本发明属于桥面铺装材料技术领域，具体涉及一种桥面铺装用防水粘结层材料及其制备方法。
背景技术：
目前，我国的公路特别是高速公路建设发展很快。在道路修建中，各式各样的桥梁在公路的总里程中占有相当部分比例，长期以来，由于对水泥混凝土桥面的防水不够重视，直接或进行简单改良后，将屋面防水材料应用于桥面防水，在实际工程中常出现诸如立交桥桥面渗水、铺装层剥落、桥面板破碎等问题。导致桥梁由于水的侵害而出现钢筋锈蚀等耐久性问题，造成巨大的安全隐患和经济损失。
桥面防水粘结层位于桥面板与桥面铺装层之间，其对于桥面铺装的使用性能与耐久性起着决定性的作用。水是造成桥面铺装破坏的最直接和最重要的原因之一，如果没有优良的防水粘结层，雨水就会从沥青铺装层空隙、桥面板裂缝浸入水泥混凝土板或钢板中间，降低水泥混凝土桥面的强度，造成钢桥面板生锈，缩短桥梁结构的使用寿命。如果设置的桥面防水粘结层与桥面铺装层及桥面板层间抗剪切能力较弱，粘结力不足，则桥面铺装层的整体性被损坏，在行车方向上易产生相对位移发生剪切破坏，产生推移、拥包等损害，随着通车后车轮的剧烈冲击和荷载的作用还易使桥面铺装层出现松散、剥落等损害。尤其，随着交通量和重型车辆的增加，汽车重载超载情况下破坏会更为严重。甚至在桥面铺装施工时，料车、压路机等就有可能将防水粘结层粘带走，如此一来，防水粘结层起不到应有的效果，水从面层渗入使得其抗水平剪切能力更弱，粘结性能更差，形成一种恶性循环状态。
目前在路桥建设中可用作铺设防水层的材料很多，有各类防水卷材、防水涂料及各种堵漏材料等。目前在混凝土桥面防水中常用的材料以沥青基为主，分为卷材类和涂膜类两种。其中涂膜类又可以分为水乳型、溶剂型和反应型三类，三者各有缺点。其中水乳型防水涂料如app改性沥青材料、氯丁胶沥青等，组成结构单一，与水泥混凝土桥面板的粘结强度较低，在车辆荷载的作用下，铺装层出现了推移、脱空现象，从而导致表面波浪、裂缝、松散、坑洞等病害的产生。溶剂型防水涂料与水泥混凝土桥面板的粘结较好，但耐高温性能较差。反应型防水涂料对施工工艺的要求较高，且价格昂贵。
技术实现要素：
本发明的目的在于为水泥混凝土桥面提供一种防水性能好、粘结强度和剪切强度高、耐久性好的桥面铺装用防水粘结层材料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种桥面铺装用防水粘结层材料，所述防水粘结层材料由a组分、b组分和c组分制成；
其中，以重量份计，a组分由如下原料组成：乳化沥青50-100份，水性聚氨酯环氧树脂乳液10-20份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液20-50份，消泡剂0.2-0.5份；
以重量份计，b组分由如下原料组成：二苯基甲烷二异氰酸酯20-50份，聚氧化丙烯三醇5-15份，二氨基硅氧烷0.5-1份，乳化剂2-8份；
以重量份计，c组分由如下原料组成：环氧树脂固化剂水溶液5-15份，石墨烯0.01-0.05份，云母粉0.2-0.6份，纳米氮化硅0.1-0.5份，聚丙烯纤维0.2-0.4份。
优选的，所述乳化沥青的固含量为45-55％。
优选的，所述醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的质量浓度是50～55％。
优选的，所述消泡剂为byk-019消泡剂或byk-024消泡剂。
优选的，二氨基硅氧烷为n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或n-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
优选的，所述乳化剂为选自2,2-二羟甲基丁酸，2,2-二羟乙基丙酸，2,3-二羟甲基丙酸，2,3-二羟乙基丁酸，2,3-二羟乙基丙酸中的一种或几种。
优选的，所述纳米氮化硅的粒径为20-50nm。
优选的，所述环氧树脂固化剂为聚酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或多种。
另外，本发明还要求保护所述桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液、消泡剂，并于500-1000r/min的搅拌速度下搅拌5-15min，然后再加入乳化沥青，并于800-1600r/min的搅拌速度下继续搅拌20-40min，得混合液，备用；
(2)先将b组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯、聚氧化丙烯三醇和乳化剂在10-15℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入二氨基硅氧烷以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至40-70℃搅拌反应15-30min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂水溶液、石墨烯、云母粉、纳米氮化硅、聚丙烯纤维混合均匀，搅拌30-60min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
(1)本发明一方面在制备过程中采用醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液对水性环氧沥青进行改性，将水性环氧树脂与醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液混合网络大分子结构，从而提高了粘结剂的交联密度，增强了粘结层材料的粘结性、机械强度和耐久性；另一方面，本发明在制备过程中通过b组分引入渗透型水性聚氨酯，水性聚氨酯交联在环氧沥青上，有效增强了粘结层材料的耐高低温性能以及剪切强度；
(2)本发明在制备过程中加入纳米氮化硅的目的是增加粘结剂的强度，加入石墨烯能大大增加材料的强度和韧性，而加入云母粉可以起到修复裂纹的效果；
(3)本发明材料的制备方法简单易操作，可推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液35份加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液15份、byk-019消泡剂0.3份，并于800r/min的搅拌速度下搅拌10min，然后再加入乳化沥青80份，并于1200r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，得混合液，备用；
(2)先将b组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯30份、聚氧化丙烯三醇10份和乳化剂2,2-二羟甲基丁酸5份在12℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.7份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至50℃搅拌反应20min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂二乙烯三胺水溶液5-15份、石墨烯0.03份、云母粉0.4份、纳米氮化硅0.3、聚丙烯纤维0.3份混合均匀，搅拌45min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
