一种水泥砼桥面防水粘结层及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种水泥砼桥面防水粘结层材料，该粘结层材料由沥青基乳液与橡胶基乳液组成，其中沥青基乳液所占总所述质量的百分比为60%～90%，余下为橡胶基乳液。用本发明方法制备得到所述乳化沥青具有下述的有益效果：形成强度快，从而大大提高施工效率；形成粘结强度高，与水性环氧树脂沥青相当；价格便宜，相当于水性环氧树脂沥青的一半；生产工艺简单，有利于推广应用。
【专利说明】一种水泥砼桥面防水粘结层及其制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002] 本发明涉及防水粘结材料，尤其涉及水泥砼桥面防水粘结层及其制备方法。
【背景技术】
[0003] 桥面铺装体系从上到下依次包括下承层桥面板、防水粘结层和上面层浙青混合料 铺装层。桥面铺装是桥梁结构的重要组成部分，是公路路面为满足其功能要求在桥梁上的 延伸。铺装层质量的好坏直接影响行车安全性、舒适性、耐久性以及投资的经济效益和社会 效益。其中，防水粘结层是水泥混凝土桥面铺装的重要组成部分，防水层除了需要达到防水 的目的，同时还需要达到层间粘结的作用。由于桥面防水粘结层在铺装体系中的重要作用， 桥面防水粘结材料种类众多，主要包括防水卷材类、涂膜类、乳化浙青、结构性防水粘结层、 水性环氧树脂浙青防水粘结层等。
[0004] 其中防水卷材、涂抹类、乳化浙青类是在早期桥面铺装中使用，后期工程实践证明 这些防水粘结层用于水泥砼桥面时粘结强度较差，效果较差。而结构性防水粘结层，即通过 热喷改性浙青与撒布碎石的方式，这种结构性防水粘结层粘结效果较好，但由于碎石的存 在，破坏的防水粘结层中的防水作用，防水效果较差。目前应用较多效果较好的是水性环氧 树脂浙青水泥砼桥面防水粘结层，由于环氧树脂的存在粘结强度高，同时成膜效果好。但水 性环氧树脂价格昂贵，且生产工艺复杂，且成型强度慢，因此，难以大规模推广。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种新型的水泥砼桥面防水粘结层材料及其制备方法，所 提供的材料具有与水性环氧树脂比肩的粘结强度，但其生产工艺简单，价格低廉，且喷洒容 易，成型强度快。
[0006] 为实现上述目的，本发明的一种水泥砼桥面防水粘结层材料由浙青基乳液与橡胶 基乳液组成，其中浙青基乳液所占所述材料总质量的百分比为60%?90%，余下为橡胶基乳 液。
[0007] 进一步的，浙青基乳液为固含量是40%?60%的低标号石油浙青乳液，25°C赛波特 粘度为40s?100s。
[0008] 更进一步的，浙青基乳液的蒸发残余物的针入度为IOdmm?30dmm，软化点为大于 65。。。
[0009] 更进一步的，一种优选的浙青基乳液，包括占所述浙青基乳液总质量百分比的下 列各组分：40%?60%低标号浙青，0?3%促乳化添加剂，0?3%改性剂，0. 2%?2%浙青乳 化剂，0. 2?2%酸碱调节剂，余为水。
[0010] 对于上述优选的浙青基乳液，其中的： 促乳化添加剂为多聚磷酸，且多聚磷酸中H3P04含量为105?115% ; 改性剂为亚甲基聚合物，且其熔点为90?140°C ;浙青乳化剂为，阳离子浙青乳化剂或 阴离子浙青乳化剂其中的一种； 酸碱调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠中的一种。
[0011] 进一步的，橡胶基乳液的橡胶含量为40%?70%。
[0012] 上述橡胶基乳液为天然橡胶乳液或合成橡胶乳液中的一种，或由天然橡胶乳液与 合成橡胶乳液以任何比例混合形成。
[0013] 更进一步的，上述合成橡胶乳液为异戊胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、丁二烯胶乳、丁 基胶乳、氯丁胶乳、乙丙胶乳、丙烯酸胶乳中的一种，或由上述各胶乳中二种或二种以任何 比例混合形成。
[0014] 由浙青基乳液与橡胶基乳液组成的所述防水粘结层材料，其制备方法包括如下步 骤： (1) 将浙青基乳液与橡胶基乳液同时加热至50°c?55°C，保持二者相同的温度； (2) 在1?2小时内将橡胶基乳液缓慢等量匀速加入至浙青基乳液，然后保持搅拌1-2 小时，得到所述水泥砼桥面防水粘结层材料。
[0015] 用本发明方法制备得到所述乳化浙青具有下述的有益效果： 1) 形成强度快，从而大大提高施工效率； 2) 形成粘结强度高，与水性环氧树脂浙青相当。
