一种混凝土桥面高渗透型防水粘结层及制备方法与流程

1.本发明属于筑路材料技术领域，具体涉及一种混凝土桥面高渗透型防水粘结层及制备方法。
技术背景
2.路面在使用过程中，由于气象环境与交通荷载的综合作用，会逐渐衰变、老化，发生各种病害，近年来桥面质量有了大幅度提升，但桥面铺装层病害仍时有发生，究其原因桥面防水粘结层质量是需要重点关注的关键性因素。
3.防水层与粘结层合并统称为桥面铺装的防水粘结层。防水粘结层的质量优劣直接关系到桥面铺装的使用寿命。目前，桥面粘结层材料主要采用沥青和防水卷材，现有混凝土桥面防水粘结层材料存在延伸率低、粘结强度低、自修复能力差、难以渗透入下承层混凝土毛细孔洞中等问题。
4.在我国交通事业的快速发展，高速公路沥青路面大面积使用的今天，开发出不仅具有渗透能力强、粘结效果佳等特点，而且施工简单，价格低廉的防水粘结层材料，对提高混凝土桥面建设质量，是非常有意义的，具有重要的经济效益和社会效益。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种混凝土桥面高渗透型防水粘结层及制备方法，解决现有防水粘结层延伸率低、粘结强度低、自修复能力差、拉力小、难以渗透入密封混凝土毛细孔洞中等问题。
6.本发明提供的一种混凝土桥面高渗透型防水粘结层，由以下质量份数的各组分组成：沥青40～55％，氯丁胶乳10～15％，消泡改性剂3～5％，乳化剂0.5～4％，十二水硫酸铝钾0.4％～0.8％、甲基硅酸钠2％～4％、偶联剂1％～2％、硅酸钠水溶液11％～14％、去离子水2.2％～35.1％；具体制备方法如下：
7.第一步，配置高渗透基液；在转速50～100r/min的搅拌条件下，将甲基硅酸钠2％～6％，十二水硫酸铝钾0.4～1.2％加入30％～20％蒸馏水中，搅拌10～15min后，加入消泡剂0.05-2％，转速调整为50r/min，再搅拌3～5min后静置。
8.第二步，合成高渗透乳化皂液；在高渗透基液中顺序加入脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基苯磺酸钠0.5～5％，氯丁胶乳10～15％，偶联剂0.6％，硅酸钠水溶液11％～14％，并保持150～200r/min转速搅拌15～20min，并升温至60～80℃。
9.第三步，将40～65％的基质或改性沥青于160～165℃下加热至融溶状态，加入氯丁胶乳10～15％作为改性稀释剂，以转速500r/min的高速搅拌条件下，搅拌15min～20min。
10.第四步，将第二步得到的高渗透乳液皂液与第三步得到沥青产品，依次注入乳化设备中，通过剪切、碾磨、搅拌3～10min，保证沥青颗粒粒径在3～8um,得到高渗透型防水粘结层材料。
11.进一步的，为提高最终产品的稳定性，前三步各组分用量应与第四步沥青颗粒粒
径大小相匹配，应根据下列公式调整各组分用量,计算分散体系体积稳定参数并根据判别公式评定产品稳定性，若不满足应及时调整各组分用量。
[0012][0013][0014]
式中：为分散体系体积稳定参数，体积稳定参数临界值，取值为0.45；a为粒子平均半径，f为法拉第常数，值为9.64853399
×
104c/mol；r为气体常数，值为8.314j/(mo l
·
k)；t为绝对温度值；εi为各组分介电常数，ci为各组分摩尔浓度，zi为各组分绝对化学价。
[0015]
进一步的，所述沥青可为70、90号基质沥青或sbs改性沥青。
[0016]
进一步的，所述乳化剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基苯磺酸钠一种或复配使用，脂肪醇聚氧乙烯醚优选为为moa-7、moa-9。
[0017]
进一步的，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷a151、乙烯基三甲氧基硅烷a171和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷a172。
[0018]
进一步的，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，既能减少乳液表明张力提高渗透性能，又能起到对沥青的改性作用。
[0019]
进一步的，所述硅酸钠水溶液为波美度35～40的硅酸钠水溶液。
[0020]
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
[0021]
本发明采用的制备工艺为先制备高渗透基液、后改性乳化，高渗透基液表面能低、粘度小作为载体，将改性后沥青质“靶向物”均匀分散到乳液中，因此具有优良的入渗作用且稳定性高，并通过渗透到混凝土内部与之反应形成整体性防护层，能最大限度的降低水分、盐类等对混凝土的渗透，有助于减少外界环境对桥面板的侵蚀。
[0022]
本发明采用的合成高渗透乳化皂液，可显著降低乳液表面张力,提高乳化沥青的毛细渗透作用,从而促进防水粘结层材料在混凝土桥面中良好的渗透，其中硅酸钠、甲基硅酸钠等硅质离子与混凝土内部游离碱反应生成的枝蔓状结晶物，从而充盈密实混凝土毛细孔隙和微裂缝，和混凝土融为一体，有效的阻止了下渗水对桥面的损害。
[0023]
本发明采用的氯丁胶乳和聚醚改性有机硅作为沥青的稀释剂，稀释剂燃点高,不易挥发，与沥青相容性好，与传统煤油、柴油、轻质油分作为稀释剂相比，有利于渗透且乳化沥青破乳后稀释剂几乎不挥发，对环境无污染。
[0024]
