专利名称：一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于道路建筑材料与工程领域，具体涉及ー种桥面无缝伸缩缝材料及其制备。
背景技术：
伸縮缝是桥梁结构中非常重要的一个环节，其主要作用是适应由于温度与湿度变化、混凝土收缩和徐变，桥梁墩台的沉降和梁端转动等引起的变形，并保证桥面平顺、行车舒适。与其他类型桥面无缝伸缩缝相比而言，无缝伸缩缝能够给混凝土桥梁结构提供一个完好的表面，抵挡水或有害成分对结构的破坏，并且能够适应温度引起的收缩，具有良好 的整体性、耐久性、防排水性能，易于养护与维修，低噪音等优点，而被国内外广泛的应用。桥面无缝伸缩缝的服役性能好坏的关键在于混合料性能的优劣，而混合料的性能则是由特种浙青胶结料和骨料共同构成的。低温开裂、高温推移、与原有路面结构粘结不足是无缝伸缩缝材料典型的病害。国内已自主研发了ー些伸缩缝材料，但与国外进ロ材料相比，实际使用效果不理想，因此国内的无缝伸缩缝材料市场更依赖于进ロ产品。当前，无缝伸缩缝材料面临的技术难题是伸缩量小，仅适用于小跨度桥梁，使用范围受限。此外，在高寒区极端低温条件下，无缝伸缩缝材料适应性差，需要在材料低温性能和伸縮量上有更大的突破。浙青类材料是无缝伸缩缝常用的胶结材料，但其面临的主要难题是低温脆性和高温稳定性不足，须对其进行高度改性以便获得性能优异的弾性体材料，而当前普遍使用的道路石油浙青都难以达到要求。由于无缝伸縮缝填充材料富含浙青材料，其低温延伸变形和高温交通承载能力均依赖于浙青胶结料的性能，这对浙青材料的低温与高温兼容性提出了更高的要求。传统的无缝伸缩缝的填充材料主要由浙青胶结料和石料组成。与胶结料相比，石料是刚性材料，其只起到填充物的作用，并不參与填充材料的整体变形，此外，石料所用比例相对于浙青胶结料高，这使得无缝伸縮装置的伸縮量完全依赖于胶结料的性能。为了制备具有大伸缩量的无缝伸缩缝材料，需突破现有填充材料在组成上的局限，重点解决填充材料不參与变形能难题，使各材料组成协同变形，以适应桥梁复杂变形。我国交通和环境条件恶劣，无缝伸缩缝材料在高温下易出现车辙，粘结剂富余造成流淌，在低温下出现开裂、与原有路面粘结失效等现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料及其制备方法，该方法制备的桥面无缝伸缩缝材料具有良好的高温稳定性和优越的低温抗裂性。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，它由1#矿料、2#矿料、橡胶颗粒、矿粉填料和胶结料制备而成，各原料所占质量百分数为d#矿料60. 0% 70. 0%、2#矿料4. 0% 14. 0%、橡胶颗粒4. 0% 8. 5%、矿粉填料4. 0% 7. 0%、胶结料9. 0% 17. 5% ；
其中，1#矿料的粒径为4. 75mm 9. 5mm (不含4. 75mm,即1#矿料的粒径> 4. 75mm且^ 9. 5mm), 2#矿料的粒径< 4. 75mm,橡胶颗粒的粒径< 4. 75mm (为0. 3mm 4. 75mm)；
所述的胶结料的各组分及其质量百分比为基质浙青65. 0 75. 0%，橡胶粉20. 0% 25. 0%, SBS 改性剂 5. 0 10. 0%。所述的矿料(1#矿料、2#矿料)为玄武岩、石灰岩或安山岩等(1#矿料、2#矿料均可以是玄武岩、石灰岩、安山岩等)，具有足够的强度(压碎值< 20%)，并且严格控制集料中针片状(针片状含量< 10%)。矿粉填料(矿粉)为石灰石矿粉，粒径< 0. 075mm。基质浙青为高标号道路石油浙青，针入度范围为80 120，软化点不低于41°C， 15°C延度不小于IOOcm，如90#道路石油浙青、110#道路石油浙青或130#道路石油浙青；橡胶粉的粒径大小为60目 200目，采用常温破碎法生产(可由废旧轮胎经常温破碎而成)；SBS改性剂为星型SBS改性剂(全称为苯こ烯一丁ニ烯ー苯こ烯三嵌段共聚物，或称液体星型SBS浙青改性剂)。本发明的特点是使用的胶结料是由基质浙青、橡胶粉和SBS改性剂进行复合改性而得，橡胶颗粒用于替代部分矿料。一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤
