一种沥青混凝土表面处理用保护剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑工程材料领域，尤其涉及一种沥青混凝土路面用保护剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着基础建设的大力发展，沥青混凝土是被大量使用的人造材料，具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单等特点。沥青混凝土俗称沥青砼，沥青混凝土是我国高速公路最主要的路面材料。通常沥青混凝土是由适量的沥青材料与一定级配的矿质集料，经过充分拌和而形成的混合物。沥青混凝土路面在实际工程应用中，经常暴露于各种环境中，如环境周围腐蚀性介质的侵入，环境温湿度的变化、冻融循环破坏以及部分经常处于重荷载磨损等，使路面表层石料颗粒脱落，产生裂缝等，耐久性差，严重影响沥青混凝土的使用寿命，通常人们都是通过采用后期修补来提高沥青混凝土的耐久性，增加路面养护的成分。
3.现有的沥青混凝土保护剂对混凝土的性能改善不明显，并且施工方法繁琐。目前，现有采用的混凝土保护剂以丙烯酸树脂、有机硅树脂为主。丙烯酸树脂具有价格低、施工工艺简单等优点，但其耐候性差，不持久。有机硅树脂综合性能优良，后期维护成本较小，但价格高，施工工艺复杂，高温烘干、固化时间长、大面积施工不便。因此有必要研究一种耐候性好，施工方便，成本低廉的沥青混凝土保护剂。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，耐候性好，有效延长保护剂在混凝土表面的保护期限，延长沥青混凝土的使用寿命。
5.本发明的目的之二在于提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂的制备方法。
6.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种沥青混凝土表面处理用保护剂，由以下重量份的原料组成：丙烯酸共聚物20-30份、纳米二氧化硅改性海藻纤维10-20份、桦树汁1-5份、纳米高岭土5-10份、分散剂1-3份、稳定剂0.1-0.4份、消泡剂0.5-1份、水80-100份；所述丙烯酸共聚物由单体甲基丙烯酸十二烷基酯、辛基丙烯酰胺和葫芦巴内脂共聚得到。
7.进一步地，所述丙烯酸共聚物中单体甲基丙烯酸十二烷基酯、辛基丙烯酰胺和葫芦巴内脂的重量份比为5:1:0.5。
8.进一步地，所述沥青混凝土表面处理用保护剂由以下重量份的原料组成：丙烯酸共聚物25份、纳米二氧化硅改性海藻纤维15份、桦树汁3份、纳米高岭土8份、分散剂2份、稳定剂0.3份、消泡剂0.7份、水90份。
9.进一步地，所述纳米二氧化硅改性海藻纤维通过以下方法制备得到：将纳米二氧化硅加入至乙醇中，然后再加入海藻纤维，超声混合后加入固化剂，经交联固化后减压蒸馏
去除乙醇，得到纳米二氧化硅改性海藻纤维。
10.进一步地，所述纳米二氧化硅、海藻纤维、乙醇和固化剂的重量份比为1:4:0.5:0.8。
11.进一步地，所述固化交联过程为中升温速率为1-2℃/min，升温至70-80℃后保温2-3h。
12.进一步地，所述分散剂为聚乙二醇，所述稳定剂为木质素，所述消泡剂为聚硅氧烷。
13.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：所述沥青混凝土表面处理用保护剂的制备方法，包括以下步骤：（1）取三分之一用量的水加入丙烯酸共聚物、纳米二氧化硅改性海藻纤维，搅拌混合均匀，得到a组分；（2）将桦树汁和纳米高岭土混合均匀，得到b组分；（3）将a组分和b组分加入剩余部分的水中，再加入分散剂、稳定剂、消泡剂，搅拌均匀即得产品。
