CN116355584B - 高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法 - Google Patents

高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料，按重量份计包括以下组成成分：基质沥青50‑65份，SBS胶乳1‑3份，SBR胶乳2‑3份，CR胶乳1‑3份，乳化剂3‑4份，稳定剂0.5‑0.7份，酸度调节剂0.8‑1.0份，A类助剂0.02‑0.03份，B类助剂0.1‑0.3份，水30‑35份。本发明采用上述一种新型高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法，制得的新型高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料能同时兼顾粘结性能、高温稳定性、防水性能及变形协调性，具有良好的存储稳定性，抗老化效果，制备简单，易施工，价格较低。

Description

高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路材料技术工程领域，具体涉及一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法。
背景技术
桥面防水粘结层指在水泥混凝土桥面板与沥青铺装层之间设置特定的结构层，起到防止水分渗入桥体的防水作用和水泥混凝土桥面板与沥青铺装层之间的粘结作用。目前国内常用的防水粘结层材料有：SBS改性沥青同步碎石封层、橡胶沥青同步碎石封层、水性环氧沥青。其中，SBS改性沥青同步碎石封层和橡胶沥青同步碎石封层技术成熟，总体性能一般，工艺较复杂，质量控制难度较大，价格较低，而水性环氧沥青防水粘结层技术成熟，总体性能较好，施工工艺简单，但价格较高。作为桥梁铺装的关键层位，防水粘结层的粘结特性、高温稳定性、防水性能及变形协调特性等综合性能对保证桥面沥青层铺装减少病害，延长桥梁结构耐久性具有重要作用，然而目前常用的单一改性沥青防水粘结材料往往难以同时兼顾以上性能，且改性沥青防水粘结材料常需高温施工，增加沥青的老化与能源消耗，增加碳排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法，可以解决单一改性沥青暴露出粘结特性、高温稳定性、防水性能及变形协调特性等多种性能难以兼顾的问题，同时改善施工环境，节约能源，绿色低碳。
为实现上述目的，本发明提供了一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料，按重量份计包括以下组成成分：基质沥青50-65份，SBS胶乳1-3份，SBR胶乳2-3份，CR胶乳1-3份，乳化剂3-4份，稳定剂0.5-0.7份，酸度调节剂0.8-1.0份，A类助剂0.02-0.03份，B类助剂0.1-0.3份，水30-35份。
优选的，所述的基质沥青为壳牌70号A级道路石油沥青；所述的稳定剂为无机稳定剂氯化铵；所述的酸度调节剂为浓度为30%-36%的工业盐酸；所述水为市政自来水。
优选的，所述SBS胶乳、SBR胶乳和CR胶乳为胶乳改性剂；所述SBS胶乳分子结构形态为线型，苯乙烯与丁二烯相对含量之比为4:6，其固含量为40%-60%；所述SBR胶乳为乳液聚合丁苯橡胶1500系列，其固含量为50%-60%；所述CR胶乳为G型氯丁橡胶，其固含量为40%-60%。
优选的，所述的乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵，活性物含量70%，pH值为6-8。
优选的，所述A类助剂包括交联剂、促进剂；所述交联剂为氧化锌与氧化镁按1:1比例混合而成，含量占比为50%-60%；所述促进剂为亚乙基硫脲，含量占比为40%-50%。
优选的，所述B类助剂包括交联剂、促进剂；所述交联剂为有机过氧化物交联剂2,4-二氯过氧化苯甲酰，含量占比为50%-80%；所述促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯，含量占比为20%-50%。
一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料制备方法，步骤如下：
S1、按上述比例，分别称量好基质沥青、SBS胶乳、SBR胶乳、CR胶乳、乳化剂、稳定剂、酸度调节剂、A类助剂、B类助剂、水；
S2、将上述对应质量份的乳化剂、稳定剂、水在50-60℃条件下利用高速搅拌机在300rpm转速下搅拌1min，与此同时加入盐酸将溶液pH值调至5-6，得到基础皂液；
S3、加入对应质量份的SBS胶乳、SBR胶乳、CR胶乳以及A类助剂，维持50-60℃温度下利用高速剪切仪在4000rpm转速下高速剪切3min，使得胶乳改性剂充分混合交联，得到含有胶乳的复合皂液，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自动循环搅拌，备用；
S4、将对应质量份的70号壳牌基质沥青加热至流动状态，倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，温度控制在125-135℃，备用；