1)制备I父结料
①按各组分及其质量百分比为基质浙青65.0 75. 0%，橡胶粉20. 0% 25. 0%，SBS 改性剂5. 0 10. 0%，选取基质浙青、橡胶粉和SBS改性剂；
②首先将基质浙青加热到140 150°C温度后加入到容器中，待温度升高至设定温度180 220°C时，将依次将橡胶粉和SBS改性剂加入盛有基质浙青的容器中，边加热边用低速搅拌机搅拌，搅拌速度控制在100r/min 400r/min范围内；
③当橡胶粉开始溶胀、粘度上升、搅拌困难时，减缓SBS改性剂的加入速度并持续搅
拌;
④反复进行第③步的操作，直到将SBS改性剂全部加入，再将低速搅拌机的转速升高，维持在400r/min 750r/min,直至成分基本均勻；
⑤换用高速剪切搅拌机搅拌，剪切转子的速度为3000r/min 5000r/min，并控制温度在180°C 220°C范围内，搅拌时间为60min，得到胶结料；
2)按1#矿料60.0% 70. 0%、2#矿料4. 0% 14. 0%、橡胶颗粒4. 0% 8. 5%、矿粉填料
4.0% 7. 0%、胶结料9. 0% 17. 5%，选取1#矿料、2#矿料、橡胶颗粒、矿粉填料和胶结料；
其中，1#矿料的粒径为4. 75mm 9. 5mm (不含4. 75mm,即1#矿料的粒径> 4. 75mm且^ 9. 5mm), 2#矿料的粒径< 4. 75mm,橡胶颗粒的粒径< 4. 75mm (为0. 3mm 4. 75mm)；
所述的矿料(1#矿料、2#矿料)为玄武岩、石灰岩或安山岩等(1#矿料、2#矿料均可以是玄武岩、石灰岩、安山岩等)，具有足够的强度(压碎值< 20%)，并且严格控制集料中针片状(针片状含量< 10%);矿粉填料(矿粉)为石灰石矿粉，粒径< 0. 075mm ；
3)烧筑
①将1#矿料和2#矿料加热到280±20°C，倒入温度为220°C的拌锅中，再将常温下的橡胶颗粒倒入拌锅中，预搅拌90s ；②将200°C的胶结料倒入到拌锅中，搅拌90s；
③最后将矿粉填料(或称矿粉)加入到拌锅中搅拌90s，得到大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，然后浇筑(直接灌入模具中，整平表面即可，无需碾压)。橡胶颗粒也可是废旧轮胎经常温破碎而成，用于替代级配中部分的矿料，尺寸分布要满足表I要求；
表I 橡胶颗粒的尺寸分布
权利要求
1.一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，它由1#矿料、2#矿料、橡胶颗粒、矿粉填料和胶结料制备而成，各原料所占质量百分数为-.1#矿料60. 0% 70. 0%、2#矿料4. 0% 14. 0%、橡胶颗粒4. 0% 8. 5%、矿粉填料4. 0% 7. 0%、胶结料9. 0% 17. 5% ； 其中，1#矿料的粒径为4. 75mm 9. 5mm, 2#矿料的粒径≤4. 75mm,橡胶颗粒的粒径≤4. 75mm ； 所述的胶结料的各组分及其质量百分比为基质浙青65. 0 75. 0%，橡胶粉20. 0% ·25. 0%, SBS 改性剂 5. 0 10. 0%。
2.根据权利要求I所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，所述的矿料为玄武岩、石灰岩或安山岩。
3.根据权利要求I所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，矿粉填料为石灰石矿粉，粒径< 0. 075mm。
4.根据权利要求I所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，基质浙青为高标号道路石油浙青，针入度范围为80 120，软化点不低于41°C，15°C延度不小于IOOcm0
