一种桥梁伸缩缝防护浇筑体系的制作方法

1.本发明涉及桥梁伸缩缝防护技术领域，尤其是一种桥梁伸缩缝防护浇筑体系。


背景技术：

2.混凝土结构会由于温度变化而产生收缩与膨胀，因此，在桥梁结构设计中，需要每隔一段距离设置伸缩缝。目前，桥梁伸缩缝通常由钢结构和弹性止水胶条组成，既可以保证密封性，又经久耐用，不易损坏。然而，在长期服役过程中，雨水、车轮会将大量的泥土、砂石带入至伸缩缝中，日积月累，形成坚硬的填充物，使得伸缩缝的变形能力大大降低。为此，路面管养部门需要定期对伸缩缝进行清理，不仅耗费了大量的人力物力，耗时耗能，而且需要长时间封闭交通，造成通行效率降低。
3.采用特定材料对伸缩缝进行密封保护可以很好地解决上述问题，而材料的选择则至关重要。聚氨酯、有机硅类的密封材料具有优异的弹性，可以很好地起到密封保护的作用，且其较低的模量可以保证其柔性和变形性，被广泛用于修补和密封中。
4.例如，专利号为cn201510081330.2的中国专利公开了一种基于弹性混凝土的伸缩缝快速修复体系，包括聚氨酯弹性混凝土、伸缩缝弹性密封剂、底涂剂、封底泡沫棒，双组分聚氨酯可快速固化，填充在伸缩缝槽口混凝土破损位置，耐久性和伸缩量优异；专利号为cn202011056657.1的中国专利公开了一种硅烷改性聚醚道路冷灌缝胶及其制备方法，提高了灌缝胶的伸长率和粘结力，同时提高了灌缝胶的耐高低温性能，并能够保障道路修补的质量，以及提高了道路的使用寿命；专利号为cn201710524096.5的中国专利公开了一种无砟轨道混凝土伸缩缝用可单双组分两用施工型聚氨酯灌缝胶及其制备方法，由主剂和配合剂组成，可单双组分两用施工，固化后拉伸模量低，与混凝土粘接性好，抗位移能力强，低温柔韧性好。
5.然而，聚氨酯和有机硅类材料与桥梁伸缩缝的钢结构粘接性能都不甚理想，在冬季伸缩缝变宽时，很容易发生防护胶与钢界面的脱粘，造成防护失效。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：由于砂石、泥土的积攒，桥梁伸缩缝的变形能力会大大降低，定期人工清缝不仅耗费大量的人力物力，耗时耗能，而且需要长时间封闭交通，造成通行效率降低。现有的弹性填缝剂对钢结构的粘结性不理想，易脱粘，难以起到对桥梁伸缩缝的密封防护作用。为了克服现有技术中存在的不足，提供一种桥梁伸缩缝防护浇筑体系。
7.本发明采用的技术方案是：本发明采用的技术方案是：一种桥梁伸缩缝防护浇筑体系，为a、b、c三种组分的混合物，
8.所述的a组分包括：30
‑
60质量份的聚氨酯预聚体、5
‑
10质量份的增塑剂、1
‑
5质量份的催化剂、1
‑
5质量份的消泡剂、0.5
‑
2质量份的除水剂、7
‑
20质量份的填料；
9.其中，聚氨酯预聚体包括以下组分：
10.10
‑
50质量份的聚乙二醇、10
‑
40质量份的聚醚多元醇、5
‑
20质量份的多异氰酸酯、0.5
‑
1质量份的催化剂、0.5
‑
1质量份的促进剂。
11.所述的b组分包括：10
‑
20质量份的环氧树脂、1
‑
8质量份的稀释剂、1
‑
3质量份的触变剂；
12.所述的c组分包括：1
‑
5质量份的高活性固化剂、1
‑
5质量份的中活性固化剂、0.5
‑
2质量份的偶联剂。
13.优选的，所述的a组分包括：45
‑
55质量份的聚氨酯预聚体、7
‑
9质量份的增塑剂、2
‑
3质量份的催化剂、2
‑
3质量份的消泡剂、0.5
‑
1质量份的除水剂、10
‑
15质量份的填料；
14.优选的，聚氨酯预聚体由以下组分组成：
15.20
‑
30质量份的聚乙二醇、20
‑
30质量份的聚醚多元醇、10
‑
15质量份的多异氰酸酯、0.5
‑
0.8质量份的催化剂、0.6
‑
0.7质量份的促进剂。
16.优选的，所述的b组分包括：13
‑
15质量份的环氧树脂、2
‑
5质量份的稀释剂，2
‑
3质量份的触变剂；
17.优选的，所述的c组分包括：2
‑
3质量份的高活性固化剂、2
‑
3质量份的中活性固化剂、0.5
‑
1质量份的偶联剂；
18.优选的，b和c组分的使用配比为3:1
‑
5:2。
19.所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,6
‑
己二异氰酸酯中的一种或两种及以上的混合物；
20.所述聚乙二醇的分子量为2000
‑
4000，即聚乙二醇(mn＝2000
‑
4000)；
21.所述聚醚多元醇的分子量为3000
‑
6000，官能度为3；
22.所述促进剂为乙醇胺、二乙醇胺中的一种或两种的混合物；
23.所述的填料为高岭土、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、硅微粉、硅藻土中的一种或两种及以上的混合物，
24.所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸丁酯中的一种或两种及以上的混合物，
25.所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡的一种或两种的混合物，
26.所述的消泡剂为byk070、byk024、hx
‑
2085中的一种或两种及以上的混合物；
27.所述的除水剂为原甲酸三甲酯；
28.所述的环氧树脂为双酚a或双酚f型环氧树脂的一种或两种的混合物，
29.所述的稀释剂为丁基缩水甘油醚、1,4
‑
乙二醇二缩水甘油醚、1,4
‑
丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚中一种或两种及以上的混合物，