S5、将S3中的复合皂液与S4中的基质沥青以相同的流速分别通入胶体磨中，得到A类改性乳化沥青，备用；
S6、将对应质量份的B类助剂加入A类改性乳化沥青中，同时利用高速搅拌机以300rpm转速高速剪切1min，得到B类改性乳化沥青，即得到高粘改性乳化沥青。
因此，本发明采用上述高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法，制得的高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料能同时兼顾粘结性能、高温稳定性、防水性能及变形协调性，具有良好的存储稳定性，抗老化效果，制备简单，易施工，价格较低。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明所述的高粘改性乳化沥青，利用“二次热混合法”原理将多种不同种类胶乳改性剂加入到基础皂液中配制得到胶乳复合皂液，制备工艺方面有效避免了先改性后乳化造成的制备效率低，聚合物在沥青中要克服很大剪切力才能被分散，改性后的沥青很难被乳化，形成的乳液储存稳定性差等问题，以及先乳化后改性工艺由于胶乳与沥青颗粒自身存在较大相对密度差，导致乳液不够稳定的缺陷。其次，通过“二次交联反应”使得到的最终制得的改性乳化沥青具有优异的性能，可以同时兼顾粘结特性、高温稳定性、防水性能及变形协调特性。第一次交联反应属于金属氧化物交联，使得复合皂液中的多源胶乳间发生充分交联反应，第二次交联反应属于有机过氧化物交联，使得在A类改性乳化沥青中的胶乳与基质沥青再次发生交联反应形成稳定的网络结构，使改性乳化沥青体系更加稳定且具有更好的抗老化效果。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法实施例的制备流程图；
图2为本发明一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法实施例的高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料与常用防水粘结材料在不同温度下的剪切强度与拉拔强度试验结果图；
图3为本发明一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法实施例的不同防水粘结层涂膜热集料刺破试验对比图，其中(a)为SBS沥青同步封层，(b)为橡胶沥青同步封层，(c)为高粘改性乳化沥青，(d)为水性环氧沥青；
图4为本发明一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法实施例的不同防水粘结材料经疲劳作用后拉拔强度变化情况与强度比衰减图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例一
按以下重量份称量好配方中的原料，基质沥青65份、SBS胶乳2份、SBR胶乳3份、CR胶乳2份、乳化剂4份、稳定剂0.6份、酸度调节剂1.0份、A类助剂0.02份、B类助剂0.2份、水35份。
将乳化剂、稳定剂、水在60℃条件下利用高速搅拌机在300rpm转速下搅拌1min，与此同时加入盐酸将溶液pH值调至5-6，得到基础皂液。然后向基础皂液中加入对应质量份的SBS胶乳、SBR胶乳、CR胶乳以及A类助剂，维持50-60℃温度下利用高速剪切仪在4000rpm转速下高速剪切3min，使得胶乳改性剂充分混合交联，得到含有胶乳的复合皂液。将复合皂液与加热至135℃呈流动状态的70号壳牌基质沥青以相同流速分别通入胶体磨中，得到A类改性乳化沥青。最后将对应质量份的B类助剂加入A类改性乳化沥青中，同时利用高速搅拌机以300rpm转速高速剪切1min，得到B类改性乳化沥青，即得到高粘改性乳化沥青。
实施例二
按以下重量份称量好配方中的原料，基质沥青50份、SBS胶乳1份、SBR胶乳2份、CR胶乳3份、乳化剂3份、稳定剂0.7份、酸度调节剂0.8份、A类助剂0.03份、B类助剂0.3份、水30份。
将乳化剂、稳定剂、水在50℃条件下利用高速搅拌机在300rpm转速下搅拌1min，与此同时加入盐酸将溶液pH值调至5-6，得到基础皂液。然后向基础皂液中加入对应质量份的SBS胶乳、SBR胶乳、CR胶乳以及A类助剂，维持50-60℃温度下利用高速剪切仪在4000rpm转速下高速剪切3min，使得胶乳改性剂充分混合交联，得到含有胶乳的复合皂液。将复合皂液与加热至125℃呈流动状态的70号壳牌基质沥青以相同流速分别通入胶体磨中，得到A类改性乳化沥青。最后将对应质量份的B类助剂加入A类改性乳化沥青中，同时利用高速搅拌机以300rpm转速高速剪切1min，得到B类改性乳化沥青，即得到高粘改性乳化沥青。
实施例三
按以下重量份称量好配方中的原料，基质沥青57份、SBS胶乳3份、SBR胶乳3份、CR胶乳1份、乳化剂4份、稳定剂0.5份、酸度调节剂0.9份、A类助剂0.02份、B类助剂0.1份、水35份。
将乳化剂、稳定剂、水在60℃条件下利用高速搅拌机在300rpm转速下搅拌1min，与此同时加入盐酸将溶液pH值调至5-6，得到基础皂液。然后向基础皂液中加入对应质量份的SBS胶乳、SBR胶乳、CR胶乳以及A类助剂，维持50-60℃温度下利用高速剪切仪在4000rpm转速下高速剪切3min，使得胶乳改性剂充分混合交联，得到含有胶乳的复合皂液。将复合皂液与加热至125℃呈流动状态的70号壳牌基质沥青以相同流速分别通入胶体磨中，得到A类改性乳化沥青。最后将对应质量份的B类助剂加入A类改性乳化沥青中，同时利用高速搅拌机以300rpm转速高速剪切1min，得到B类改性乳化沥青，即得到高粘改性乳化沥青。