5.根据权利要求I所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，橡胶粉的粒径大小为60目 200目。
6.根据权利要求I所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，SBS改性剂为星型SBS改性剂。
7.如权利要求I所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤 1)制备I父结料 ①按各组分及其质量百分比为基质浙青65.0 75. 0%，橡胶粉20. 0% 25. 0%，SBS改性剂5. 0 10. 0%，选取基质浙青、橡胶粉和SBS改性剂； ②首先将基质浙青加热到140 150°C温度后加入到容器中，待温度升高至设定温度180 220°C时，将依次将橡胶粉和SBS改性剂加入盛有基质浙青的容器中，边加热边用低速搅拌机搅拌，搅拌速度控制在100r/min 400r/min范围内； ③当橡胶粉开始溶胀、粘度上升、搅拌困难时，减缓SBS改性剂的加入速度并持续搅拌; ④反复进行第③步的操作，直到将SBS改性剂全部加入，再将低速搅拌机的转速升高，维持在400r/min 750r/min,直至成分基本均勻； ⑤换用高速剪切搅拌机搅拌，剪切转子的速度为3000r/min 5000r/min，并控制温度在180°C 220°C范围内，搅拌时间为60min，得到胶结料； 2)按1#矿料60.0% 70. 0%、2#矿料4. 0% 14. 0%、橡胶颗粒4. 0% 8. 5%、矿粉填料·4.0% 7. 0%、胶结料9. 0% 17. 5%，选取1#矿料、2#矿料、橡胶颗粒、矿粉填料和胶结料； 其中，1#矿料的粒径为4. 75mm 9. 5mm，2#矿料的粒径≤4. 75mm，橡胶颗粒的粒径≤ 4. 75mm ； 3)烧筑 ①将1#矿料和2#矿料加热到280±20°C，倒入温度为220°C的拌锅中，再将常温下的橡胶颗粒倒入拌锅中，预搅拌90s ；②将200°C的胶结料倒入到拌锅中，搅拌90s； ③最后将矿粉填料加入到拌锅中搅拌90s，得到大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，然后浇A-A-巩。
8.根据权利要求7所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料的制备方法，其特征在于，橡胶颗粒是废旧轮胎经常温破碎而成，尺寸分布要满足表I要求。
9.根据权利要求7所述的一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料的制备方法，其特征在于，所述的矿料为玄武岩、石灰岩或安山岩；矿粉填料为石灰石矿粉，粒径< 0. 075_。
全文摘要
本发明涉及一种桥梁无缝伸缩缝材料及其制备。一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，它由1#矿料、2#矿料、橡胶颗粒、矿粉填料和胶结料制备而成，各原料所占质量百分数为1#矿料60.0%～70.0%、2#矿料4.0%～14.0%、橡胶颗粒4.0%～8.5%、矿粉填料4.0%～7.0%、胶结料9.0%～17.5%；所述的胶结料的各组分及其质量百分比为基质沥青65.0～75.0%，橡胶粉20.0%～25.0%，SBS改性剂5.0～10.0%。其特点是在低温下具有更大的变形能力而不致开裂，在高温下具有较好的抗车辙能力。采用上述方法制备的大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料的伸缩量≥50mm，突破了常规无缝伸缩缝的伸缩位移限制，可在中等跨度的桥梁中推广应用。
文档编号C04B18/12GK102718438SQ20121013081
公开日2012年10月10日 申请日期2012年4月30日 优先权日2012年4月30日
发明者吴少鹏, 束冬林, 磨炼同, 谢严君 申请人:武汉理工大学