本發(fā)明屬于橋面鋪裝材料領(lǐng)域，具體涉及一種橋面防水粘結(jié)層材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以公路建設(shè)為基礎(chǔ)的交通運(yùn)輸業(yè)日新月異。伴隨著高等級(jí)公路的大量興建，越來(lái)越多的橋梁被建成并投入使用。橋梁是交通網(wǎng)絡(luò)的重要樞紐，承擔(dān)著繁重的交通任務(wù)，任何部位的破壞都會(huì)阻礙交通的暢通性。
橋面防水粘結(jié)層位于橋面板與橋面鋪裝層之間，其對(duì)于橋面鋪裝的使用性能與耐久性起著決定性的作用。水是造成橋面鋪裝破壞的最直接和最重要的原因之一，如果沒(méi)有優(yōu)良的防水粘結(jié)層，雨水就會(huì)從瀝青鋪裝層空隙、橋面板裂縫浸入水泥混凝土板或鋼板中間，降低水泥混凝土橋面的強(qiáng)度，造成鋼橋面板生銹，縮短橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。如果設(shè)置的橋面防水粘結(jié)層與橋面鋪裝層及橋面板層間抗剪切能力較弱，粘結(jié)力不足，則橋面鋪裝層的整體性被損壞，在行車(chē)方向上易產(chǎn)生相對(duì)位移發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生推移、擁包等損害，隨著通車(chē)后車(chē)輪的劇烈沖擊和荷載的作用還易使橋面鋪裝層出現(xiàn)松散、剝落等損害。尤其，隨著交通量和重型車(chē)輛的增加，汽車(chē)重載超載情況下破壞會(huì)更為嚴(yán)重。甚至在橋面鋪裝施工時(shí)，料車(chē)、壓路機(jī)等就有可能將防水粘結(jié)層粘帶走，如此一來(lái)，防水粘結(jié)層起不到應(yīng)有的效果，水從面層滲入使得其抗水平剪切能力更弱，粘結(jié)性能更差，形成一種惡性循環(huán)狀態(tài)。
2000年以前，我國(guó)橋面防水粘結(jié)層所用的材料主要是普通乳化瀝青和瀝青防水卷材，但后期均發(fā)生嚴(yán)重漏水或推移病害，無(wú)法滿足路用性能要求。后期，我國(guó)從國(guó)外引入環(huán)氧瀝青，開(kāi)發(fā)了諸如環(huán)氧瀝青、水性環(huán)氧瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂等防水粘結(jié)層材料。通過(guò)一系列室內(nèi)試驗(yàn)和室外試樣，環(huán)氧瀝青類防水粘結(jié)層材料防水、抗剪切、抗拉等路用性能較普通乳化瀝青和瀝青防水卷材大幅提高，能夠滿足一定階段的要求。
后來(lái)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)環(huán)氧瀝青類防水粘結(jié)層材料脆性大，耐沖擊性能弱；現(xiàn)場(chǎng)固化溫度高(120℃左右)，易造成環(huán)氧瀝青老化，環(huán)氧瀝青類防水粘結(jié)層材料耐久性不足；固化時(shí)間短(120min左右)，施工時(shí)間緊張；環(huán)氧樹(shù)脂成本高昂，工程造價(jià)大；無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的交通量和重載車(chē)載，也無(wú)法便捷施工，節(jié)省資金。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種橋面防水粘結(jié)層材料及其制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的橋面防水粘結(jié)層材料韌性好、耐沖擊性強(qiáng)、強(qiáng)度高，脆性低；粘結(jié)、抗拉、抗剪切性能優(yōu)異；防水性能優(yōu)良，耐久性好；施工方便，造價(jià)適中。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述一種橋面防水粘結(jié)層材料，以重量百分比計(jì)，由以下原料制備而成：10～20％的水性不飽和聚酯樹(shù)脂，5～10％的水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液，30～40％的sbs改性泡沫瀝青，0.1～0.2％的納米蒙脫土，0.1～0.2％的納米碳酸鈣，0.2～0.4％的玻璃纖維，5～10％的水泥，20～40％的石英礦粉，0.001％～0.002％的硅烷偶聯(lián)劑，余量為水。
所述的水性不飽和聚酯樹(shù)脂為水性雙酚a型不飽和聚酯樹(shù)脂，其固含量為57.0～63.0％。
所述的水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液為過(guò)苯甲酸叔丁酯水溶液，其水溶液固含量為45.5～58.6％。
所述的sbs改性泡沫瀝青的膨脹率為10～15倍，半衰期為10～20s，發(fā)泡溫度為150～170℃，發(fā)泡用水量2.5～3.5％。
