防水卷材层，然后浇注一定厚度的混凝土或者沥青作为保护层。桥面防水性能取决于卷材是否能够与基层完全粘结以及卷材间是否牢固搭接，没有缝隙。铺设防水卷材时，先排好卷材，按准确尺寸裁剪后，每卷卷材从端头回卷到中间，用火焰熔化隔离薄膜，立即向前滚铺，使卷材完全粘接在基层上，然后重复地做另一半的卷材。随后的卷材在端头搭接处交错排列。这样的铺设工艺造成卷材搭接缝较多，可靠性相对较低；而且防水墙和泄水孔等部位封边效果不易保证。同时，明火烘烤工艺存在一定安全隐患，也容易造成环境污染。为了增强卷材和基层的粘结，在铺设卷材之前一般还会在基层刷涂以硅烷偶联剂为主要成分的界面处理剂。但是防水卷材厚度大、硬度高，界面处理剂仅起到增强粘结的作用，无法保证卷材与基层的伏贴性和粘结可靠性。这部分的性能的达到目前很大程度上依赖基层状态，对施工条件也提出较高要求，无法实现机械化快速施工。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于混凝土路面或桥面的防水体系的基层处理剂。该基层处理剂可以采用机械化施工方式喷涂或刮涂于在混凝土路面或桥面上，能够显著提高混凝土基面与改性沥青防水卷材层的粘结强度和剥离强度，同时能够起到修补基面缺陷、隔绝基面潮湿水分的作用。

为了实现上述技术效果，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于混凝土桥梁桥面防水体系的基层处理剂，固含量为64％～74％，表干时间≤2.5h，由A组分和B组分构成，两种组分分别储存，用时混合；所述A组分为水性环氧树脂，B组分由占B组分总质量94％～99％的改性乳化沥青和余量的水性环氧树脂固化剂组成；所述A组分与所述水性环氧树脂固化剂的质量比为3:1～6:1。

优选地，所述水性环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂中的一种或多种。

还优选地，所述双酚A型环氧树脂选自E-44、GEM03和GEM02中的一种或多种。

以改性乳化沥青总质量为基准，所述改性乳化沥青的组成为：

改性沥青65～75％、阳离子表面活性剂5～10％、非离子表面活性剂2～8％、无机酸或有机酸1～5％、增稠剂0.5～2％、附着力促进剂5～10％，和余量的去离子水。

所述的改性乳化沥青通过如下步骤制备：

(1)将改性沥青加热至130～160℃，备用；

(2)将阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、增稠剂、附着力促进剂加入至50～60℃的去离子水中，加入无机酸或有机酸调节溶液的pH值至2.5～3.5，50～60℃下搅拌0.5～1h，得到乳化液，备用；

(3)将步骤(2)得到的乳化液转移至胶体磨中，开启胶体磨，将步骤(1)加热的改性沥青缓慢加入胶体磨中，待到混合体系变成黑褐色的均匀粘稠液体，即可出料，冷却，即得。

优选地，以改性沥青的总质量为基准，所述改性沥青的组成为：

沥青50～65％、改性剂10～20％、软化剂15～25％、增粘剂5～15％。

优选地，所述沥青选自重交道路石油沥青70#和90#中的一种或两种。

更优选地，所述沥青针入度(25℃、100g，5s，0.1mm)为60-100，软化点为45-55℃。

优选地，所述改性剂选自柔性环氧树脂、多异氰酸酯、烯烃类树脂、氯丁橡胶、废橡胶粉、SBS和SBR中的一种或多种。

更优选地，所述改性剂选自柔性环氧树脂、聚乙烯、SBS和SBR中的一种或多种。

优选地，所述柔性环氧树脂为柔性环氧树脂YP-50。

优选地，所述软化剂选自松节油、氯化石蜡、白油、减三线糠醛抽出油、环烷油、植物油中的一种多种。

更优选地，所述软化剂选自减三线糠醛抽出油和环烷油中的一种或多种。

优选地，所述增粘剂选自松香树脂、萜烯树脂、石油树脂、粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯、T612粘度指数改进剂、T613粘度指数改进剂和T614粘度指数改进剂中的一种或多种。