30.所述的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡中一种或两种及以上的混合物；
31.所述的高活性固化剂为酚醛胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇胺中一种或两种及以上的混合物，
32.所述的中活性固化剂为聚醚胺、聚酰胺固化剂中一种或两种的混合物，
33.所述的偶联剂为γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷。
34.本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：
35.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
36.将上述的聚乙二醇、聚醚多元醇进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入上述的多异氰酸酯、催化剂和促进剂，在60
‑
80℃下反应1
‑
3小时，即制得nco(异氰酸酯基)含量为1％
‑
4％的聚氨酯预聚体；
37.步骤二、a组分的制备
38.将增塑剂、消泡剂、填料加入真空反应釜中进行除水，然后再加入催化剂、除水剂和步骤一制得的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
39.步骤三、b组分的制备
40.将环氧树脂、稀释剂、触变剂混合均匀，密封保存，即得b组分。
41.步骤四、c组分的制备
42.将高活性固化剂、中活性固化剂、偶联剂混合均匀，密封保存，即得c组分。
43.上述技术方案中，通过多异氰酸酯基团与聚乙二醇、聚醚多元醇以及氨基的反应，得到异氰酸基封端的聚氨酯预聚体。之后，将增塑剂、消泡剂、填料加入真空反应釜中进行除水，并与聚氨酯预聚体、催化剂、除水剂混合，便得到a组分。在该过程中，增塑剂、填料可有效的调节a组分的流动性，消泡剂可避免气泡的产生，催化剂则可以在施工时促进聚氨酯预聚体与空气中的湿气反应进而固化，缩短固化时间，除水剂则可以及时去除储存过程中进入a组分的微量的水份，提高储存稳定性。
44.在b组分中，稀释剂的活性环氧基团可参与反应，既降低了体系粘度，又不会牺牲固化物强度；触变剂则可以有效提高b组分的抗流挂性。
45.在c组分中，高活性固化剂、中活性固化剂混合后可以有效调节固化活性，偶联剂的加入则可以进一步提升粘接性能。
46.与传统单一的密封防护胶相比，本发明提供一套防护浇筑体系，由a、b、c三个组分组成。在使用时，首先按照相应的质量份配比将b、c组分混合均匀，涂抹至伸缩缝钢结构壁面，之后将a组分浇入伸缩缝中，固化后起到弹性密封防护的效果。
47.本发明相比现有技术具有以下优点：
48.(1)本发明中b、c组分混合后，环氧基团可以与氨基发生反应固化。由于环氧树脂与金属具有优异的粘结性能，b、c组分固化后可以与伸缩缝的钢结构牢固粘接。
49.(2)在将b、c组分混合，涂抹至伸缩缝钢结构壁面之后，向伸缩缝中倒入a组分。此时，a组分中的异氰酸基会与b、c组分混合物中的氨基迅速反应，在b、c组分和a组分间形成牢固的化学键，进而使得“钢结构
‑
b、c混合物
‑
a组份”形成牢固粘接的整体，避免了脱粘的发生。
50.(3)利用增塑剂和填料将a组分调节为可以流动的浆液，可直接浇筑，简单快捷，a组分中的异氰酸基会在催化剂的作用下与空气中的水分发生反应，逐渐形成弹性交联网络，且表干时间短，可快速开放交通；固化后的a组分弹性优异，可拉伸至数倍，且模量低，在密封防护的同时，不会影响伸缩缝的功能。
51.(4)促进剂的加入既可以与异氰酸酯反应形成交联点，又可以以叔胺基团促进a组分固化，进一步缩短开放交通的时间。
52.(5)c中高活性、中活性固化剂的配合使用，可以有效控制b、c混合后的固化时间，调节施工窗口期，并保证环氧树脂固化、a组分固化、环氧组分与a组分键接三个过程的有效实现。
具体实施方式
53.下面对本发明的实施例作详细说明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
54.实施例1
55.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
56.将10质量份的聚乙二醇(mn＝2000)、10质量份聚醚多元醇(mn＝3000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入5质量份异佛尔酮二异氰酸酯、0.5质量份二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的乙醇胺，在60℃下反应1小时，即制得聚氨酯预聚体；
57.步骤二、a组分的制备
58.将5质量份的邻苯二甲酸二丁酯、1质量份的byk070、7质量份的滑石粉和碳酸钙粉的等量共混物加入真空反应釜中进行除水，然后加入1质量份的二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的原甲酸三甲酯、步骤一制得的30质量份的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
59.步骤三、b组分的制备
60.将10质量份的双酚a环氧树脂(e51)、1质量份的丁基缩水甘油醚、1质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存，即得b组分；
