CN1683467A - 一种无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂 - Google Patents

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CN1683467A CN 200510018323 CN200510018323A CN1683467A CN 1683467 A CN1683467 A CN 1683467A CN 200510018323 CN200510018323 CN 200510018323 CN 200510018323 A CN200510018323 A CN 200510018323A CN 1683467 A CN1683467 A CN 1683467A
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Abstract

一种无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂，由硅树脂溶液、渗透剂和增粘剂组成。其渗透剂为异丁基三乙氧硅烷，增粘剂为γ－氨丙基三乙氧基硅烷。硅树脂溶液、渗透剂和增粘剂的质量比为92∶2～4∶4～6。硅树脂溶液的制备采用甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、乙醇、碱液和水按质量比56∶3∶7∶13∶1∶20，在室温下混匀后，升温至70～90℃反应1～2小时即得。本发明通过三次不同时间、方向及用量的喷洒，使防水抗油剂分别在沥青路面底部、中部、上部固化成膜，从而提高沥青路面的防水抗渗性能，改善沥青路面抗水损害和抗油污染性能，同时不影响沥青路面的视觉效果、路面构造深度及抗滑性能。

Description

一种无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂
技术领域
本发明涉及一种无色有机硅树脂防水抗油剂，尤其是一种用于沥青路面的无色有机硅树脂防水抗油剂，属于沥青路面养护以及防水抗渗材料的技术领域，具体为有机硅树脂溶液材料配比、制备方法及其在沥青路面上的应用。
背景技术
沥青路面的水损害逐渐引起人们的注意，也已形成世界性范围的问题。典型水损害现象表现为沥青路面松散、坑洞。松散的集料表面光溜，沥青膜剥落殆尽。沥青路面产生水破坏的内因可以归结为排水设施不完善、沥青混和料空隙率过大、路面渗水、路面压实度不足、沥青混合料抗水损害能力不足和厚度偏薄等。压实度不足是沥青路面早期水损害最普遍的原因。一般地，热拌沥青混合料4％～5％的空隙率是基本不透水的。我国规范要求沥青混合料设计空隙率为2％～6％，当施工完毕，大多数要求达到92％的最大理论密度，也就是现场沥青路面空隙率为8％，通过2～3年的行车荷载作用下，沥青路面进一步压实，达到了设计空隙率。当沥青路面压实度控制不好时，现场空隙率高于8％则易渗水，从而引起路面松散。研究表明空隙率在8％～12％之间的路面是水损害最容易发生的区域，小于8％水不容易进去，而大于12％水很容易流走，但必须要设置排水的结构层。
沥青路面上的水大部分被高速行驶的汽车的轮胎溅到路边，还有很少一部分水被挤压而进入路面沥青层中。如果沥青混合料的不均匀性较大、局部面积的实际空隙率较大、施工质量控制不好也会造成局部路段的水破坏。只要水侵入并滞留在沥青混凝土的空隙中，在大量行车的作用下，都会产生沥青剥落现象，并产生水破坏。当前沥青路面增加了防水层设计，即在沥青面层结构组合设计中，至少两层按密级配沥青混凝土设计或设置必要的隔水层，如下面层与基层之间必须浇洒透层油，沥青面层之间需涂粘层油，以减少面层渗水，但其不能从根本上解决沥青路面防水抗渗的难题，防止沥青路面水下渗的办法是在其表面封堵，使水很难浸入，更难浸入沥青膜与集料之间，从而实现沥青路面的水稳定性与耐久性。此外，一些特殊路段，如加油站、停车场等由于燃油滴漏，汽油和柴油等可溶解沥青，导致石料表面沥青膜剥落而造成沥青路面油污染与破坏。通过在沥青表面喷洒特殊抗油剂，减少汽油和柴油等与沥青直接接触从而导致沥青路面松散破坏，实现沥青路面抗油污染的效果。
发明内容
本发明的目的是制备无色防水抗渗溶液，喷洒在沥青路面表面后可迅速渗透到沥青路面内部，溶剂挥发后在沥青表面形成无色的有机薄膜，堵住连通的孔隙，防止水分渗入沥青路面内部而实现抗水损害的要求，同时抗油污染，不影响沥青路面的视觉效果、路面构造深度及抗滑性能。
