一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶及其制备方法与流程

本发明涉及灌缝胶，特别涉及一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶及其制备方法。

背景技术：

1、我国公路交通发展日新月异。目前公路交通基础设施已经从建设阶段转变为建养并重、以养为主的阶段，养护任务艰巨。沥青路面在服役过程中受行车荷载及环境温度共同作用，易产生裂缝、车辙、坑槽等病害，其中裂缝是最常见的早期病害之一。裂缝出现后，雨水沿裂缝渗入路面结构层，一方面削弱沥青与集料的粘附性能，另一方面在行车荷载下产生动水压力，加速路面疲劳破坏，最终导致坑槽、松散等严重病害。因此，及时对裂缝进行密封灌缝是沥青路面预防性养护的重要措施。

2、现有常温型灌缝胶虽解决了施工加热问题，但普遍存在两大技术缺陷：一是长期暴露于紫外线和湿热环境中容易老化脆裂，失去密封效果；二是缺乏疏水特性，难以有效阻断水分沿裂缝的毛细渗透。超疏水材料因具有水接触角≥150°、滚动角≤10°的特性，在自清洁、防覆冰、防水等领域已有成熟应用，但鲜见将其引入沥青路面灌缝胶体系的报道。其技术障碍主要在于：疏水改性纳米粒子与沥青基体的相容性差，易发生团聚和相分离；灌缝胶常温固化过程中，如何使超疏水组分有效迁移至表面并形成稳定的微纳结构，尚无成熟的技术路径。

3、针对上述问题，本发明将超疏水功能与双重抗老化体系系统性集成于常温灌缝胶中，通过氟硅烷改性纳米二氧化硅构筑表面微纳粗糙结构实现超疏水，通过受阻酚抗氧剂与紫外线吸收剂复配协同抵御热氧老化和光氧老化，同时利用硅烷偶联剂改善无机纳米粒子与有机沥青基体的界面相容性，使灌缝胶兼具常温施工便利性、长效密封和主动防水功能。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述问题，本发明第一方面，提供了一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶，由以下质量份数的原料组成：

2、石油沥青100份、sbs改性剂10-20份、增塑剂8~15份、橡胶粉15~30份、抗氧剂0.5~2份、紫外线吸收剂0.5~2份、硅烷偶联剂1~3份、疏水改性纳米二氧化硅3~8份、溶剂5~15份；

3、所述疏水改性纳米二氧化硅是通过氟硅烷对纳米二氧化硅进行表面疏水改性处理得到的；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述紫外线吸收剂为苯并三唑类或受阻胺类紫外线吸收剂。

4、进一步的，所述石油沥青为90#或110#道路石油沥青；所述橡胶粉为80~120目的废旧轮胎橡胶粉；所述增塑剂为环烷油或石蜡油。

5、进一步的，所述氟硅烷为1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh550）或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（kh560）。

6、进一步的，所述石油沥青为110#道路石油沥青，所述sbs改性剂为18份，所述增塑剂为环烷油且为10份，所述橡胶粉为100目废旧轮胎橡胶粉且为20份，所述疏水改性纳米二氧化硅为3份。

7、进一步的，所述抗氧剂为1.0份，所述紫外线吸收剂为1.0份。

8、第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶的制备方法，包括以下步骤：

9、（1）疏水改性纳米二氧化硅的制备：将纳米二氧化硅超声分散于无水乙醇中，加入氟硅烷改性剂，在60~80℃下搅拌反应6~12小时，离心分离、洗涤、干燥，得到疏水改性纳米二氧化硅；

10、（2）沥青改性：将石油沥青加热至140~160℃，加入sbs改性剂和增塑剂，在剪切搅拌条件下剪切30~60分钟，温度控制在160~180℃，得到sbs改性沥青；