14.相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，该保护剂中的丙烯酸共聚物为单体甲基丙烯酸十二烷基酯、辛基丙烯酰胺和葫芦巴内脂共聚得到的三元共聚物，有效改善了丙烯酸二元共聚物耐候性差的问题。添加的纳米二氧化硅改性海藻纤维能有效提高保护剂在沥青混凝土表面的韧性，增加其延展性，保护剂的膜层不易开裂。桦树汁和纳米高岭土结合提高保护剂膜层和沥青混凝土结合的牢固性，避免保护剂的脱落，对沥青混凝土基材形成长期有效保护，延长沥青混凝土基材的使用寿命。
具体实施方式
15.下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
16.实施例1一种沥青混凝土表面处理用保护剂，由以下重量份的原料组成：丙烯酸共聚物25份、纳米二氧化硅改性海藻纤维15份、桦树汁3份、纳米高岭土8份、聚乙二醇2份、木质素0.3份、聚二甲基硅氧烷0.7份、水90份。
17.丙烯酸共聚物中单体甲基丙烯酸十二烷基酯、辛基丙烯酰胺和葫芦巴内脂的重量份比为5:1:0.5。
18.丙烯酸共聚物通过以下方法制备得到：将单体甲基丙烯酸十二烷基酯、辛基丙烯酰胺、葫芦巴内脂、十八烷基硫醇和2,2
’‐
偶氮二异丁腈加入至乙酸乙酯中，升温至90℃，保温18小时，其中十八烷基硫醇的用量为辛基丙烯酰胺用量的0.08倍，2,2
’‐
偶氮二异丁腈的用量为辛基丙烯酰胺用量的0.1倍，加入甲醇将聚合反应产物沉淀分离，离心，真空干燥得到丙烯酸共聚物。
19.上述纳米二氧化硅改性海藻纤维通过以下方法制备得到：将纳米二氧化硅加入至乙醇中，然后再加入海藻纤维，超声混合后加入固化剂pa 651，纳米二氧化硅、海藻纤维、乙醇和固化剂pa 651的重量份比为1:4:0.5:0.8，固化交联过程为中升温速率为1℃/min，升
温至70℃后保温3h，经交联固化后减压蒸馏去除乙醇，得到纳米二氧化硅改性海藻纤维。
20.上述沥青混凝土表面处理用保护剂的制备方法，包括以下步骤：（1）取三分之一用量的水加入丙烯酸共聚物、纳米二氧化硅改性海藻纤维，搅拌混合均匀，得到a组分；（2）将桦树汁和纳米高岭土混合均匀，得到b组分；（3）将a组分和b组分加入剩余部分的水中，再加入聚乙二醇、木质素、聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀即得产品。
21.实施例2一种沥青混凝土表面处理用保护剂，由以下重量份的原料组成：丙烯酸共聚物20-30份、纳米二氧化硅改性海藻纤维10份、桦树汁1份、纳米高岭土5份、聚乙二醇1份、木质素0.1份、聚二甲基硅氧烷0.5份、水80份。
22.丙烯酸共聚物中单体甲基丙烯酸十二烷基酯、辛基丙烯酰胺和葫芦巴内脂的重量份比为5:1:0.5。
23.丙烯酸共聚物的制备方法同实施例1。
24.上述纳米二氧化硅改性海藻纤维通过以下方法制备得到：将纳米二氧化硅加入至乙醇中，然后再加入海藻纤维，超声混合后加入固化剂pa 651，纳米二氧化硅、海藻纤维、乙醇和固化剂pa 651的重量份比为1:4:0.5:0.8，固化交联过程为中升温速率为1℃/min，升温至75℃后保温2.5h，经交联固化后减压蒸馏去除乙醇，得到纳米二氧化硅改性海藻纤维。
25.上述沥青混凝土表面处理用保护剂的制备方法，同实施例1。
26.实施例3一种沥青混凝土表面处理用保护剂，由以下重量份的原料组成：丙烯酸共聚物20-30份、纳米二氧化硅改性海藻纤维20份、桦树汁5份、纳米高岭土10份、聚乙二醇3份、木质素0.4份、聚二甲基硅氧烷1份、水100份。
27.丙烯酸共聚物中单体甲基丙烯酸十二烷基酯、辛基丙烯酰胺和葫芦巴内脂的重量份比为5:1:0.5。
28.丙烯酸共聚物的制备方法同实施例1。
29.上述纳米二氧化硅改性海藻纤维通过以下方法制备得到：将纳米二氧化硅加入至乙醇中，然后再加入海藻纤维，超声混合后加入固化剂pa 651，纳米二氧化硅、海藻纤维、乙醇和固化剂pa 651的重量份比为1:4:0.5:0.8，固化交联过程为中升温速率为2℃/min，升温至80℃后保温2h，经交联固化后减压蒸馏去除乙醇，得到纳米二氧化硅改性海藻纤维。