所述的納米蒙脫土粒徑為10～100nm。
所述的納米碳酸鈣粒徑為10～100nm。
所述的玻璃纖維長(zhǎng)度為10～20mm，直徑為5～10mm。
所述的石英礦粉的粒徑為10～1000μm。
制備上述橋面防水粘結(jié)層材料的方法包括以下步驟：
步驟一：采用二甲基氨基乙醇中和不飽和聚酯樹(shù)脂中的羧基，制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟二：制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液；
步驟三：用硅烷偶聯(lián)劑分別對(duì)納米蒙脫土和納米碳酸鈣進(jìn)行表面修飾；
步驟四：將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的納米蒙脫土和納米碳酸鈣加入到水性不飽和聚酯樹(shù)脂中，用超聲波分散儀在30～40khz的條件下分散3～5min，得到納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟五：在石英礦粉中加入玻璃纖維和水泥，用高速分散機(jī)在4000～6000rpm的條件下分散3～5min，得到添加劑；
步驟六：將納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂、水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液、sbs改性泡沫瀝青、水和添加劑混合后，在高速剪切機(jī)在1000～2000rpm的條件下分散3～5min，制得橋面防水粘結(jié)層材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益的技術(shù)效果，本發(fā)明的水性不飽和聚酯樹(shù)脂和水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液的造價(jià)低于環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑，市場(chǎng)價(jià)格約為后者的一半，而且水性不飽和聚酯樹(shù)脂和水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液可以在常溫下固化，固化時(shí)間長(zhǎng)，與泡沫瀝青、石英礦粉、水泥和玻璃纖維能在常溫下形成強(qiáng)度，可人為控制施工時(shí)間。
本發(fā)明的sbs改性泡沫瀝青可在常溫下拌合、攤鋪施工，環(huán)境污染小，且粘度小，能和石英礦粉、水泥和玻璃纖維等充分混合均勻。
加入納米碳酸鈣和納米蒙脫土的目的是：納米碳酸鈣和納米蒙脫土顆粒可以填充水性不飽和聚酯樹(shù)脂和水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液固化后存在的微小空隙，提高固化物的密實(shí)度，從而提高防水粘結(jié)層整體的防水性能和耐久性；納米碳酸鈣和納米蒙脫土可以改變固化物微觀結(jié)構(gòu)，提高其韌性、耐沖擊性，降低脆性。
加入水泥的目的是：水泥可與水性不飽和聚酯樹(shù)脂、水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液和sbs改性泡沫瀝青中的水分發(fā)生水化反應(yīng)，避免因水分后期蒸發(fā)使得防水粘結(jié)層中形成空隙，提高防水粘結(jié)層的密實(shí)度，從而提高防水粘結(jié)層整體的防水性能和耐久性；水泥與水水化反應(yīng)的產(chǎn)物也可以填充sbs改性泡沫瀝青、石英礦粉、玻璃纖維、水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化物的微小孔隙，提高防水粘結(jié)層的密實(shí)度，從而提高防水粘結(jié)層整體的防水性能和耐久性。
加入石英礦粉的目的是：替代一部分不飽和聚酯樹(shù)脂固化物和sbs改性泡沫瀝青，達(dá)到添加劑的作用，降低工程造價(jià)。
加入玻璃纖維的目的是：提高不飽和聚酯樹(shù)脂固化物的韌性、耐沖擊性，降低脆性；提高sbs改性泡沫瀝青粘結(jié)、抗拉、抗剪切性能。
本發(fā)明提供的橋面防水粘結(jié)層材料的制備條件和制備工藝較為簡(jiǎn)單，不需專門(mén)技術(shù)人員操作，施工技術(shù)人員或試驗(yàn)人員按照本發(fā)明敘述的操作配制即可。
本發(fā)明的橋面防水粘結(jié)層材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)材料劑型占優(yōu)，該材料為w/o劑型，材料相容性、和復(fù)配性好，可在常溫條件下施工，固化時(shí)間長(zhǎng)，施工時(shí)間可人為控制；
(2)材料性能優(yōu)異，該材料韌性、耐沖擊性、強(qiáng)度高，脆性低；粘結(jié)、抗拉、抗剪切性能優(yōu)異；材料整體空隙率低，密實(shí)度高，防水性能優(yōu)良，耐久性好；