实现本发明目的的技术方案是：无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂是由有机硅树脂溶液、渗透剂和增粘剂组成的无色溶液，其有机硅树脂溶液、渗透剂和增粘剂的质量比为92∶2～4∶4～6，所述的有机硅树脂溶液是甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、乙醇、碱液及水的混合反应产物，所述的渗透剂为异丁基三乙氧硅烷，增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述的有机硅树脂溶液采用甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、乙醇、碱液及水，按质量比为56∶3∶7∶13∶1∶20，在室温下混合均匀后，升温至70～90℃反应1～2小时制得。
其渗透性可通过调节渗透剂异丁基三乙氧硅烷的用量实现，而粘度则可调节增粘剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量来实现。
本发明的无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂的施工方法是：
大面积整个路幅喷洒时采用乳化沥青喷洒车分三次进行，第一次沿着行车方向喷洒，用量为300g～500g/平方米，防水抗油剂首先在底部固化成膜；隔2～6小时后，沿着逆行车方向喷洒进行第二次喷洒，用量为200g～300g/平方米，使防水抗油剂在中部固化成膜；再隔2～6小时后，沿着行车方向喷洒进行第三次喷洒，用量为300g～400g/平方米，防水抗油剂在沥青路面有轻微的流淌，使防水抗油剂在路面上部固化成膜，经6～8小时养护后即可开放交通。
局部小面积人工喷洒时采用农用喷雾器，第一次为横向喷洒，用量为300g～500g/平方米；隔2～6小时后，第二次为纵向喷洒，用量为200g～300g/平方米；再隔2～6小时后，进行第三次横向喷洒，用量为300g～400g/平方米。
本发明采用渗水试验仪检测发现，使用本发明的防水抗油剂后，沥青路面基本不渗水。采用马歇尔击实仪成型试件，两面各击实75次，成型后试件的直径为101.6±0.25mm，试件高度在63.5±1.5mm，用马歇尔稳定度仪测定其稳定度S1，试验结果表明喷洒本发明的防水抗油剂后试件吸水率减少，呈现出防水抗渗性能。浸水残留稳定度可由82.6％提高到97.4％，改善了沥青混合料的抗水损害性能。用马歇尔击实仪成型试件，试件两面各击实50次，试件直径为101.6±0.25mm，试件高度在63.5±1.5mm，将12个试件分为三组，作冻融劈裂试验表明喷洒本发明的防水抗油剂后，冻融劈裂抗拉强度比由87.7％提高到92.5％，其受冻融破坏敏感性减小。采用铺砂法，测定喷洒抗渗剂前后构造深度的变化，检测结果表明喷洒本发明的防水抗油剂对沥青路面表面构造深度影响不大，喷洒后的表面构造深高于喷洒前的90％。
按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703-1993的轮碾法制作3个车辙板状试件，试件长300×mm宽300mm×高50mm，做抗油污染试验结果表明喷洒本发明的防水抗油剂有助于提高沥青混合料的抗油污染性能。
附图说明
图1是按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703-1993的轮碾法制作3个车辙板状试件抗油污染试验结果。
图中1为不作处理试件，2为喷洒本发明的防水抗油剂后，再按照400ml/m2的量喷洒汽油试件，3为按400ml/m2的量直接喷洒汽油试件，三个试件长300×mm宽300mm×高50mm，其空隙率在6～8％，按照T 0719-1993的规定，对所有试件做车辙试验。
由图1结果可见，试件2的动稳定度基本与试件1接近，而试件3在试验过程中混合料松散，动稳定度急剧下降。对比试验结果表明喷洒本发明的防水抗油剂有助于提高沥青混合料的抗油污染性能。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1和2
实施例1和2的有机硅树脂溶液和渗透剂及增粘剂的质量比分别为92∶4∶4和92∶2∶6，其无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂相关性能列于表1。由表中数据可知，以上样品为均相液体，是非乳液，离心稳定性优异，不会产生分层，同时没有不可溶解的颗粒。其渗透性、粘度可根据实际要求调节渗透剂异丁基三乙氧硅烷和增粘剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量来实现。
渗水试验及渗水系数的计算如下：沿渗水仪底座圆圈位置涂抹仪层密封材料，边涂边用手压紧，使密封材料嵌满试件表面混合料的缝隙，且牢固地粘结在试件上。然后将渗水仪用力压在试件密封材料上，稍微地旋动一下，以防止压力水从底座与试件表面流出。将渗水仪加满水，然后迅速把开关全部打开，待液面下降100ml时，立即启动秒表，记录每分钟下降的刻度，至水面下降到500ml时为止。若下降很慢，则测量3min的渗水量即可。若水下降至一定程度后基本保持不便，说明试件不渗水，渗水系数为零。渗水系数按下式计算，若渗水时间过长，亦可采用3min的渗水量来计算。
