有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料的制备方法技术

本发明专利技术是一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，属于水泥路面技术领域，解决当前沥青基嵌缝料难以适应水泥路面的接缝宽度伸缩变化、易老化、力学性能较差，导致嵌缝料出现开裂、脱落、渗水、挤出等问题。首先在沥青基嵌缝料中添加有机硅改性剂进行改性，再利用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱分析仪、扫描电镜和能谱仪等微观分析方法对有机硅改性沥青基嵌缝料进行表征，分析有机硅改性剂对嵌缝料微观性能的影响；最后对有机硅改性沥青基嵌缝料进行路用性能测试，确定各因素影响下有机硅改性剂的最佳掺量。本发明专利技术提供制备方法可使制备的有机硅改性沥青基嵌缝料更好适应水泥路面路用性能要求，改善嵌缝料受力状态和耐久性，延长其使用寿命。

Preparation methods of silicone sealant modified asphalt cement pavement

The present invention relates to a silicone sealant for asphalt cement pavement preparation method, which belongs to the technical field of cement concrete pavement, to solve the current asphalt based sealant joint width expansion, it is difficult to adapt to the change of cement pavement aging, poor mechanical properties, which leads to the problem of sealing material cracking, shedding, seepage, extrusion etc.. First, add in the asphalt base filler in silicone modified agent was modified by differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and energy spectrum analysis method based on micro silicone modified asphalt based sealant were characterized, influence analysis of silicone modified agent on the performance of the micro sealing material; at the end of the silicone modified asphalt based sealant for road performance test, to determine the optimal dosage of various factors under the influence of silicone modified agent. The invention provides a preparation method of the preparation of organosilicon modified asphalt based sealant to better adapt to the cement concrete pavement road performance requirements, improve the stress state and the durability of the sealing material, prolong its service life.

【技术实现步骤摘要】
有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料的制备方法
本专利技术是一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，属于水泥路面

