高耐磨含砂雾封层材料及其制备方法和应用与流程

文档序号:16532019发布日期:2019-01-05 10:49阅读:287来源:国知局

本发明属于沥青材料的组合物技术领域,具体涉及一种高耐磨含砂雾封层材料及其制备方法和应用。



背景技术:

截止2016年底,我国公路总里程达469.63万公里,公路养护里程达459.00万公里,占公路总里程的97.7%,其中,高速公路通车里程超过12万公里,居全球首位,庞大的公路总里程决定了养护行业的巨大市场需求。

我国公路通车总里程逐年递增,实现了由“初步连通”向“覆盖成网”的重大跨越。然而,伴随着日益增大的交通量、载荷量以及愈加恶劣的自然环境、气候因素,原有沥青路面在未达到设计年限时便已出现诸如裂缝、车辙、坑槽、沉陷、表面破损、松散等路面早期病害,这在很大程度上降低了沥青路面的行车舒适度,并且不利于行车安全。针对沥青路面早期病害,雾封层、碎石封层、微表处、稀浆封层、薄层罩面等路面封层技术顺应社会发展需求,应时而生。

虽然,碎石封层、微表处、稀浆封层和薄层罩面等封层技术可对路面早期病害进行维修、保养,但对设备、施工工艺、技术人员素质要求比较严苛。同时,上述技术还会带来环保、废料处理、能源浪费、重划交通路面线,封路时间过长引起的交通及社会经济损失等一系列问题。

雾封层作为路面常用养护方法,具有造价低廉、施工快捷等优点。根据材料类型的不同,可将雾封层分为以下三类:含砂雾封层材料、油性雾封层材料及添加特征氧化剂的新型雾封层材料。含砂雾封层材料通常为乳化沥青或改性乳化沥青加入不同添加剂而制得的材料,因为施工时可以向其中加水改变材料的黏度,称为含砂雾封层材料。油性雾封层材料也被称之为溶剂型雾封层材料,一般为沥青或改性沥青溶于溶剂油后添加不同的外加剂制成的。而新型雾封层材料典型的有有机硅雾封层材料,就是在雾封层材料中添加有机硅防水抗油剂,用来改善雾封层材料的封水能力及渗透性(“基于不停航要求的耐久型雾封层材料应用技术研究”,郑敏楠,长安大学硕士学位论文,第10页,公开日2016年12月31日)。

然而,目前市面上现有的水性雾封层材料的耐磨性不好,难以满足市政道路施工对开放交通时限的要求。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种含砂雾封层材料,该材料的耐磨性好。

除特别说明外,本发明所述份数均为质量份。

此外,发明人还发现,现有的水性雾封层材料的养护时间长。

为实现上述目的,本发明的技术方案为:

含砂雾封层材料,主要组分为改性甲基丙烯酸类树脂,所述改性甲基丙烯酸类树脂由甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体,在催化剂、增韧剂和抗老化剂作用下共聚而得。

所述甲基丙烯酸类树脂的英文简称为mma。

发明人意外发现,主要组分为改性甲基丙烯酸类树脂,所述改性甲基丙烯酸类树脂由甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体,在催化剂、增韧剂和抗老化剂作用下共聚而得;的含砂雾封层材料的耐磨性好。

同时,该含砂雾封层材料解决了现有的水性雾封层材料的养护时间长的问题。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体的质量比为3-5:1-2:1-2。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体的质量比为3:1:1。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述催化剂为偶氮二异丁腈(英文简称aibn)。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述催化剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体总质量的0.3%-0.5%。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述增韧剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯(英文简称pbt)、聚丙二醇二缩水甘油醚(英文简称ppgdge)或邻苯二甲酸二辛酯(英文简称dop)。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述增韧剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体总质量的0.5%-1%。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述增韧剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体总质量的0.5%。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述抗老化剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,4,6-三叔丁基苯酚或对叔丁基苯酚。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述抗老化剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体总质量的0.4%-1%。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述抗老化剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体总质量的0.4%。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述共聚反应的温度为60-70℃,时间为1-2h。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述含砂雾封层材料还包括以下组分:固化剂和/或消光剂和/或填料和/或骨料。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述固化剂为过氧化二苯甲酰(英文简称bpo)。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述消光剂为二氧化钛、二氧化硅或聚乙烯蜡。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述填料为硫酸钡或煅烧高岭土。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述骨料为石英砂或金刚砂。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述含砂雾封层材料以质量份计,配比关系为:改性甲基丙烯酸类树脂60-100份和/或固化剂1-4份和/或消光剂0.1-2份和/或填料40-60份和/或骨料60-100份。