[0016] 3)价格便宜，相当于水性环氧树脂浙青的一半； 4)生产工艺简单，有利于推广应用。
【具体实施方式】
[0017] 本发明的水泥砼桥面防水粘结层材料，由浙青基乳液与橡胶基乳液复合而成，其 中浙青基乳液占所述防水粘结层材料总质量的60%?90%，余为橡胶基乳液。而浙青基乳 液为固含量为40%?60%的低标号石油浙青乳液，该种固含量低标号石油浙青乳液可购买 或自制获得。下面结合实施例对本发明的水泥砼桥面防水粘结层材料及制备过程做详细说 明，以进一步解释本发明。
[0018] 一、制备实施例 实施例1 本实施例中的浙青基乳液选自Blacklidge Emulsion公司生产的NTTSS-IH低标号浙 青乳液，25°C赛波特粘度为43s，蒸发残余物含量为50%，针入度为12dmm，软化点为68°C;橡 胶基乳液采用阳离子丁苯胶乳(市场上购置)，其固含量为65%。
[0019] 按下述重量称取上述两种乳液 NTTSS-IH 90kg 丁苯胶乳 IOkg 将称取的NTTSS-IH和丁苯胶乳加热至55°C，在乳化浙青搅拌状态下加入丁苯胶乳，丁 苯胶乳的加入是在40分钟内均量缓慢地加入，在恒温下进行1小时的搅拌后即可得到本实 施例的防水粘结层材料。
[0020] 实施例2 本实施例中的浙青基乳液选自Asphalt emulsion公司生产的NTCQS-IhLM低标号浙青 乳液，该浙青基乳液25°C赛波特粘度为35s，蒸发残余物含量为52%，针入度为lldmm，软化 点为70. 6°C ;橡胶基乳液采用天然橡胶乳液与异戊胶乳混合形成的混合橡胶乳液，其固含 量为65%。
[0021] 按下述重量称取上述两种乳液 NTCQS-IhLM 50kg 异戊胶乳 25kg 天然橡胶乳液 25kg 将称取的NTCQS-IhLM和异戊胶乳、天然橡胶乳液加热至55 °C，在NTCQS-IhLM搅拌状态 下加入混合橡胶乳液，混合橡胶乳液的加入是在1小时内均量缓慢地加入，在恒温下进行 2小时的搅拌后即可得到本实施例的防水粘结层材料。
[0022] 实施例3 本实施例中的浙青基乳液用自制的一种硬质乳化浙青制成，该乳化浙青通过下述步骤 得到。
[0023] 首先是中间材料的制备，选取：30号石油浙青作为低标号浙青，其针入度为 15dmm，软化点为93°C ;H3P04含量为105%的多聚磷酸作为促乳化添加剂；熔点为135°C的 聚乙烯蜡作为改性剂；浙青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用Akzo Nobel公司的阳离 子浙青乳化剂EM44 ;酸碱调节剂选用正磷酸。上述各材料及水按下述重量称取： 30号石油浙青 60kg H3P04含量为105%的多聚磷酸 Ikg 熔点为135°C的聚乙烯蜡 3kg EM44 0. 2kg 正磷酸 0. 2kg 水 35.6kg 将称取的30号石油浙青置于搅拌器中，并对其加热至170°C，开始搅拌，同时加入称取 的H3PO4含量为105%的多聚磷酸，连续搅拌2h，使多聚磷酸与浙青充分反应，保持相同温度 170摄氏度，搅拌下加入聚乙烯蜡，得到易乳化改性低标号浙青，保持该材料基本在170°C， 以备用。 将称取的水加热至55°C，再将称取的EM44溶于该60°C的水中，之后加入正磷酸，注意 检测水溶液的PH值达，应为2. 0?2. 5,从而形成皂液。
[0024] 接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述易乳化改性低标号浙青和皂液同 时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化浙青。
[0025] 最后对未稳型乳化浙青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化浙青置于搅 拌器中，该未稳型乳化浙青起先的温度较高，在温度降至基本为60°C时，进行恒温搅拌16 小时，最终得到固含量为60%的石油浙青乳液。
[0026] 橡胶基乳液采用丁二烯胶乳，固含量为50%，按石油浙青乳液与丁二烯胶乳的质量 比为6:4来分别称取上述两种乳液，将称取的乳化浙青和丁二烯胶乳分别加热至55°C，然 后搅拌石油浙青乳液，在乳化浙青搅拌状态下加入丁二烯胶乳，丁二烯胶乳的加入是在50 分钟内均量缓慢地加入，在恒温下进行1. 5小时的搅拌后即可得到本实施例的防水粘结层 材料。
[0027] 实施例4 本实施例中的浙青基乳液用自制的一种硬质乳化浙青制成，该乳化浙青通过下述步骤 得到。