(3)施工方便，可就地拌合或者在工廠拌合，施工條件寬松；
(4)施工質(zhì)量可控制，可人為控制施工時(shí)間，便于精細(xì)化施工；
(5)造價(jià)適中，相較于傳統(tǒng)環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料，造價(jià)降低約30％。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
一種橋面防水粘結(jié)層材料，其特征在于，以重量百分比計(jì)，由以下原料制備而成：包括以下重量百分比的成分：10～20％的水性不飽和聚酯樹(shù)脂，5～10％的水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液，30～40％的sbs改性泡沫瀝青，0.1～0.2％的納米蒙脫土，0.1～0.2％的納米碳酸鈣，0.2～0.4％的玻璃纖維，5～10％的水泥，20～40％的石英礦粉，0.001％～0.002％的硅烷偶聯(lián)劑，余量為水。
其中水性不飽和聚酯樹(shù)脂為水性雙酚a型不飽和聚酯樹(shù)脂，其固含量為57.0～63.0％；水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液為過(guò)苯甲酸叔丁酯水溶液，其水溶液固含量為45.5～58.6％；sbs改性泡沫瀝青的膨脹率為10～15倍，半衰期為10～20s，發(fā)泡溫度為150～170℃，發(fā)泡用水量2.5～3.5％；納米蒙脫土和納米碳酸鈣的粒徑均為10～100nm；玻璃纖維長(zhǎng)度為10～20mm，直徑為5～10mm石英礦粉的粒徑為10～1000μm。
一種橋面防水粘結(jié)層材料的制備方法包括以下步驟：
步驟一：采用二甲基氨基乙醇中和不飽和聚酯樹(shù)脂中的羧基，制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟二：制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液；
步驟三：用硅烷偶聯(lián)劑分別對(duì)納米蒙脫土和納米碳酸鈣進(jìn)行表面修飾；
步驟四：將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的納米蒙脫土和納米碳酸鈣加入到水性不飽和聚酯樹(shù)脂中，用超聲波分散儀在30～40khz的條件下分散3～5min，得到納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟五：在石英礦粉中加入玻璃纖維和水泥，用高速分散機(jī)在4000～6000rpm的條件下分散3～5min，得到添加劑；
步驟六：將納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂、水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液、sbs改性泡沫瀝青、水和添加劑混合后，在高速剪切機(jī)在1000～2000rpm的條件下分散3～5min，制得橋面防水粘結(jié)層材料。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
實(shí)施例1
一種橋面防水粘結(jié)層材料，包括以下重量百分比的成分：
水性不飽和聚酯樹(shù)脂10％；
水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液10％；
sbs改性泡沫瀝青40％；
納米蒙脫土0.1％；
納米碳酸鈣0.1％；
玻璃纖維0.2％；
水泥5％；
石英礦粉30％；
硅烷偶聯(lián)劑0.001％；
水余量。
一種橋面防水粘結(jié)層材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：采用二甲基氨基乙醇中和不飽和聚酯樹(shù)脂中的羧基，制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟二：制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液；
步驟三：用硅烷偶聯(lián)劑分別對(duì)納米蒙脫土和納米碳酸鈣進(jìn)行表面修飾；
步驟四：將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面修飾的納米蒙脫土和納米碳酸鈣加入到水性不飽和聚酯樹(shù)脂中，用超聲波分散儀在30～40khz的條件下分散3～5min，得到納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟五：在石英礦粉中加入玻璃纖維和水泥，用高速分散機(jī)在4000～6000rpm的條件下分散3～5min，得到添加劑；
步驟六：將納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂、水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液、sbs改性泡沫瀝青、水和添加劑混合后，在高速剪切機(jī)在1000～2000rpm的條件下分散3～5min，制得橋面防水粘結(jié)層材料。