                  Cw＝(V2-V1)/(t2-t1)
式中：Cw—沥青混合料试件的渗水系数，ml/min
      V2—第一次读数时的水量(通常为100ml)，ml
      V1—第二次读数时的水量(通常为500ml)，ml
      t1—第一次读书的时间，min
      t2—第二次读数的时间，min
实施例3
乳化沥青喷洒车大面积整个路幅喷洒实施例2的防水抗油剂：某旧水泥混凝土路面沥青加铺面层结构为应力吸收层2.5cm厚，现场芯样的空隙率为1～3％，中面层为AC-20I，厚度为6cm，现场芯样的空隙率为4～7％，表面层为Superpave12.5，现场芯样的厚度为4cm，空隙率为8～10％。渗水试验仪检测发现，将近240米的连续路面渗水严重，如表2所示。在该路段进行了无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂现场试验，乳化沥青喷洒车第一次沿着行车方向喷洒，其用量控制在475g/平方米；隔5小时后防水抗油剂在底部固化成膜，再沿着逆行车方向喷洒进行第二次喷洒，用量为275g/平方米，使防水抗油剂在中部固化成膜。再隔4小时后，沿着行车方向喷洒进行第三次喷洒，用量为355g/平方米，防水抗油剂在沥青路面有轻微的流淌，经6～8小时养护，防水抗油剂在路面上部固化成膜。采用渗水试验仪检测发现，使用该防水抗油剂后，沥青路面基本不渗水。乳化沥青喷洒车喷洒实施例2的防水抗油剂前后渗水系数比较列于表2。
实施例4
采用农用喷雾器局部小面积人工喷洒应用实施例1的防水抗油剂情况：采用渗水试验仪检测发现，由于沥青路面局部混合料离析严重导致局部渗水严重。在这些小面积局部渗水路面采用农用喷雾器人工喷洒，第一次为横向喷洒，用量为325g/平方米；隔3小时后，第二次为纵向喷洒，用量为225g/平方米；再隔3小时后，进行第三次横向喷洒，用量为325g/平方米。乳化沥青喷洒车喷洒实施例1的防水抗油剂前后渗水系数比较列于表3。
实施例5
沥青混合料抗水损害试验
以浸水马歇尔残留稳定度和劈裂强度比值来判断沥青混合料抗水损害。我国规范要求马歇尔残留稳定度要大于80％，冻融劈裂强度比大于75％。试验所用的沥青混合料为改性沥青Superpave12.5混合料，沥青用量为4.9％。
1、马歇尔残留稳定度试验
试验方法为用马歇尔击实仪成型试件，两面各击实75次，成型后试件的直径为101.6+0.25mm，试件高度在63.5±1.5mm，共12个试件，分成三组，分组的方法是根据试件的空隙率进行，保证每组试件的平均空隙率大致相等。一组在60℃水温中恒温半小时，用马歇尔稳定度仪测定其稳定度S1，另外两组中有一组按前述方法喷洒实施例1的防水抗油剂后，再放置于60℃水温中恒温48小时，然后测定其稳定度S2，计算出残留稳定度，试验结果列于表4。
                  S0＝S2/S1×100％。
马歇尔残留稳定度试验结果表明喷洒抗渗剂后试件吸水率减少，呈现出防水抗渗性能。浸水残留稳定度可由82.6％提高到97.4％，改善了沥青混合料的抗水损害性能。
2、冻融劈裂试验
冻融劈裂试验用马歇尔击实仪成型试件，试件两面各击实50次，试件直径为101.6±0.25mm，试件高度在63.5±1.5mm，将12个试件分为三组，分组的方法是根据试件的空隙率进行，保证每组试件的平均空隙率大致相等。有一组按前述方法喷洒实施例1的防水抗油剂后，再和另外一组试件在25℃浸水，0.09Mpa抽真空约15分钟，取出将试件在-18℃冰箱中冷冻16小时，取出后放在60℃水浴中保温24小时，将三组试件全部浸入25℃水中保温不少于2小时，分别进行劈裂试验，得到试验的最大荷载。冻融劈裂试验结果列于表5。冻融劈裂抗拉强度比计算方法：
                TSR＝(RT2/RT1)×100％
式中：TSR—冻融劈裂试验强度比，％；
      RT2—冻融循环试件的劈裂抗拉强度，Mpa；
      RT1—常规试件的劈裂抗拉强度，Mpa。
冻融劈裂抗拉强度比反映沥青混凝土受冰雪冻融破坏程度，其值越大，冻融破坏程度越过小。喷洒了实施例1的防水抗油剂的一组冻融劈裂抗拉强度比由87.7％提高到92.5％，表明其受冻融破坏敏感性减小。
实施例6
沥青路面构造深度试验
本试验采用铺砂法，测定喷洒实施例2的防水抗油剂前后构造深度的变化，操作步骤如下：将已知体积的标准砂摊铺在沥青路面上，用底部粘有橡胶片的推平板尽量将砂推平成一圆形，量取圆垂直方向的直径，取平均值，砂的体积同所摊铺圆平均面积之比即为路面的构造深度。表面构造深度TD按下式计算：