将本发明制得的实施例一与目前常用的SBS改性沥青同步碎石封层、橡胶沥青同步碎石封层、水性环氧沥青防水粘结材料关键路用性能进行对比如下：
（1）粘结特性
本发明制得的高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料与常用防水粘结材料在不同温度下的剪切强度与拉拔强度试验结果如图2所示。
（2）防水性能
不同防水粘结材料在20℃下最佳洒布量下的防水性能如下表1所示，其中本发明制得的高粘改性乳化沥青的防水性能最优。
表1 不同防水粘结材料最佳洒布量下的防水性能对比
；
（3）高温抗施工刺破性能
不同防水粘结层涂膜热集料刺破试验对比如图3所示，其中本发明制得的高粘改性乳化沥青抗施工刺破性能优于水性环氧沥青，弱于SBS改性沥青同步碎石封层和橡胶沥青同步碎石封层。
（4）变形协调抗疲劳性能
不同防水粘结材料经疲劳作用后拉拔强度变化情况与强度比衰减如图4所示，本发明制得的高粘改性乳化沥青经不同应变水平的疲劳试验后复合件拉拔强度均为最佳。
通过上述关键路用性能对比结果可知，本发明采用上述一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料及其制备方法，制得的高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料相较于传统单一改性沥青防水粘结材料，能同时兼顾粘结性能、高温抗施工刺破能力、防水性能及变形协调性，具有良好的存储稳定性，抗老化效果，制备简单，易施工，并且价格较低。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料，其特征在于，按重量份计包括以下组成成分：基质沥青50-65份，SBS胶乳1-3份，SBR胶乳2-3份，CR胶乳1-3份，乳化剂3-4份，稳定剂0.5-0.7份，酸度调节剂0.8-1.0份，A类助剂0.02-0.03份，B类助剂0.1-0.3份，水30-35份；
所述A类助剂包括交联剂、促进剂；所述交联剂为氧化锌与氧化镁按1:1比例混合而成，含量占比为50%-60%；所述促进剂为亚乙基硫脲，含量占比为40%-50%；
所述B类助剂包括交联剂、促进剂；所述交联剂为有机过氧化物交联剂2,4-二氯过氧化苯甲酰，含量占比为50%-80%；所述促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯，含量占比为20%-50%；
上述高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料的制备方法，步骤如下：
S1、按上述比例，分别称量好基质沥青、SBS胶乳、SBR胶乳、CR胶乳、乳化剂、稳定剂、酸度调节剂、A类助剂、B类助剂、水；
S2、将上述对应质量份的乳化剂、稳定剂、水在50-60℃条件下利用高速搅拌机在300rpm转速下搅拌1min，与此同时加入盐酸将溶液pH值调至5-6，得到基础皂液；
S3、加入对应质量份的SBS胶乳、SBR胶乳、CR胶乳以及A类助剂，维持50-60℃温度下利用高速剪切仪在4000rpm转速下高速剪切3min，使得胶乳改性剂充分混合交联，得到含有胶乳的复合皂液，倒入乳化沥青胶体磨的皂液罐中，开动皂液罐的自动循环搅拌，备用；
S4、将对应质量份的70号壳牌基质沥青加热至流动状态，倒入乳化沥青胶体磨沥青罐中，温度控制在125-135℃，备用；
S5、将S3中的复合皂液与S4中的基质沥青以相同的流速分别通入胶体磨中，得到A类改性乳化沥青，备用；
S6、将对应质量份的B类助剂加入A类改性乳化沥青中，同时利用高速搅拌机以300rpm转速高速剪切1min，得到B类改性乳化沥青，即得到高粘改性乳化沥青。
2.根据权利要求1所述的一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料，其特征在于：所述的基质沥青为壳牌70号A级道路石油沥青；所述的稳定剂为无机稳定剂氯化铵；所述的酸度调节剂为浓度为30%-36%的工业盐酸；所述水为市政自来水。
3.根据权利要求1所述的一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料，其特征在于：所述SBS胶乳、SBR胶乳和CR胶乳为胶乳改性剂；所述SBS胶乳分子结构形态为线型，苯乙烯与丁二烯相对含量之比为4:6，其固含量为40%-60%；所述SBR胶乳为乳液聚合丁苯橡胶1500系列，其固含量为50%-60%；所述CR胶乳为G型氯丁橡胶，其固含量为40%-60%。
4.根据权利要求1所述的一种高粘改性乳化沥青桥面防水粘结材料，其特征在于：所述的乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵，活性物含量70%，pH值为6-8。
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