30.上述沥青混凝土表面处理用保护剂的制备方法，同实施例1。
31.对比例1对比例1提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，和实施例1的区别为：省去丙烯酸共聚物中的单体葫芦巴内酯，其余均和实施例1相同。
32.对比例2对比例2提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，和实施例1的区别为：将丙烯酸共聚物中的单体葫芦巴内酯替换为甲基丙烯酸甲酯，其余均和实施例1相同。
33.对比例3对比例3提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，和实施例1的区别为：省去纳米
二氧化硅改性海藻纤维，其余均和实施例1相同。
34.对比例4对比例4提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，和实施例1的区别为：将纳米二氧化硅改性海藻纤维调整为等量的纳米二氧化硅和海藻纤维，其余均和实施例1相同。
35.对比例5对比例5提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，和实施例1的区别为：省去桦树汁，其余均和实施例1相同。
36.对比例6对比例6提供一种沥青混凝土表面处理用保护剂，和实施例1的区别为：省去桦树汁，将纳米高岭土的用量调整为11份，其余均和实施例1相同。
37.对实施例1，对比例1至6中的保护剂进行性能测试，结果如表1所示。
38.表1
样品附着力耐人工气候老化性（1200h）耐擦洗次数干燥时间（h）实施例10级不起泡，不脱落，无裂纹2340次露底0.5对比例11级涂膜出现脱落，有大量裂纹1879次露底1.2对比例20级涂膜出现轻微脱落，有裂纹2045次露底1.0对比例30级涂膜出现大量裂纹，有轻微脱落1927次露底0.9对比例40级涂膜出现裂纹，有轻微脱落2107次露底0.7对比例52级涂膜脱落严重1834次露底0.8对比例62级涂膜脱落严重1899次露底0.7
由表1可以看出，实施例1中的保护剂形成的涂膜在各项性能检测上优于对比例1至6。对比例1中省去了丙烯酸共聚物中的葫芦巴内酯，对比例2中葫芦巴内酯替换为甲基丙烯酸甲酯，涂膜的耐候性变差，说明本发明添加的丙烯酸共聚物能有效改善保护剂的耐候性。对比例3中省去了纳米二氧化硅改性海藻纤维，对比例4中将纳米二氧化硅改性海藻纤维调整为等量的纳米二氧化硅和海藻纤维，保护剂的性能均有不同程度的下降，这是因为纳米二氧化硅改性海藻纤维能有效提高保护剂在沥青混凝土表面的韧性，增加其延展性，保护剂的膜层不易开裂。对比例5中省去了桦树汁，对比例6中在省去桦树汁后增加了纳米高岭土的用量，保护剂涂膜的性能均不及实施例1，这是因为桦树汁和纳米高岭土结合能提高保护剂膜层和沥青混凝土结合的牢固性，避免保护剂的脱落，从而对沥青混凝土基材形成长期有效保护，延长沥青混凝土基材的使用寿命。
39.分别将实施例1，对比例1至6中的保护剂喷涂在沥青混凝土的表面，检测冻融50次的剥落量，结果如表2所示。
40.表2
样品实施例1对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6剥落量（kg/m3）0.310.940.830.810.780.850.91
由表2可以看出，实施例1中沥青混凝土在冻融50次后剥落量最少，说明本发明提供的保护剂耐候性更好，能在沥青混凝土表面形成有效保护，延长沥青混凝土的使用寿命。
41.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所
要求保护的范围。