为了进一步提高上述含砂雾封层材料的耐磨性,所述含砂雾封层材料以质量份计,配比关系为:改性甲基丙烯酸类树脂100份和/或固化剂1-4份和/或消光剂0.1-2份和/或填料40份和/或骨料60份。

该含砂雾封层材料相容性好。

该含砂雾封层材料耐磨性好。

该含砂雾封层材料粘结强度高。

该含砂雾封层材料固化时间快,养护时间短。

该含砂雾封层材料抗渗性好。

该含砂雾封层材料对路面具有良好的嵌固效果,采用本发明的材料能维持沥青路面良好的服务状态并延长沥青路面的服役寿命。

本发明的目的还在于保护所述含砂雾封层材料的制备方法,包括以下步骤:

将改性甲基丙烯酸类树脂、固化剂、消光剂、填料和骨料混合,搅拌,静置,即得。

该方法制得的含砂雾封层材料的耐磨性好,同时,解决了现有的水性雾封层材料的养护时间长的问题。

本发明的制备方法简单便捷、操作方便、适于工业化规模生产。

本发明的目的还在于保护所述含砂雾封层材料在沥青路面养护中的应用。将该含砂雾封层材料用于沥青路面养护,能有效延长沥青路面的服役寿命。

本发明的有益效果在于:

本发明的含砂雾封层材料相容性好,其外观均匀、无积油、无油斑。

本发明的含砂雾封层材料耐磨性好,磨耗损失量为31-39g。

本发明的含砂雾封层材料的粘结强度高,与基面的粘结强度可达1.7-1.9mpa。

本发明的含砂雾封层材料固化时间快,养护时间短,25℃下的表干时间为0.5-1h,25℃下的实际时间为1-1.5h。

本发明的含砂雾封层材料的抗渗性好,抗渗性(提高率)可达100%。

本发明的含砂雾封层材料对路面具有良好的嵌固效果,能维持沥青路面良好的服务状态并延长沥青路面的服役寿命。

本发明的含砂雾封层材料的制备方法简单便捷、操作方便、适于工业化规模生产。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明,但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。

以下过氧化二苯甲酰的cas编号为94-36-0;

以下甲基丙烯酸甲酯的cas编号为80-62-6;

以下醋酸乙烯酯的cas编号为108-05-4;

以下丙烯酸丁酯的cas编号为141-32-2;

以下偶氮二异丁腈的cas编号为78-67-1。

实施例1

含砂雾封层材料,其采用以下原料按照以下步骤制备而得:

a.原料准备

a1.改性mma树脂的制备:将60份mma(甲基丙烯酸甲酯)单体,20份醋酸乙烯酯单体,20份丙烯酸正丁酯单体,0.3%的偶氮二异丁腈,0.5%的邻苯二甲酸二辛酯和0.4%的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮在65℃条件下混合搅拌均匀,反应1h,得到改性mma树脂;其中,所述偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二辛酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮所占百分比均为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸正丁酯单体总质量的百分比;

a2.称量

固化剂:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的2%的过氧化二苯甲酰(bpo)为固化剂;

消光剂:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的0.5%的二氧化硅为消光剂;

填料:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的40%的硫酸钡为填料;