[0028] 首先是中间材料的制备，选取：20号石油浙青作为低标号浙青，针入度为20dmm， 软化点为87°C;H 3P04含量为110%的多聚磷酸作为促乳化添加剂；烙点为105°C的聚乙烯蜡 作为改性剂；浙青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用河南封丘太行化工有限责任公司 的阴离子浙青乳化剂GTA-A02 ;酸碱调节剂选用氢氧化钠。上述各材料及水按下述重量称 取： 30号石油浙青 50kg H3PO4含量为110%的多聚磷酸 0. 5kg 熔点为105 °C的聚乙烯蜡 Okg GTA-A02 2. Okg 氢氧化钠 0. 5kg 水 47kg 将称取的20号石油浙青置于搅拌器中，并对其加热至170°C，开始搅拌，同时加入称取 的H3PO4含量为110%的多聚磷酸，连续搅拌2h，使多聚磷酸与浙青充分反应，保持相同温度 170°C，搅拌下加入聚乙烯蜡，得到易乳化改性低标号浙青，保持该材料基本在170°C，以备 用。 将称取的水加热至55°C，再将称取的GTA-A02溶于该60°C的水中，之后加入氢氧化钠， 注意检测水溶液的PH值达,应为10. 5?11,从而形成阜液。
[0029] 接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述易乳化改性低标号浙青和皂液同 时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化浙青。
[0030] 最后对未稳型乳化浙青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化浙青置于搅 拌器中，该未稳型乳化浙青起先的温度较高，在温度降至基本为60°c时，进行恒温搅拌16 小时，最终得到固含量为50%的石油浙青乳液。
[0031] 橡胶基乳液采用天然橡胶乳液，固含量为50%，按石油浙青乳液与天然橡胶乳液 的质量比为7:3来分别称取上述两种乳液，将称取的乳化浙青和天然橡胶乳液分别加热至 50°C，然后搅拌石油浙青乳液，在乳化浙青搅拌状态下加入天然橡胶乳液，天然橡胶乳液的 加入是在1小时内均量缓慢地加入，在恒温下进行1. 2小时的搅拌后即可得到本实施例的 防水粘结层材料。
[0032] 实施例5 本实施例中的浙青基乳液用自制的一种硬质乳化浙青制成，该乳化浙青通过下述步骤 得到。
[0033] 首先是中间材料的制备，选取：10号石油浙青作为低标号浙青，其针入度为 lOdmm，软化点为101°C ;熔点为90°C的聚乙烯蜡作为改性剂；浙青乳化剂选用快裂快凝型， 本实施例选用Akzo Nobel公司的阳离子浙青乳化剂E4819;酸碱调节剂选用浓度为30%浓 盐酸。上述各材料及水按下述重量称取： 10号石油浙青 40kg 促乳化添加剂 Okg 熔点为90°C的聚乙烯蜡 2kg E4819 I. Okg 浓盐酸 I. Okg 水 56. Okg 将称取的10号石油浙青置于搅拌器中，并对其加热至175°C，开始搅拌，同时加入称取 的聚乙烯蜡，连续搅拌3h，使得聚乙烯蜡与浙青充分溶解，得到易乳化改性低标号浙青，保 持该材料基本在175°C，以备用。 将称取的水加热至55°C，再将称取的E4819溶于该60°C的水中，之后加入浓盐酸，注意 检测水溶液的PH值达，应为2. 0?2. 5,从而形成皂液。
[0034] 接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述易乳化改性低标号浙青和皂液同 时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化浙青。
[0035] 最后对未稳型乳化浙青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化浙青置于搅 拌器中，该未稳型乳化浙青起先的温度较高，在温度降至基本为60°C时，进行恒温搅拌16 小时，最终得到固含量为40%的石油浙青乳液。
[0036] 橡胶基乳液采用氯丁胶乳，固含量为70%，按石油浙青乳液与氯丁胶乳的质量比为 8:2来分别称取上述两种乳液，将称取的乳化浙青和氯丁胶乳分别加热至50°C，然后搅拌 石油浙青乳液，在乳化浙青搅拌状态下加入氯丁胶乳，氯丁胶乳的加入是在1小时内均量 缓慢地加入，在恒温下进行2小时的搅拌后即可得到本实施例的防水粘结层材料。
