CN116577160B - 一种单组分聚氨酯混合料的室内成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单组分聚氨酯混合料成型方法，具体涉及道路工程技术领域。本发明通过对用于制备聚氨酯混合料的集料加热干燥后冷却至室温，利用拌合设备将集料、矿粉和聚氨酯拌合至无花白料后，将拌合后的聚氨酯混合料静置，并利用静置后的聚氨酯混合料经成型后制得聚氨酯混合料试件并进行养护，测试养护后聚氨酯混合料试件的体积指标，并基于计算法计算聚氨酯混合料的最大理论相对密度。本发明通过明确了聚氨酯混合料的室内成型方法，避免了因聚氨酯混合料成型方法多样所造成的聚氨酯混合料性能室内评价结果存在差异的问题，有利于聚氨酯混合料性能的准确评价，为准确评价聚氨酯混合料的性能提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，一种单组分聚氨酯混合料的室内成型方法。
背景技术
沥青作为一种胶结材料，已广泛应用于道路工程中，采用沥青混合料铺筑的路面、桥面时，当面临高温、低温、重载、老化等服役条件时，会产生车辙、开裂、坑槽等病害，这些病害的产生与沥青材料在不同温度下的性能直接相关。沥青作为胶结材料，温度敏感性高，在高温下呈现粘性，在温度和荷载作用下，易于产生流变变形，导致车辙等病害，并且，沥青作为石油加工的副产品，其性能不可预测与控制，石油炼制加工后得到的沥青往往不符合道路工程的要求，需要添加相应的改性剂对其进行改良，以使得沥青性能满足道路工程的要求。但是，由于改性剂对沥青的改性效果有限，只能在一定范围内提升高温条件下沥青的抗变形能力以及低温条件下沥青的抗开裂能力，无法彻底改善沥青在高温条件下的大尺度流变变形。
聚氨酯为一种采用多元醇(Polyol)和异氰酸酯(Isocyanate)按照一定配比混合而成的化工产品，具有优异的机械强度、耐磨性和弹性，可替代混合料中的沥青，由于聚氨酯混合料具有良好的力学性能，劈裂强度是沥青的3倍以上，使得其在高温下的流变变形远小于沥青混合料，具有良好的抗高温变形能力和抵抗疲劳开裂能力，是一种优良的道路工程铺装材料。
但是，现阶段道路工程行业多采用沥青混合料，沥青混合料的成型方法是基于不同温度条件下沥青胶结料的黏度变化以及沥青性能受温度、时间的影响所制定的，而聚氨酯不同于沥青混合料，其固化与固化环境、集料的湿度密切相关，聚氨酯的试件成型和强度形成与养生环境和养生时间相关。因此，亟需提出单组分聚氨酯混合料室内成型方法，通过明确聚氨酯混合料的成型方法，准确评价聚氨酯混合料的性能。
发明内容
本发明旨在解决因聚氨酯混合料成型方法多样所造成的聚氨酯混合料性能室内评价结果存在差异的问题，提出了一种单组分聚氨酯混合料的室内成型方法，明确了聚氨酯混合料的室内成型方法，为准确评价聚氨酯混合料的性能提供了技术支持。
本发明采用以下的技术方案：
一种单组分聚氨酯混合料成型方法，具体包括以下步骤：
步骤1，聚氨酯混合料的拌合；
通过加热对用于制备聚氨酯混合料的集料进行干燥，直至集料的重量保持恒定，将干燥后的集料冷却至室温，采用拌合设备将集料、矿粉和聚氨酯拌合至无花白料，得到拌合后的聚氨酯混合料；
步骤2，聚氨酯混合料的静置；
将步骤1中拌合后的聚氨酯混合料置于温度不高于30℃、湿度不低于30％RH的环境中静置1.5h～2.5h；
步骤3，制备聚氨酯混合料试件；
选用马氏击实或旋转压实处理静置后的聚氨酯混合料，使得聚氨酯混合料成型，制备得到聚氨酯混合料试件；采用马氏击实成型制备得到聚氨酯混合料试件无需进行脱模处理，而采用旋转压实成型制备得到聚氨酯混合料试件需要立刻脱模；
步骤4，聚氨酯混合料试件的养护；
将聚氨酯混合料试件置于温度为35℃、湿度为70％RH的环境中养护5天，得到养护后的聚氨酯混合料试件；
步骤5，测试聚氨酯混合料试件的体积指标；
步骤6，根据步骤5中聚氨酯混合料试件的体积指标，基于计算法计算得到聚氨酯混合料的最大理论相对密度。
优选地，所述步骤1中，拌合设备包括拌合锅和间歇式沥青拌合站；若采用拌合锅进行拌合时，则将集料、矿粉和聚氨酯置于拌合锅中拌合90s，得到无花白料的聚氨酯混合料；若间歇式沥青拌合站进行拌合时，则先将集料和矿粉置于间歇式沥青拌合站中干拌15s，再将聚氨酯拌合不少于30s后，得到无花白料的聚氨酯混合料。
优选地，所述步骤3中，当采用马氏击实时，根据聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径确定选用标准马歇尔击实或大型马歇尔击实，若聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径大于26.5mm，则利用马歇尔击实仪对静置后的聚氨酯混合料双面击实75次，若聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径不小于26.5mm，则利用大型马歇尔击实仪对静置后的聚氨酯混合料双面击实112次；当采用旋转压实时，利用旋转压实仪对静置后的聚氨酯混合料压实100次。