更优选地，所述增粘剂选自石油树脂和粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯中的一种或多种。

所述改性沥青可以通过本领域常规方法制备。

作为一个优选的实施方案，本发明提供所述改性沥青的一种制备方法，具体步骤包括：

(a)将沥青加热到120～140℃后，称量并置于带有搅拌装置的容器中，继续升温至160～190℃后搅拌0.5～1h；

(b)加入所述改性剂和软化剂，在160～190℃下继续搅拌2～5h，至无不熔颗粒物；

(c)加入所述增粘剂，160～190℃下搅拌均匀，将混合物转移至乳化机，500～1000rpm转速下乳化20～40min，冷却，即得。

优选地，所述阳离子表面活性剂选自脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季铵盐、聚氧乙烯季铵盐中的一种或多种。

更优选地，所述阳离子表面活性剂选自烷基聚氧乙烯二胺和十二烷基三甲基氯化铵中的一种或两种。

优选地，所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯型表面活性剂、聚多元醇型表面活性剂和聚醚型表面活性剂中的一种或多种。

更优选地，所述非离子表面活性剂选自异构十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7中的一种或两种。

优选地，所述无机酸或有机酸选自盐酸、硝酸、甲酸和乙酸中的一种多种。

优选地，所述增稠剂选自聚乙烯醇、聚氨酯型增稠剂、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素和羟甲基纤维素中的一种或多种。

优选地，所述增稠剂选自聚氨酯型增稠剂、聚丙烯酰胺和羟乙基纤维素中的一种或多种。

优选地，所述附着力促进剂选自脂环族环氧基硅烷、环氧基硅烷低聚物、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。

更优选地，所述附着力促进剂选自2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和钛酸酯偶联剂TCA-T32中的一种或两种。

优选地，所述水性环氧树脂固化剂选自改性胺固化剂、脂肪族多元胺固化剂、酰胺固化剂、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜和间苯二甲二胺中的一种或多种。

优选的，所述改性胺固化剂选自水性环氧固化剂LJ820、LJ830、LJ285、LJ181、LJ2810和LJ910中的一种或多种。

更优选地，所述水性环氧树脂固化剂选自间苯二甲二胺和LJ820中的一种或两种。

所述B组分的制备方法包括：按照配比将所述改性乳化沥青和所述水性环氧树脂固化剂混合均匀。

本发明还有一个目的在于提供上述基层处理剂的应用，包括如下步骤：

I.将所述A组分和B组分按照前述比例混合均匀，得到基层处理剂；

II.路面或桥面进行除尘、除污、找平和干燥处理，将步骤I得到的基层处理剂喷涂或刮涂于处理后的路面或桥面上，厚度≤0.5mm，做到无漏涂、全遮盖，2.5h后铺贴高聚物改性沥青防水卷材。

本发明的基层处理剂为双组份环氧树脂改性沥青，固含量高达64％～72.1％，喷涂或刮涂于混凝土基面上，体系中占比较少的水分破乳后迅速蒸发或渗入基面，不影响基面的湿度，可尽快进入下一道工序施工。

本发明的用于有轨或无轨道路防水体系的基层处理剂，通过各组分的协同作用，实现了对无机混凝土和有机聚合物材料之间的偶合、连接，增强了两者之间的粘结力，从而显著提高混凝土基面与改性沥青防水卷材层的粘结强度和剥离强度，同时能够起到修补基面缺陷、隔绝基面潮湿水分的作用，使得防水体系更耐久。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中，部分原料购买情况如下：。

柔性环氧树脂YP-50：购自武汉一鹏材料科技有限公司；

2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TCA-T32：购自南京能德新材料技术有限公司；

HRD550中分子量异丁烯：粘均分子,35000-55000，购自济南鑫厚商贸有限公司；

十二烷基三甲基氯化铵：购自上海雪捷化工有限公司；

烷基聚氧乙烯二胺：佛山市溢诚化工有限公司；

异构十三醇聚氧乙烯醚：购自济南泉星新材料有限公司；

非离子表面活性剂AEO-7：购自宜兴市嘉腾化工有限公司；

水性环氧固化剂LJ820、间苯二甲二胺固化剂：购自上海绿嘉水性涂料有限公司，固含量均为60％；

双酚A型环氧树脂E-44、GEM03：购自上海绿嘉水性涂料有限公司，固含量均为60％。

HX5004聚氨酯型增稠剂：广州鸿鑫化工助剂有限公司

下述实施例和对比例中，改性沥青都通过如下步骤制备：

(a)将沥青加热到120～140℃后，称量并置于待搅拌装置的容器，继续升温至160～190℃后搅拌0.5～1h，电动搅拌机转速为50～150rpm；

(b)加入改性剂和软化剂，在160～190℃下继续搅拌2～5h，至无不熔颗粒物；

(c)加入增粘剂，160～190℃下搅拌均匀，将混合物转移至乳化机，500～1000rpm转速下乳化20～40min，冷却，即得。

下述实施例和对比例中，改性乳化沥青都通过如下步骤制备：

(1)将改性沥青加热至130～160℃，备用；

(2)将阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、增稠剂、附着力促进剂加入至50～60℃的去离子水中，加入无机酸或有机酸调节溶液的pH值至2.5～3.5，50～60℃下搅拌0.5～1h，得到乳化液，备用；