本发明采用的氯丁胶乳、聚醚改性有机硅作为沥青的改性剂，形成连续网络而互相贯穿、交联，使改性沥青呈现出高聚物性能，粘结性能优于传统乳化沥青防水材料；制备方法工艺简单、条件易控，适合大规模生产。
具体实施方式
[0025]
下面结合实施例，对本发明作进一步地说明。
[0026]
实施例1，一种混凝土桥面高渗透型防水粘结层由下列质量百分比的原料制成：
[0027]
沥青50％，氯丁胶乳12％，聚醚改性有机硅消泡改性剂3.5％，脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂moa-7为2.2％，十二水硫酸铝钾0.5％、甲基硅酸钠2％、乙烯基三乙氧基硅烷a151偶联剂2.5％、波美度为40的硅酸钠水溶液13％、去离子水22.3％；
[0028]
根据以上各组分用量根据下列公式计算分散体系体积稳定参数，并根据稳定性判定公式计算得到，稳定性满足要求。
[0029][0030]
根据确定的各组分用量，采用以下步骤配置高渗透型防水粘结层材料：
[0031]
第一，在转速100r/min的搅拌条件下，将甲基硅酸钠2％，十二水硫酸铝钾0.5％加入22.3％去离子水中，搅拌10～15min后，加入聚醚改性有机硅消泡剂3.5％，转速调整为50r/min，再搅拌5min后静置形成高渗透基液。
[0032]
第二，在高渗透基液中顺序加入2.2％脂肪醇聚氧乙烯醚moa-7，乙烯基三乙氧基硅烷a151偶联剂1.5％，波美度为40的硅酸钠水溶液13％，并保持180r/min转速搅拌15～20min，并升温至60～80℃，合成高渗透乳化皂液。
[0033]
第三，然后将42％的基质或改性沥青于160～165℃下加热至融溶状态，加入氯丁胶乳12％作为改性稀释剂，以转速500r/min的高速搅拌条件下，搅拌15min。
[0034]
第四，将得到的高渗透乳液皂液与沥青产品，依次注入乳化设备中，通过剪切、碾磨、搅拌5min得到高渗透型防水粘结层材料，沥青颗粒平均粒径为5um。
[0035]
实施例2，一种混凝土桥面高渗透型防水粘结层由下列质量百分比的原料制成：
[0036]
沥青50％，氯丁胶乳14％，聚醚改性有机硅消泡改性剂3％，脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂moa-9为3.5％，十二水硫酸铝钾0.4％、甲基硅酸钠2.5％、乙烯基三乙氧基硅烷a151偶联剂3％、波美度为38的硅酸钠水溶液11％、去离子水12.6％；
[0037]
根据以上各组分用量计算分散体系体积稳定参数，并根据稳定性判定公式计算得到，稳定性满足要求。
[0038][0039]
根据确定的各组分用量，采用以下步骤配置高渗透型防水粘结层材料：
[0040]
第一，在转速100r/min的搅拌条件下，将甲基硅酸钠2.5％，十二水硫酸铝钾0.4％加入12.6％去离子水中，搅拌10min后，加入聚醚改性有机硅消泡剂3.0％，转速调整为50r/min，再搅拌5min后静置形成高渗透基液。
[0041]
第二，在高渗透基液中顺序加入3.5％脂肪醇聚氧乙烯醚moa-9，乙烯基三乙氧基硅烷a151偶联剂3％，波美度为40的硅酸钠水溶液11％，并保持180r/min转速搅拌15～20min，并升温至60～80℃，合成高渗透乳化皂液。
[0042]
第三，然后将50％的基质沥青或改性沥青于160～165℃下加热至融溶状态，加入氯丁胶乳14％作为改性稀释剂，以转速500r/min的高速搅拌条件下，搅拌18min。
[0043]
第四，将得到的高渗透乳液皂液与沥青产品，依次注入乳化设备中，通过剪切、碾磨、搅拌8min得到高渗透型防水粘结层材料，沥青颗粒平均粒径为6um。
[0044]
对比例1：
[0045]
对比例2提供一种化沥青防水粘结层材料，由如下质量百分比的各组分制备而成：沥青50％，氯丁胶乳14％，聚醚改性有机硅消泡改性剂2.5％，脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂moa-9为3.5％，乙烯基三乙氧基硅烷a151偶联剂3％、波美度为38的硅酸钠水溶液11％、去离子水16.0％。配置步骤参照实施例2，仅取消步骤一配置高渗透基液，其余步骤相同。
[0046]
对比例2：
[0047]
对比例1提供的一种常规乳化沥青防水粘结层材料由如下质量百分比的各组分制备而成：沥青60wt％、芳烃油45wt％、阴离子乳化剂0.6wt％以及余量的水。制备方法如下：按配比将水和乳化剂溶解均匀，并加热到50～60℃，得到的皂液备用，沥青加热到135℃～145℃。胶体磨提前预热，将皂液和沥青加入到皂液泵和沥青泵中，调节皂液泵和沥青泵压力(维持在20pa.s)，调节皂液泵和沥青泵流量，将皂液和沥青过磨，得到乳化沥青防水粘结层材料。
[0048]
在同批成型c40混凝土试件表面，分别刷涂实例1、2以及对比例防水粘结层材料，用量1.6～2.4l/m2,对实施例1、2中的材料进行相关试验检测，试验结果见下表所示。
[0049][0050]
由表中对比数据可以看出，本发明高渗透型防水粘结层材料表面粘度低，渗透性能好，粘结强度大于1.2mpa，抗剪强度大于0.7mpa，表明本发明高渗透型防水粘结层材料具
有表面粘度小、渗透性强、稳定性好，粘结与剪切强度大等优点。
[0051]
以上显示和描述了发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。