技术介绍
随着经济的高速发展，人们对交通的需求量也日益增大，水泥路面作为一种主要的路面结构铺装形式，在国内外都有着广泛的应用。由于水泥路面属于刚性路面，具有承载能力大、扩散荷载和抗磨耗能力强、使用寿命长和养护费用低等优点，同时我国的水泥产量大、分布广、供应方便且能源消耗少，所以水泥路面在公路工程上得到广泛采用。为有效控制水泥路面面板的温度应力，减少由伸缩、翘曲变形而对路面面板产生的损坏，应在水泥路面结构上设置各种接缝，并采用嵌缝材料对接缝进行密封，以保持路面的整体性、平顺性和密水性，提高水泥路面的耐久性要求。接缝作为水泥路面中重要的组成部分，同时也是路面结构中最薄弱、最易损坏的环节之一。延长嵌缝料的使用寿命、提高嵌缝料密封效果和增强水泥路面行车的舒适性，是一项长期困扰水泥路面的嵌缝技术难题。当前我国对嵌缝料的研究较少，材料品种也不多，当前我国主要使用的仍为沥青基嵌缝料，具有较好的防水性和较低成本，但存在粘结能力差、耐候性能不佳、高低温性能差、老化快等缺点，严重影响到水泥路面的使用性能。若嵌缝料的性能较差，往往导致在嵌缝料处出现老化破损，并产生嵌缝料外溢，接缝渗水，杂质嵌入等危害，从而致使更换嵌缝料而产生额外的养护费用并阻碍正常运营。为适应水泥混凝土路面接缝处水平和垂直方向的位移，避免嵌缝料长期处于受拉伸或剪切应力的作用下而开裂，水泥路面接缝处的嵌缝料应具有高伸长率、低模量、良好粘结等性能。因此，研发一种性能优良嵌缝料，密封接缝，能有效地提高水泥路面使用性能，减少维护养护工作量及其造成的交通不畅。有机硅材料主链由Si-O键构成，其中硅-氧原子交替排列，在催化剂作用下，通过加入交联剂反应生成弹性体，因此其具有良好的耐候性、耐水性、耐久性以及优异耐高低温性能。由于有机硅材料主链柔软，能在-70～200℃范围内具有良好弹性和回弹能力，在建筑行业中得到了广泛应用。通过对有机硅原料进行优选，加入增塑剂、增粘剂等助剂，能使所制备的有机硅具有较好的自流平性和自粘性，起到较好密封防水的作用。由于有机硅材料能较好满足水泥路面嵌缝材料的性能要求，且能和沥青具有较好的相容性，本专利技术选用有机硅作为改性剂对沥青基嵌缝料进行改性，以提高嵌缝材料的耐热性、耐候性、耐水性及赋予其优异的表面性能，并通过宏观和微观试验表征方法，分析制备的有机硅改性沥青基嵌缝料的各项性能指标，使其满足水泥路面路用性能的要求，并揭示嵌缝料的破坏机理和耐久性问题，以解决当前由于嵌缝料破坏所导致水泥路面出现的诸多问题，具有非常重要的现实意义。为寻求性能更好的水泥路面嵌缝料，国内外学者研究了水泥路面接缝材料及其耐久性问题。研究结果表明，随着有机硅改性剂掺量的加入，可以提高乳液的单体转化率及降低凝胶率，以获得性能更加稳定的乳液。当有机硅改性剂添加入沥青中时，能大幅提高改性沥青的粘附性和韧性，由于有机硅改性剂的防水性和超低的玻璃化转变温度，可使低温下改性后的沥青不易脆裂，水很难渗透其中，沥青也因而具有抗冻性和防水性，不容易发生剥离、损坏，可有效地改善沥青的耐低温性能。因此，综合沥青基嵌缝料和有机硅嵌缝料两者的优良性能，并弥补各自的缺陷，考虑经济和有机硅改性剂改善性能的双重效益，从而确定有机硅改性剂的最佳剂量，使改性沥青基嵌缝料的性能可以得到明显改善，对于延长嵌缝料的使用寿命，提高水泥路面的路用性能，改善水泥路面嵌缝料的耐久性具有十分重要的价值。可见，目前水泥路面采用的嵌缝料存在使用寿命短、耐久性较差、易发生脱落、渗水和挤出损坏等问题。本专利技术提供有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，在沥青基嵌缝料中添加适量有机硅改性剂，对嵌缝料进行优化改性，并确定各因素影响下有机硅改性剂掺量的最佳取值范围，使有机硅改性沥青基嵌缝料更好满足水泥路面的使用要求。对于提高嵌缝料的密封效果，延长其使用寿命，改善水泥路面嵌缝料的耐久性都具有重要意义。
技术实现思路
(1)技术问题本专利技术目的是提供一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，该方法在沥青基嵌缝料中添加适量有机硅改性剂对其进行改性，解决当前沥青基嵌缝料难以适应水泥路面的接缝宽度伸缩变化、易老化、力学性能较差，导致嵌缝料出现开裂、脱落、渗水、挤出等问题，提高嵌缝料密封效果和耐久性，延长水泥路面的使用寿命。(2)技术方案为适应水泥路面路用性能要求，避免嵌缝料长期处于受拉伸或剪切应力作用下而产生开裂，应提高嵌缝料的使用性能，对沥青基嵌缝料进行改性，使其具有高伸长率、低模量、良好的粘结性等性能。本专利技术提供了一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，首先在沥青基嵌缝料中添加适量的有机硅改性剂，再加入增塑剂、交联剂、催化剂、抗老化剂、分散剂、填料等外加剂，对沥青基嵌缝料进行改性；然后利用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱分析仪、场发射扫描电子显微镜、能谱分析仪等微观表征方法对有机硅改性沥青基嵌缝料进行表征，分析有机硅改性剂及各种外加剂对沥青基嵌缝料微观性能影响；最后根据现行规范中对水泥混凝土路面接缝材料路用性能的要求，对有机硅改性沥青基嵌缝料进行路用性能的试验，模拟实际水泥路面嵌缝料受力环境，确定出各因素影响下有机硅改性剂及各种外加剂的最佳掺杂量。