实施例2
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液20份加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液10份、byk-019消泡剂0.2份，并于500r/min的搅拌速度下搅拌5min，然后再加入乳化沥青50份，并于800r/min的搅拌速度下继续搅拌20min，得混合液，备用；
(2)先将b组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯20份、聚氧化丙烯三醇5份和乳化剂2,2-二羟乙基丙酸2份在10℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.5份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至40℃搅拌反应15min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂四乙烯五胺水溶液5份、石墨烯0.01份、云母粉0.2份、纳米氮化硅0.1、聚丙烯纤维0.2份混合均匀，搅拌30min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
实施例3
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液50份加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液20份、byk-019消泡剂0.5份，并于1000r/min的搅拌速度下搅拌15min，然后再加入乳化沥青100份，并于1600r/min的搅拌速度下继续搅拌40min，得混合液，备用；
(2)先将b组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯50份、聚氧化丙烯三醇15份和乳化剂2,3-二羟乙基丙酸8份在15℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入n-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷1份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至70℃搅拌反应30min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂二乙烯三胺水溶液15份、石墨烯0.05份、云母粉0.6份、纳米氮化硅0.5、聚丙烯纤维0.4份混合均匀，搅拌60min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
实施例4
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液12份、byk-019消泡剂0.3份，并于700r/min的搅拌速度下搅拌8min，然后再加入乳化沥青60份，并于1000r/min的搅拌速度下继续搅拌25min，得混合液，备用；
(2)先将b组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯30份、聚氧化丙烯三醇7份和乳化剂2,3-二羟乙基丁酸5份在12℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷0.6份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至50℃搅拌反应20min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂四乙烯五胺水溶液8份、石墨烯0.02份、云母粉0.3份、纳米氮化硅0.2、聚丙烯纤维0.3份混合均匀，搅拌40min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
实施例5
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液40份加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液16份、byk-019消泡剂0.4份，并于800r/min的搅拌速度下搅拌13min，然后再加入乳化沥青80份，并于1500r/min的搅拌速度下继续搅拌35min，得混合液，备用；
(2)先将b组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯40份、聚氧化丙烯三醇12份和乳化剂2,3-二羟甲基丙酸7份在13℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入n-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.8份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至60℃搅拌反应25min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂四乙烯五胺水溶液12份、石墨烯0.03份、云母粉0.5份、纳米氮化硅0.4、聚丙烯纤维0.3份混合均匀，搅拌45min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
实施例6
一种桥面铺装用防水粘结层材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液30份加入分散乳化反应容器中，然后再分别加入水性聚氨酯环氧树脂乳液16份、byk-019消泡剂0.3份，并于700r/min的搅拌速度下搅拌8min，然后再加入乳化沥青70份，并于1200r/min的搅拌速度下继续搅拌30min，得混合液，备用；
(2)先将b组分中的二苯基甲烷二异氰酸酯35份、聚氧化丙烯三醇10份和乳化剂2,2-二羟甲基丁酸4份在12℃下搅拌混合均匀，然后在高速搅拌下加入n-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.8份以及步骤(1)所制得的混合液，之后升温至50℃搅拌反应25min；
(3)将步骤(2)所得产物与环氧树脂固化剂二乙烯三胺水溶液6份、石墨烯0.02份、云母粉0.4份、纳米氮化硅0.3、聚丙烯纤维0.2份混合均匀，搅拌40min即制得所述桥面铺装用防水粘结层材料。
下面对实施例1-6的防水粘结层材料对照《道桥用防水涂料》jc/t975-2005标准要求测试的性能指标。
表1本发明实施例1-6粘结材料的性能测定结果
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。