實(shí)施例2
一種橋面防水粘結(jié)層材料，包括以下重量百分比的成分：
水性不飽和聚酯樹(shù)脂15％；
水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液5％；
sbs改性泡沫瀝青30％；
納米蒙脫土0.15％；
納米碳酸鈣0.15％；
玻璃纖維0.3％；
水泥7.5％；
石英礦粉40％；
硅烷偶聯(lián)劑kh5600.002％；
水余量。
一種橋面防水粘結(jié)層材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：采用二甲基氨基乙醇中和不飽和聚酯樹(shù)脂中的羧基，制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟二：制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液；
步驟三：用硅烷偶聯(lián)劑kh560分別對(duì)納米蒙脫土和納米碳酸鈣進(jìn)行表面修飾；
步驟四：將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑kh560表面修飾的納米蒙脫土和納米碳酸鈣加入到水性不飽和聚酯樹(shù)脂中，用超聲波分散儀在30～40khz的條件下分散3～5min，得到納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟五：在石英礦粉中加入玻璃纖維和水泥，用高速分散機(jī)在4000～6000rpm的條件下分散3～5min，得到添加劑；
步驟六：將納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂、水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液、sbs改性泡沫瀝青、水和添加劑混合后，在高速剪切機(jī)在1000～2000rpm的條件下分散3～5min，制得橋面防水粘結(jié)層材料。
實(shí)施例3
一種橋面防水粘結(jié)層材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：
水性不飽和聚酯樹(shù)脂20％；
水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液7.5％；
sbs改性泡沫瀝青35％；
納米蒙脫土0.2％；
納米碳酸鈣0.2％；
玻璃纖維0.4％；
水泥10％；
石英礦粉20％；
硅烷偶聯(lián)劑kh5600.0015％；
水余量。
一種橋面防水粘結(jié)層材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：采用二甲基氨基乙醇中和不飽和聚酯樹(shù)脂中的羧基，制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟二：制備水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液；
步驟三：用硅烷偶聯(lián)劑kh560分別對(duì)納米蒙脫土和納米碳酸鈣進(jìn)行表面修飾；
步驟四：將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑kh560表面修飾的納米蒙脫土和納米碳酸鈣加入到水性不飽和聚酯樹(shù)脂中，用超聲波分散儀在30～40khz的條件下分散3～5min，得到納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂；
步驟五：在石英礦粉中加入玻璃纖維和水泥，用高速分散機(jī)在4000～6000rpm的條件下分散3～5min，得到添加劑；
步驟六：將納米改性水性不飽和聚酯樹(shù)脂、水性不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑水溶液、sbs改性泡沫瀝青、水和添加劑混合后，在高速剪切機(jī)在1000～2000rpm的條件下分散3～5min，制得橋面防水粘結(jié)層材料。
下面對(duì)實(shí)施例1～3中的材料樣品進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，由表1可以看出，該材料多項(xiàng)性能明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)雙組分環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料，也優(yōu)于進(jìn)口雙組分環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料。
表1試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。