本专利技术对于延长嵌缝料使用寿命，提高嵌缝料密封效果，改善水泥路面嵌缝料的耐久性和行车舒适性具有非常重要的现实意义。(3)有益效果目前在我国水泥路面接缝的使用性能调查中，嵌缝料的损坏已非常严重，嵌缝料的失效将直接导致接缝的破坏，并将严重影响水泥路面的平整性、整体性、耐久性和行车舒适性，甚至影响到人们的生命财产安全。此外，嵌缝料的价格和性能差异较大，但现行的水泥混凝土路面设计及施工规范中对嵌缝料的选择缺少明确的规定，故选择合适的嵌缝料较为困难。本专利技术提供一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，通过对有机硅改性剂的掺量进行目标优化，从而预测出各因素影响下有机硅改性剂掺量的最佳取值范围，并利用宏观和微观的表征方法比较有机硅改性剂对沥青基嵌缝料性能的影响，从而使制备出的有机硅改性沥青基嵌缝料，更好地适应水泥路面的路用性能要求。对改善水泥路面嵌缝料的密封效果和耐久性，从根本上预防水泥路面过早出现病害，延长水泥路面使用寿命。具体实施方式本专利技术目的是提供一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，具体实施步骤如下：(1)打开真空干燥箱调节温度为150～160℃，将基质沥青放入其中脱水1小时待用，再将基质沥青加热至180℃，在沥青中逐渐加入一定量的有机硅改性剂，并不断用玻璃棒慢速搅拌20min，使改性剂和基质沥青混合均匀；(2)按照试验配方比例添加增粘剂、持续缓慢搅拌10分钟形成A组分，再将交联剂、催化剂、抗老化剂和分散剂按一定比例混合、搅拌均匀形成B组分，将其加入在持续搅拌的A组分，使用恒温磁力搅拌机持续缓慢搅拌10分钟，排除气泡；(3)采用高速剪切机在剪切速率为3000转/分钟下剪切40分钟，放在160℃的环境中发育30分钟，使有机硅改性剂在各稳定剂的综合作用下相互交联形成空间网格结构，待搅拌混合均匀后，在常温下静置24小时，固化后制得有机硅改性沥青基嵌缝料；(4)利用差示扫描量热仪、傅里本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：(1)打开真空干燥箱调节温度为150～160℃，将基质沥青放入其中脱水1小时待用，再将基质沥青加热至180℃，在沥青中逐渐加入一定量的有机硅改性剂，并不断用玻璃棒慢速搅拌20min，使改性剂和基质沥青混合均匀；(2)按照试验配方比例添加增粘剂、持续缓慢搅拌10分钟形成A组分，再将交联剂、催化剂、抗老化剂和分散剂按一定比例混合、搅拌均匀形成B组分，将其加入在持续搅拌的A组分，使用恒温磁力搅拌机持续缓慢搅拌10分钟，排除气泡；(3)采用高速剪切机在剪切速率为3000转/分钟下剪切40分钟，放在160℃的环境中发育30分钟，使有机硅改性剂在各稳定剂的综合作用下相互交联形成空间网格结构，待搅拌混合均匀后，在常温下静置24小时，固化后制得有机硅改性沥青基嵌缝料；(4)利用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱分析仪、场发射扫描电子显微镜和能谱仪表征有机硅改性沥青基嵌缝料相转变温度、热稳定性和相容性，分析有机硅改性剂对沥青基嵌缝料各项性能的影响；(5)对已制备的有机硅改性沥青基嵌缝料进行高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性能、弹性恢复和力学性能进行测试，分析有机硅改性剂及各种外加剂对沥青基嵌缝料路用性能的影响；(6)基于步骤(4)和(5)试验结果，评价所制备的有机硅改性沥青基嵌缝料是否满足《公路水泥混凝土路面接缝材料(JTT 203‑2014)》路用性能要求，对有机硅改性剂及各种外加剂掺量进行优化，确定有机硅改性剂及各种外加剂最佳掺量，完善水泥路面有机硅改性沥青基嵌缝料制备方法。...

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性沥青基水泥路面嵌缝料制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：(1)打开真空干燥箱调节温度为150～160℃，将基质沥青放入其中脱水1小时待用，再将基质沥青加热至180℃，在沥青中逐渐加入一定量的有机硅改性剂，并不断用玻璃棒慢速搅拌20min，使改性剂和基质沥青混合均匀；(2)按照试验配方比例添加增粘剂、持续缓慢搅拌10分钟形成A组分，再将交联剂、催化剂、抗老化剂和分散剂按一定比例混合、搅拌均匀形成B组分，将其加入在持续搅拌的A组分，使用恒温磁力搅拌机持续缓慢搅拌10分钟，排除气泡；(3)采用高速剪切机在剪切速率为3000转/分钟下剪切40分钟，放在160℃的环境中发育30分钟，使有机硅改性剂在各稳定剂的综合作用下相互交联形成空间网格结构，待搅拌混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，汪洋，刘方韬，袁峻，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32