11、（3）复合改性：将步骤（2）的sbs改性沥青降温至120~140℃，加入橡胶粉、抗氧剂、紫外线吸收剂和硅烷偶联剂，搅拌30分钟；

12、（4）超疏水组分添加：降温至100~120℃，加入步骤（1）制备的疏水改性纳米二氧化硅，低速搅拌15~30分钟；

13、（5）粘度调节：降温至80~100℃，加入溶剂，搅拌均匀后冷却至室温，即得成品。

14、进一步的，所述步骤（2）中所述剪切搅拌的转速为2000~4000rpm；步骤（4）中所述低速搅拌的转速为500~1000rpm。

15、进一步的，步骤（1）中所述纳米二氧化硅与氟硅烷的质量比为1∶0.10~0.20，反应温度为65~75℃，反应时间为7~9小时。

16、第三方面，本发明提供了如第一方面所述的沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶施工方法，在环境温度0~40℃下，将所述灌缝胶直接采用挤注、刮涂或喷涂方式施用于沥青路面裂缝表面，固化后即完成施工。

17、本发明具有如下有益效果：

18、1、本发明灌缝胶可在环境温度下直接挤出或刮涂施工，无需现场加热，25℃粘度为3200 mpa·s，操作简便，避免了能源消耗和有害气体排放。

19、2、本发明通过掺入3份氟硅烷改性纳米二氧化硅，灌缝胶固化后水接触角达152°、滚动角8°，实现超疏水。对比例表明，不含该组分时接触角仅95°，24h水冲刷增重率从0.15%升至2.85%，证明f-sio2对构筑超疏水表面、阻断毛细水渗透具有决定性作用。

20、3、本发明具有双重抗老化协同增效，受阻酚抗氧剂与苯并三唑类紫外线吸收剂复配，分别抑制热氧老化和光氧老化，两者协同作用。uv老化1000h后强度保持率89%，热氧老化后伸长率保持率88%，远优于空白组（42%、38%）和单一添加组，具有协同增效作用。

21、4、本发明的超疏水结构间接增强了耐久性，在去除f-sio2后，即使抗老化剂相同，uv老化后强度保持率从89%降至51%。超疏水表面主动排斥水分，阻断水-氧-紫外耦合老化路径，使老化后接触角仍保持150°，显著提升长期耐久性。

22、5、本发明的灌缝胶综合性能优良，软化点86.8℃，5℃延度55.8 cm，粘结强度0.72mpa，断裂伸长率398%，兼顾高低温性能和力学性能，有效延长灌缝使用寿命，降低全周期养护成本。

1.一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶，其特征在于，由以下质量份数的原料组成：

2.根据权利要求1所述的一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶，其特征在于，所述石油沥青为90#或110#道路石油沥青；所述橡胶粉为80~120目的废旧轮胎橡胶粉；所述增塑剂为环烷油或石蜡油。

3.根据权利要求1所述的一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶，其特征在于，所述氟硅烷为1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh550）或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（kh560）。

4.根据权利要求1所述的一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶，其特征在于，所述石油沥青为110#道路石油沥青，所述sbs改性剂为18份，所述增塑剂为环烷油且为10份，所述橡胶粉为100目废旧轮胎橡胶粉且为20份，所述疏水改性纳米二氧化硅为3份。

5.根据权利要求1所述的一种沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶，其特征在于，所述抗氧剂为1.0份，所述紫外线吸收剂为1.0份。

6.一种如权利要求1~5任一项所述的沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述剪切搅拌的转速为2000~4000rpm；步骤（4）中所述低速搅拌的转速为500~1000rpm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述纳米二氧化硅与氟硅烷的质量比为1∶0.10~0.20，反应温度为65~75℃，反应时间为7~9小时。

9.如权利要求1~5任一项所述的沥青路面抗老化超疏水常温灌缝胶施工方法，其特征在于，在环境温度0~40℃下，将所述灌缝胶直接采用挤注、刮涂或喷涂方式施用于沥青路面裂缝表面，固化后即完成施工。