(3)将步骤(2)得到的乳化液转移至胶体磨中，开启胶体磨，将步骤(1)加热的改性沥青缓慢加入胶体磨中，待到混合体系变成黑褐色的均匀粘稠液体，即可出料，冷却，即得。

下述实施例和对比例的基层处理剂的具体应用(施工)包括如下步骤：

I.将所述A组分和B组分按照前述比例混合均匀，得到基层处理剂；

II.路面或桥面进行除尘、除污、找平和干燥处理，将步骤得到的基层处理剂喷涂或刮涂于处理后的路面或桥面上，厚度≤0.5mm，做到无漏涂、全遮盖，2.5h后铺贴高聚物改性沥青防水卷材。

实施例1～7一种用于混凝土路面或桥面的防水体系的基层处理剂

实施例1～7的基层处理剂原料配比见表1，按照上述方法制备和施工。物理力学性能见表2，测试方法按照GB/T16777进行。

实施例1-7的基层处理剂，固化后是一种高性能热固性的环氧树脂改性沥青复合材料，固含量高达64％～72.1％，以环氧树脂和固化剂作为沥青的改性剂。在反应过程中，基质沥青发生相的转换，反应初期，基质沥青为连续相，环氧树脂为分散相，随着反应的进行变为熔融状态，最后基质沥青变为分散相，环氧树脂变为连续相，沥青颗粒镶嵌在环氧树脂形成的三维网状立体结构中，以至于基质沥青在高温时无法流动，低温时基质沥青的抗裂性能得到提高，从根本上改变了传统沥青的热塑性。其中的附着力促进剂与环氧树脂共同作用，大幅提高了基层处理剂与干燥、潮湿、浸水后混凝土基层的粘结强度和剥离强度，粘接强度均在2.0MPa及以上，剥离强度均在1.7N/mm及以上，对后续卷材的施工打下了很好的基础。

表1实施例1～7的基层处理剂的配方表(单位：kg)

表2实施例1～7物理力学性能表

对比例1～3一种用于混凝土路面或桥面的防水体系的基层处理剂

对比例1～3的基层处理剂原料配比见表3，按照上述方法制备和施工。物理力学性能见表4，测试方法按照GB/T16777进行。

表3对比例1～3的基层处理剂的配方表(单位：kg)

表4对比例1～3物理力学性能表

对比例1固含量虽在64.0％，但附着力促进剂用量较少，粘结强度和剥离强度大幅降低，粘接强度均在2.0MPa及以下，剥离强度均在1.5N/mm及以下；对比例2中A组分和B组分中水性固化剂用量较低，耐酸碱盐性较差，粘接强度和剥离强度均较低；对比例3中A组分和B组分中水性固化剂用量较高，水性固化剂占B组分中的10.5％,体系中较多的环氧树脂，严重影响了基层处理剂与混凝土基面的粘接性。

Claims (10)

1.一种用于混凝土桥梁桥面防水体系的基层处理剂，固含量为64％～74％，表干时间≤2.5h，由A组分和B组分构成，两种组分分别储存，用时混合；所述A组分为水性环氧树脂，B组分由占B组分总质量94％～99％的改性乳化沥青和余量的水性环氧树脂固化剂组成；所述A组分与所述水性环氧树脂固化剂的质量比为3:1～6:1。

2.根据权利要求1所述的基层处理剂，其特征在于，所述水性环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂中的一种或多种；

优选地，所述双酚A型环氧树脂选自E-44、GEM03和GEM02中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的基层处理剂，其特征在于，以改性乳化沥青总质量为基准，所述改性乳化沥青的组成为：

改性沥青65～75％、阳离子表面活性剂5～10％、非离子表面活性剂2～8％、无机酸或有机酸1～5％、增稠剂0.5～2％、附着力促进剂5～10％，和余量的去离子水；

优选地，所述的改性乳化沥青通过如下步骤制备：

(1)将改性沥青加热至130～160℃，备用；

(2)将阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、增稠剂、附着力促进剂加入至50～60℃的去离子水中，加入无机酸或有机酸调节溶液的pH值至2.5～3.5，50～60℃下搅拌0.5～1h，得到乳化液，备用；