                  TD＝1000V/(ЛD2/4)
式中：TD—混合料表面构造深度，mm
      V—砂的体积，25cm3
      D—摊平砂的平均直径，mm
构造深度检测结果列于表6，表明喷洒抗渗剂对沥青路面表面构造深度影响不大，喷洒后的表面构造深高于喷洒前的90％。
实施例7
抗油污染试验
按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703-1993的轮碾法制作3个车辙板状试件，试件长300×mm宽300mm×高50mm，其空隙率在6～8％。第一块试件不作处理，第二块试件喷洒实施例2的防水抗油剂后，再按照400ml/m2的量喷洒汽油，第三块试件按400ml/m2的量直接喷洒汽油，然后按照T 0719-1993的规定，对所有试件做车辙试验。试验结果见图1。试件2的动稳定度基本与试件1接近，而试件3在试验过程中混合料松散，动稳定度急剧下降。对比试验结果表明喷洒抗油剂有助于提高沥青混合料的抗油污染性能。
此外，所用的防水抗油剂为无色溶液，对沥青路面不起着色作用，从而不会改变沥青路面颜色而影响司机的视觉效果
       表1  无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂相关性能
    有机硅树脂溶液、渗透剂以及增粘剂的质量比例
    实施例1     实施例2
  项目     92∶4∶4     92∶2∶6   检验依据
  离心稳定性(％)     0     0   3000rpm，15min
  细度(μ)     均相液体     均相液体   显微镜读数
粘度(mPa.S) 5.0 26.5   Brookfield旋转粘度计，25℃
  粘结强度(MPa)     0.25     0.45   GB-T 16777-1997
  抗渗压力(MPa)     1.5     1.2   JC-T 894-2001
表2  乳化沥青喷洒车喷洒前后渗水系数比较
桩  号     应用前   喷三遍后
    (ml/min)
    k284+600     165     0
    k284+620     300     8
    k284+640     280     7
    k284+660     320     0
    k284+685     310     10
    k284+700     270     5
    k284+720     120     0
    k284+750     200     3
    k284+770     160     0
    k284+800     270     13
    k284+820     230     12
    k284+835     180     0
表3  局部小面积人工喷洒前后渗水系数比较
桩  号     应用前   喷三遍后
    (ml/min)
    K135+315     235     0
    K137+416     345     4
    K140+258     246     0
    K141+105     297     5
    K142+125     237     0
    K143+542     340     3
    K145+050     139     0
    K146+640     215     0
    K149+520     308     10
    K152+325     287     0
    K158+180     257     0
    K169+740     216     0
表4  马歇尔残留稳定度试验结果
项目 编号     吸水率％     空隙率％     稳定度KN 浸水残留稳定度
  标准马歇尔     1     0.53     4.5     15.6 --
    2     0.67     4.8     15.7
    3     0.58     4.2     15.3
    4     0.69     4.6     16.4
    平均值 0.62 4.5 15.8
  浸水马歇尔     1     0.75     4.5     12.6  MS0＝12.8/15.5×100％＝82.6％
    2     0.61     4.7     12.9
    3     0.69     4.6     12.3
    4     0.72     4.2     13.5
    平均值 0.69 4.5 12.8
  喷防水抗油剂浸水马歇尔     1     0.08     4.3     15.3  MS0＝15.1/15.5×100％＝97.4％