优选地，所述步骤5中，测量养护后聚氨酯混合料试件的吸水率，若养护后聚氨酯混合料试件的吸水率大于2％，则采用Corelok真空密封法或体积法测试聚氨酯混合料试件，得到聚氨酯混合料试件的体积指标；若养护后聚氨酯混合料试件的吸水率不超过2％，则采用表干法测试聚氨酯混合料试件，得到聚氨酯混合料试件的体积指标。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过对用于制备聚氨酯混合料的集料进行干燥后冷却，避免了拌合过程中聚氨酯与集料内的水分发生反应，保证了聚氨酯混合料中聚氨酯与集料的有效粘结。同时，本发明通过静置拌合后的聚氨酯混合料，既保证聚氨酯与空气中的水汽发生一定反应达到初期强度后成型，还模拟了聚氨酯混合料的运输过程。
2、本发明明确了聚氨酯混合料的试件成型方法、压实次数以及是否需要脱模，有效指导了聚氨酯混合料试件的制备，保证了所制备聚氨酯混合料试件强度的一致性，解决了因聚氨酯混合料成型方法多样对聚氨酯混合料性能室内评价结果的影响，同时，本发明还明确了聚氨酯混合料的养护条件，更加有利于不同级配、胶结料含量等工况下聚氨酯混合料试件的性能对比，为准确评价聚氨酯混合料的性能提供了技术支持。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体的说明：
实施例1
本发明提出了一种单组分聚氨酯混合料成型方法，具体包括以下步骤：
步骤1，聚氨酯混合料的拌合；
通过加热对用于制备聚氨酯混合料的集料进行干燥，直至集料的重量保持恒定，将干燥后的集料冷却至室温，采用拌合设备将集料、矿粉和聚氨酯拌合至无花白料，得到拌合后的聚氨酯混合料。
所述拌合设备可选用拌合锅或间歇式沥青拌合站；若采用拌合锅进行拌合时，则将集料、矿粉和聚氨酯置于拌合锅中拌合90s，得到无花白料的聚氨酯混合料；若间歇式沥青拌合站进行拌合时，则先将集料和矿粉置于间歇式沥青拌合站中干拌15s，再将聚氨酯拌合不少于30s后，得到无花白料的聚氨酯混合料。
步骤2，聚氨酯混合料的静置；
将步骤1中拌合后的聚氨酯混合料置于温度不高于30℃、湿度不低于30％RH的环境中静置1.5h～2.5h。
步骤3，制备聚氨酯混合料试件。
聚氨酯混合料试件的制备过程包括聚氨酯混合料的成型和脱模。本实施例中选用马氏击实或旋转压实处理静置后的聚氨酯混合料，使得聚氨酯混合料成型，制备得到聚氨酯混合料试件。当采用马氏击实时，根据聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径确定选用标准马歇尔击实或大型马歇尔击实，若聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径大于26.5mm，则利用马歇尔击实仪对静置后的聚氨酯混合料双面击实75次，若聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径不小于26.5mm，则利用大型马歇尔击实仪对静置后的聚氨酯混合料双面击实112次；当采用旋转压实时，利用旋转压实仪对静置后的聚氨酯混合料压实100次。
同时，当采用马氏击实成型制备聚氨酯混合料试件时无需进行脱模处理，而采用旋转压实成型制备聚氨酯混合料试件时则需要立刻脱模。
步骤4，聚氨酯混合料试件的养护；
将聚氨酯混合料试件置于温度为35℃、湿度为70％RH的环境中养护5天，得到养护后的聚氨酯混合料试件。
步骤5，测试聚氨酯混合料试件的体积指标；
测量养护后聚氨酯混合料试件的吸水率，若养护后聚氨酯混合料试件的吸水率大于2％，则采用Corelok真空密封法或体积法测试聚氨酯混合料试件，得到聚氨酯混合料试件的体积指标；若养护后聚氨酯混合料试件的吸水率不超过2％，则采用表干法测试聚氨酯混合料试件，得到聚氨酯混合料试件的体积指标。
步骤6，根据步骤5中聚氨酯混合料试件的体积指标，基于计算法计算得到聚氨酯混合料的最大理论相对密度，本实施例中所采用的计算法为本领域的现有技术，利用聚氨酯混合料体积指标计算聚氨酯混合料最大理论相对密度的计算公式可根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTC F40-2004)确定。
实施例2
以单组分聚氨酯混合料AC-20的室内旋转压实成型为例，详细说明本发明提出的一种单组分聚氨酯混合料成型方法，单组分聚氨酯混合料AC-20的室内旋转压实成型具体过程为：