(3)将步骤(2)得到的乳化液转移至胶体磨中，开启胶体磨，将步骤(1)加热的改性沥青缓慢加入胶体磨中，待到混合体系变成黑褐色的均匀粘稠液体，即可出料，冷却，即得。

4.根据权利要求3所述的基层处理剂，其特征在于，以所述改性沥青的总质量为基准，所述改性沥青的组成为：

沥青50～65％、改性剂10～20％、软化剂15～25％、增粘剂5～15％。

5.根据权利要求4所述的基层处理剂，其特征在于，所述沥青选自重交道路石油沥青70#和90#中的一种或两种；

优选地，所述沥青针入度(25℃、100g，5s，0.1mm)为60-100，软化点为45-55℃；

优选地，所述改性剂选自柔性环氧树脂、多异氰酸酯、烯烃类树脂、氯丁橡胶、废橡胶粉、SBS和SBR中的一种或多种；

更优选地，所述改性剂选自柔性环氧树脂、聚乙烯、SBS和SBR中的一种或多种；

优选地，所述柔性环氧树脂为柔性环氧树脂YP-50；

还优选地，所述软化剂选自松节油、氯化石蜡、白油、减三线糠醛抽出油、环烷油、植物油中的一种多种；

更优选地，所述软化剂选自减三线糠醛抽出油和环烷油中的一种或多种；

优选地，所述增粘剂选自松香树脂、萜烯树脂、石油树脂、粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯、T612粘度指数改进剂、T613粘度指数改进剂和T614粘度指数改进剂中的一种或多种；

更优选地，所述增粘剂选自石油树脂和粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯中的一种或多种。

6.根据权利要求4或5所述的基层处理剂，其特征在于所述改性沥青通过包括如下步骤的方法制备：

(a)将沥青加热到120～140℃后，称量并置于带有搅拌装置的容器中，继续升温至160～190℃后搅拌0.5～1h；

(b)加入所述改性剂和软化剂，在160～190℃下继续搅拌2～5h，至无不熔颗粒物；

(c)加入所述增粘剂，160～190℃下搅拌均匀，将混合物转移至乳化机，500～1000rpm转速下乳化20～40min，冷却，即得。

7.根据权利要求3所述的基层处理剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂选自脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季铵盐、聚氧乙烯季铵盐中的一种或多种；

更优选地，所述阳离子表面活性剂选自烷基聚氧乙烯二胺和十二烷基三甲基氯化铵中的一种或两种；

优选地，所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯型表面活性剂、聚多元醇型表面活性剂和聚醚型表面活性剂中的一种或多种；

更优选地，所述非离子表面活性剂选自异构十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7中的一种或两种；

优选地，所述无机酸或有机酸选自盐酸、硝酸、甲酸和乙酸中的一种多种；

优选地，所述增稠剂选自聚乙烯醇、聚氨酯型增稠剂、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素和羟甲基纤维素中的一种或多种；

更优选地，所述增稠剂选自聚氨酯型增稠剂、聚丙烯酰胺和羟乙基纤维素中的一种或多种；

优选地，所述附着力促进剂选自脂环族环氧基硅烷、环氧基硅烷低聚物、钛酸酯偶联剂中的一种或多种；

更优选地，所述附着力促进剂选自2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和钛酸酯偶联剂TCA-T32中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的基层处理剂，其特征在于，所述水性环氧树脂固化剂选自改性胺固化剂、脂肪族多元胺固化剂、酰胺固化剂、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜和间苯二甲二胺中的一种或多种；

优选的，所述改性胺固化剂选自水性环氧固化剂LJ820、LJ830、LJ285、LJ181、LJ2810和LJ910中的一种或多种；

更优选地，所述水性环氧树脂固化剂选自间苯二甲二胺和LJ820中的一种或两种。

9.根据权利要求1、3、4、5、6、7或8中所述的基层处理剂，其特征在于，所述B组分的制备方法包括：按照配比将所述改性乳化沥青和所述水性环氧树脂固化剂混合均匀。

10.权利要求1至9中任一项所述的基层处理剂的应用，包括如下步骤：

I.将所述A组分和B组分按照前述比例混合均匀，得到基层处理剂；

II.路面或桥面进行除尘、除污、找平和干燥处理，将步骤I得到的基层处理剂喷涂或刮涂于处理后的路面或桥面上，厚度≤0.5mm，做到无漏涂、全遮盖，2.5h后铺贴高聚物改性沥青防水卷材。