61.步骤四、c组分的制备
62.将1质量份的酚醛胺、1质量份的聚醚胺、0.5质量份的γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀，密封保存，即得c组分。
63.上述b和c组分的使用配比为3:1。
64.实施例2
65.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
66.将50质量份的的聚乙二醇(mn＝2000)、40质量份的聚醚多元醇(mn＝3000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入20质量份的甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯的等量共混物、1质量份的二乙醇胺、1质量份的辛酸亚锡，在70℃下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
67.步骤二、a组分的制备
68.将10质量份的邻苯二甲酸二辛酯、乙酸乙酯的等量共混物、5质量份的byk024和hx
‑
2085的等量共混物、20质量份的高岭土和硅微粉的等量共混物加入真空反应釜中进行除水，然后加入5质量份的二月桂酸二丁基锡、2质量份的原甲酸三甲酯、步骤一制得的60质量份的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
69.步骤三、b组分的制备
70.将20质量份的双酚a环氧树脂(e44)、8质量份的1,4
‑
乙二醇二缩水甘油醚、3质量份的聚酰胺蜡混合均匀，密封保存，即得b组分；
71.步骤四、c组分的制备
72.将5质量份的二乙烯三胺和三乙烯四胺的等量共混物、5质量份的聚酰胺固化剂、2质量份的γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀，密封保存，即得c组分。
73.上述b和c组分的使用配比为4:1。
74.实施例3
75.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
76.将45质量份的聚乙二醇(mn＝4000)、25质量份的聚醚多元醇(mn＝5000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入15质量份的1,6
‑
己二异氰酸酯以及1质量份的二月桂酸二丁基锡、0.6质量份的乙醇胺，在80℃下反应1小时，即制得聚氨酯预聚体；
77.步骤二、a组分的制备
78.将8质量份的乙酸乙酯、乙酸丁酯和醋酸丁酯的等量共混物、3质量份的byk024、7质量份的滑石粉、6质量份的硅藻土加入真空反应釜中进行除水，然后加入3质量份的二月桂酸二丁基锡、1质量份的原甲酸三甲酯、步骤一制得的45质量份的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
79.步骤三、b组分的制备
80.将15质量份的双酚a环氧树脂(e44)、5质量份的1,4
‑
丁二醇二缩水甘油醚、2质量份的有机膨润土混合均匀，密封保存，即得b组分。
81.步骤四、c组分的制备
82.将4质量份的四乙烯五胺、3质量份的聚酰胺固化剂、1质量份的γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀，密封保存，即得c组分。
83.上述b和c组分的使用配比为5:2。
84.实施例4
85.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
86.将25质量份的聚乙二醇(mn＝4000)、22质量份的聚醚多元醇(mn＝5000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入13质量份的1,6
‑
己二异氰酸酯以及0.6质量份的二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的乙醇胺、0.2质量份的二乙醇胺，在70℃下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
87.步骤二，a组分的制备
88.将4质量份的邻苯二甲酸二丁酯、4质量份的乙酸乙酯、2.5质量份的hx
‑
2085、8质量份的滑石粉、6质量份的碳酸钙粉加入真空反应釜中进行除水，然后加入2.5质量份的二月桂酸二丁基锡、0.8质量份的原甲酸三甲酯、步骤一制得的45质量份的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
89.步骤三、b组分的制备
90.将12质量份的双酚f环氧树脂(npef170)、2质量份的1,4
‑
丁二醇二缩水甘油醚、1质量份的苯基缩水甘油醚、1质量份的有机膨润土、1质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存，即得b组分；
91.步骤四、c组分的制备
92.将2质量份的酚醛胺、0.5质量份的乙醇胺、2质量份的聚醚胺、0.7质量份的γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀，密封保存，即得c组分。
93.上述b和c组分的使用配比为5:2。
94.实施例5
95.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