    2     0.18     5.1     14.5
    3     0.18     4.8     14.8
    4     0.16     4.8     15.9
    平均值 0.15 4.8 15.1
表5  冻融劈裂试验结果
项目 编号     吸水率％     空隙率％   载荷值KN     劈裂强度MPa 劈裂强度比％
常规劈裂  1     0.77     7.0   10.23     1.03 --
 2     0.71     6.7   10.04     1.06
 3     0.74     7.2   11.00     1.12
 4     0.70     6.8   10.42     1.07
 平均值 0.73 6.9 - 1.07
冻融劈裂  1     0.76     7.1   9.53     0.90   TSR1＝(R2/R1)×100％＝0.93/1.06×100％＝87.7％
 2     0.75     6.8   9.3     0.93
 3     0.73     7.2   9.11     0.94
 4     0.67     6.5   9.46     0.94
 平均值 0.73 6.9 - 0.93
喷防水抗油剂冻融劈裂  1     0.04     7.2   9.58     0.95   TSR2＝(R3/R1)×100％＝0.98/1.06×100％＝92.5％
 2     0.08     6.7   9.86     0.97
 3     0.04     6.9   10.53     1.04
 4     0.16     7.4   9.76     0.96
 平均值 0.08 7.1 - 0.98
表6  构造深度检测结果
桩号     处理前     处理后
    (mm)
    k284+600     0.75     0.70
    k284+620     0.72     0.66
    k284+640     0.76     0.68
    k284+660     0.79     0.70
    k284+685     0.81     0.72
    k284+700     0.86     0.81
    k284+720     0.80     0.76
    k284+750     0.78     0.71
    k284+770     0.82     0.75
    k284+800     0.92     0.84
    k284+820     0.72     0.68
    k284+835     0.84     0.77
    平均值     0.80     0.73

Claims (4)

1、一种无色有机硅树脂沥青路面防水抗油剂，其特征是由有机硅树脂溶液、渗透剂和增粘剂组成的无色溶液，其有机硅树脂溶液、渗透剂和增粘剂的质量比例为92∶2～4∶4～6，所述的有机硅树脂溶液是甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、乙醇、碱液及水的混合反应产物，所述的渗透剂为异丁基三乙氧硅烷，增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
2、如权利要求1所述的防水抗油剂，其特征是所述的有机硅树脂溶液采用甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、乙醇、碱液及水的按质量比例为56∶3∶7∶13∶1∶20在室温下混合均匀后，升温至70～90℃反应1～2小时即得。
3、权利要求1所述的防水抗油剂的施工方法，其特征是：
大面积整个路幅喷洒时采用乳化沥青喷洒车分三次进行，第一次沿着行车方向喷洒，用量为300g～500g/平方米，防水抗油剂首先在底部固化成膜；隔2～6小时后，沿着逆行车方向喷洒进行第二次喷洒，用量为200g～300g/平方米，使防水抗油剂在中部固化成膜；再隔2～6小时后，沿着行车方向喷洒进行第三次喷洒，用量为300g～400g/平方米，防水抗油剂在沥青路面有轻微的流淌，使防水抗油剂在路面上部固化成膜，经6～8小时养护后即可开放交通。
4、权利要求1所述的防水抗油剂的施工方法，其特征是局部小面积人工喷洒时采用农用喷雾器，第一次为横向喷洒，用量为300g～500g/平方米；隔2～6小时后，第二次为纵向喷洒，用量为200g～300g/平方米；再隔2～6小时后，进行第三次横向喷洒，用量为300g～400g/平方米。
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