步骤1，将用于制备单组分聚氨酯混合料AC-20的集料在170℃的烘箱内加热干燥4h后，将干燥后的集料冷却至室温，称量4785g集料，同时按照4.3％的胶结料含量称量215g聚氨酯，将将集料、矿粉和聚氨酯置于拌合锅中拌合90s，得到无花白料的聚氨酯混合料。
步骤2，将步骤1中拌合后得到的聚氨酯混合料置于温度不高于30℃、湿度不低于30％RH的环境中静置1.5h。
步骤3，将旋转压实仪试模内侧涂抹凡士林作为隔离剂，在试模底部放入下垫片后，将静置后的5000g聚氨酯混合料倒入试模后插捣20次后，放入上垫片后，将试模放入旋转压实仪中，启动旋转压实仪，利用旋转压实仪对聚氨酯混合料压实100次并记录聚氨酯混合料的压实曲线，将压实后的聚氨酯混合料立即脱模并剥离上、下垫片，得到聚氨酯混合料试件。
步骤4，将聚氨酯混合料试件置于温度为35℃、湿度为70％RH的环境中养护5天，得到养护后的聚氨酯混合料试件。
步骤5，测量养护后聚氨酯混合料试件的直径、高度和吸水率，本实施例中养护后聚氨酯混合料试件的吸水率不超过2％，基于表干法对聚氨酯混合料试件进行测试，测量得到聚氨酯混合料试件的空中重、水中重和表干重。
步骤6，根据步骤5中测量的聚氨酯混合料体积指标，即聚氨酯混合料试件的空中重、水中重和表干重，基于计算法结合集料的毛体积相对密度、表观相对密度、集料的比例、胶结料含量和胶结料密度，计算得到聚氨酯混合料AC-20的最大理论相对密度，并根据聚氨酯混合料AC-20的最大理论相对密度和聚氨酯混合料试件的毛体积相对密度，计算得到聚氨酯混合料试件的体积指标，从而确定聚氨酯混合料试件的体积指标。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种单组分聚氨酯混合料成型方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，聚氨酯混合料的拌合：
通过加热对用于制备聚氨酯混合料的集料进行干燥，直至集料的重量保持恒定，将干燥后的集料冷却至室温，采用拌合设备将集料、矿粉和聚氨酯拌合至无花白料，得到拌合后的聚氨酯混合料；
步骤2，聚氨酯混合料的静置：
将步骤1中拌合后的聚氨酯混合料置于温度不高于30℃、湿度不低于30%RH的环境中静置1.5h~2.5h；
步骤3，制备聚氨酯混合料试件：
选用马氏击实或旋转压实处理静置后的聚氨酯混合料，使得聚氨酯混合料成型，制备得到聚氨酯混合料试件；采用马氏击实成型制备得到聚氨酯混合料试件无需进行脱模处理，而采用旋转压实成型制备得到聚氨酯混合料试件需要立刻脱模；
步骤4，聚氨酯混合料试件的养护：
将聚氨酯混合料试件置于温度为35℃、湿度为70%RH的环境中养护5天，得到养护后的聚氨酯混合料试件；
步骤5，测试聚氨酯混合料试件的体积指标；
步骤6，根据步骤5中聚氨酯混合料试件的体积指标，基于计算法计算得到聚氨酯混合料的最大理论相对密度。
2.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯混合料成型方法，其特征在于，所述步骤1中，拌合设备包括拌合锅和间歇式沥青拌合站；若采用拌合锅进行拌合时，则将集料、矿粉和聚氨酯置于拌合锅中拌合90s，得到无花白料的聚氨酯混合料；若间歇式沥青拌合站进行拌合时，则先将集料和矿粉置于间歇式沥青拌合站中干拌15s，再将聚氨酯拌合不少于30s后，得到无花白料的聚氨酯混合料。
3.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯混合料成型方法，其特征在于，所述步骤3中，当采用马氏击实时，根据聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径确定选用标准马歇尔击实或大型马歇尔击实，若聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径小于26.5mm，则利用标准马歇尔击实仪对静置后的聚氨酯混合料双面击实75次，若聚氨酯混合料中集料的公称最大粒径不小于26.5mm，则利用大型马歇尔击实仪对静置后的聚氨酯混合料双面击实112次；当采用旋转压实时，利用旋转压实仪对静置后的聚氨酯混合料压实100次。
4.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯混合料成型方法，其特征在于，所述步骤5中，测量养护后聚氨酯混合料试件的吸水率，若养护后聚氨酯混合料试件的吸水率大于2%，则采用Corelok真空密封法或体积法测试聚氨酯混合料试件，得到聚氨酯混合料试件的体积指标；若养护后聚氨酯混合料试件的吸水率不超过2%，则采用表干法测试聚氨酯混合料试件，得到聚氨酯混合料试件的体积指标。
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