96.将30质量份的聚乙二醇(mn＝3000)、35质量份的聚醚多元醇(mn＝6000)进行真空
加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入6质量份的1,6
‑
苯二亚甲基二异氰酸酯、7质量份的异佛尔酮二异氰酸酯以及0.8质量份的二月桂酸二丁基锡、0.3质量份的乙醇胺，在70℃下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
97.步骤二、a组分的制备
98.将7质量份的邻苯二甲酸二辛酯、1质量份的乙酸乙酯、1质量份的hx
‑
2085、5质量份的高岭土、5质量份的硅微粉、6质量份的硅藻土加入真空反应釜中进行除水，然后加入1质量份的二月桂酸二丁基锡、1质量份的辛酸亚锡、0.5质量份的原甲酸三甲酯、步骤一制得的40质量份的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
99.步骤三、b组分的制备
100.将5质量份的双酚f环氧树脂(npef170)、6质量份的双酚a环氧树脂(e51)、2质量份的1,4
‑
乙二醇二缩水甘油醚、3质量份的烯丙基缩水甘油醚、1质量份的有机膨润土、1质量份的气相二氧化硅、1质量份的聚酰胺蜡混合均匀，密封保存，即得b组分；
101.步骤四、c组分的制备
102.将2质量份的三乙烯四胺、0.5质量份的乙醇胺、1质量份的聚醚胺、1质量份的聚酰胺固化剂、1.5质量份的γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀，密封保存，即得c组分。
103.上述b和c组分的使用配比为3:1。
104.实施例6
105.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
106.将40质量份的聚乙二醇(mn＝3000)、15质量份的聚醚多元醇(mn＝4000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入17质量份的异佛尔酮二异氰酸酯以及0.8质量份的二月桂酸二丁基锡、0.7质量份的二乙醇胺，在70℃下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
107.步骤二、a组分的制备
108.将5质量份的邻苯二甲酸二辛酯、3质量份的乙酸乙酯、1质量份的byk024、8质量份的滑石粉、6质量份的硅藻土加入真空反应釜中进行除水，然后加入1质量份的二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的原甲酸三甲酯、步骤一制得的30质量份的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
109.步骤三、b组分的制备
110.将12质量份的双酚f环氧树脂(npef170)、2质量份的1,4
‑
乙二醇二缩水甘油醚、3质量份的烯丙基缩水甘油醚、1质量份的气相二氧化硅、1质量份的聚酰胺蜡混合均匀，密封保存，即得b组分；
111.步骤四、c组分的制备
112.将3质量份的酚醛胺、5质量份的聚醚胺、1质量份的γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀，密封保存，即得c组分。
113.上述b和c组分的使用配比为2:1。
114.实施例7
115.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
116.将15质量份的聚乙二醇(mn＝3000)、35质量份的聚醚多元醇(mn＝4000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入7质量份的甲苯二异氰酸酯、12质
量份的二苯基甲烷二异氰酸酯、1质量份的二乙醇胺、1质量份的二月桂酸二丁基锡，在70℃下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
117.步骤二、a组分的制备
118.将7质量份的邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的等量共混物、2质量份的byk024、1质量份的hx
‑
2085、10质量份的高岭土和硅微粉的等量共混物加入真空反应釜中进行除水，然后加入3质量份的二月桂酸二丁基锡、1质量份的原甲酸三甲酯、步骤一制得的60质量份的聚氨酯预聚体，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
119.步骤三、b组分的制备
120.将18质量份的双酚a环氧树脂(e51)、6质量份的1,4
‑
丁二醇二缩水甘油醚、3质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存，即得b组分；
121.步骤四、c组分的制备
122.将5质量份的二乙烯三胺和酚醛胺的等量共混物、5质量份的聚酰胺固化剂、2质量份的γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷混合均匀，密封保存，即得c组分。
123.上述b和c组分的使用配比为3:1。
124.实施例1
‑
实施例7制得的桥梁伸缩缝防护浇筑体系，测试所得性能参数如下表1所示：
125.表1实施例1
‑
实施例7制得的桥梁伸缩缝防护浇筑体系的性能参数表
126.