[0037] 本发明不限于上述的实施例，对同类材料进行等效的替换可形成新的实施例。例 如橡胶基乳液还可采用丁苯胶乳、丁腈胶乳、丁基胶乳、乙丙胶乳和丙烯酸胶乳，或由这些 胶乳中的二种或二种以上进行复合而形成的合成橡胶乳液，或用这些胶乳与天然橡胶乳液 进行复合而形成的合成橡胶乳液。若用这些橡胶乳液分别与本发明所述的石油浙青乳液进 行复合可形成若干新的实施例，而这些都属于本发明保护范围。
[0038] 二、性能测试 分别将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备得到的防水粘结层材料，与水性环氧 树脂浙青材料进行性能测试对比。其中，柔韧性、耐热性试验依据JC/T 408-2005进行，不 透水性依据GB/T 16777-2008进行，其他试验则依据DB32/T 2285-2012《水泥混凝土桥面 水性环氧浙青防水粘结层施工技术规范》进行，其测试结果见下表。
【权利要求】
1. 一种水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：由浙青基乳液与橡胶基乳液组成， 其中浙青基乳液所占总所述质量的百分比为60%?90%，余下为橡胶基乳液。
2. 根据权利要求1所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述浙青基乳液 为固含量为40%?60%的低标号石油浙青乳液，25°C赛波特粘度为40s?100s。
3. 根据权利要求2所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述浙青基乳液 的蒸发残余物的针入度为5dmm?20dmm，软化点为大于65°C。
4. 根据权利要求2所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述浙青基乳液 包括占所述浙青基乳液总质量百分比的下列各组分：40%?60%低标号浙青，0?3%促乳化 添加剂，〇?3%改性剂，0. 2%?2%浙青乳化剂，0. 2?2%酸碱调节剂，余为水。
5. 根据权利要求4所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述促乳化添加 剂为多聚磷酸、且多聚磷酸中H3P04含量为105?115%。
6. 根据权利要求4所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述改性剂为亚 甲基聚合物，且其熔点为90?140°C。
7. 根据权利要求4所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述浙青乳化剂 为，阳离子浙青乳化剂或阴离子浙青乳化剂其中的一种。
8. 根据权利要求4所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述酸碱调节剂 为盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠中的一种。
9. 根据权利要求1所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述橡胶基乳液 的橡胶含量为40%?70%。
10. 根据权利要求9所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述橡胶基乳液 为天然橡胶乳液或合成橡胶乳液中的一种，或由天然橡胶乳液与合成橡胶乳液以任何比例 混合形成。
11. 根据权利要求5所述的水泥砼桥面防水粘结层材料，其特征在于：所述合成橡胶乳 液为异戊胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、丁二烯胶乳、丁基胶乳、氯丁胶乳、乙丙胶乳、丙烯酸胶 乳中的一种，或由上述各胶乳中二种或二种以任何比例混合形成。
12. 如权利要求1所述水泥砼桥面防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤： (1) 将浙青基乳液与橡胶基乳液同时加热至50°C?55°C，保持二者相同的温度； (2) 在1小时内将橡胶基乳液缓慢等量匀速加入至浙青基乳液，然后保持搅拌1-2小 时，得到所述水泥砼桥面防水粘结层材料。
【文档编号】C09J123/22GK104371579SQ201410719140
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】王文峰, 吴春颖, 刘伟, 牛晓伟 申请人:江苏省交通科学研究院股份有限公司