骨料:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的60%的石英砂为骨料;

b.投料生产

将改性mma树脂、固化剂、消光剂、填料和骨料混合,用高速分散机于500转/min转速下分散搅拌20min,静置,即得。

实施例2

含砂雾封层材料,其采用以下原料按照以下步骤制备而得:

a.原料准备

a1.改性mma树脂的制备:将60份mma(甲基丙烯酸甲酯)单体,40份共聚单体醋酸乙烯酯,40份共聚单体丙烯酸异丁酯,0.5%的偶氮二异丁腈,1%的聚对苯二甲酸丁二醇酯,1%的2,4,6-三叔丁基苯酚在65℃条件下混合搅拌均匀,反应1h得到改性mma树脂;其中,所述偶氮二异丁腈、聚对苯二甲酸丁二醇酯和2,4,6-三叔丁基苯酚所占百分比均为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸异丁酯单体总质量的百分比;

a2.称量

固化剂:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的3%的过氧化二苯甲酰(bpo)为固化剂;

消光剂:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的0.5%的二氧化钛为消光剂;

填料:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的40%的煅烧高岭土为填料;

骨料:称取步骤a1制得的改性mma树脂质量的60%的金刚砂为骨料;

b.投料生产

将改性mma树脂、固化剂、消光剂、填料和骨料混合,用高速分散机于500转/min转速下分散搅拌20min,静置,即得。

实施例3

含砂雾封层材料,其采用以下原料按照以下步骤制备而得:

a.原料准备

a1.改性mma树脂的制备:将100份mma(甲基丙烯酸甲酯)单体,20份共聚单体醋酸乙烯酯单体,20份共聚单体丙烯酸新丁酯单体,0.3%的偶氮二异丁腈,0.8%的聚丙二醇二缩水甘油醚和0.8%的对叔丁基苯酚在65℃的条件下混合搅拌均匀,反应2h得到改性mma树脂;其中,所述偶氮二异丁腈、聚丙二醇二缩水甘油醚和对叔丁基苯酚所占百分比均为甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸新丁酯单体总质量的百分比;

a2.称量

固化剂:按照步骤a1制得的改性mma树脂:过氧化二苯甲酰(bpo)的质量比为60:4称取过氧化二苯甲酰(bpo)为固化剂;

消光剂:按照步骤a1制得的改性mma树脂:聚乙烯蜡的质量比60:4称取聚乙烯蜡为消光剂;

填料:按照步骤a1制得的改性mma树脂:硫酸钡的质量比为60:60称取硫酸钡为填料;

骨料:按照步骤a1制得的改性mma树脂:石英砂的质量比为60:100称取石英砂为骨料;

b.投料生产

将改性mma树脂、固化剂、消光剂、填料和骨料混合,用高速分散机于500转/min转速下分散搅拌20min,静置,即得。

性能测试

测试实施例1-3制得的含砂雾封层材料的外观、与基面的粘结强度、25℃下的表干时间、25℃下的实干时间按、抗渗性、抗滑性和耐磨性(漆轮磨耗),结果如表1所示;

其中,外观检测方法为目测;

与基面的粘结强度按照《cjj139-2010城市桥梁桥面防水工程技术规程》附录b进行检测;

25℃下的表干时间和25℃下的实干时间按照《gb/t16777-2008建筑防水涂料试验方法》进行检测;

抗渗性按照《t0971-2008沥青路面渗水系数测试方法》进行检测;

抗滑性按照《t0964-2008摆式仪测定路面摩擦系数试验方法》进行检测;

耐磨性(漆轮磨耗)按照《jtge20-2011公路工程沥青和沥青混合料试验规程》进行检测。

由表1可知,实施例1-3制得的含砂雾封层材料外观均匀、无积油、无油斑;与基面的粘结强度为1.7-1.9mpa;25℃下的表干时间为0.5-1h,25℃下的实际时间为1-1.5h;抗渗性(提高率)为100%;磨耗损失量为31-39g。由此证明,本发明的含砂雾封层材料的相容性好,粘结强度高,固化时间快,养护时间短,抗渗性好,耐磨性好,施工温度范围宽。综上,本发明的含砂雾封层材料对路面具有良好的嵌固效果,能维持沥青路面良好的服务状态并延长沥青路面的服役寿命。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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