一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青及其制备方法以及桥面铺装结构技术

本申请涉及道路材料领域，具体公开了一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青及其制备方法以及桥面铺装结构，乳化沥青原料由包含水性乳液、丙烯酸酯单体、光引发剂、阴离子乳化沥青的原料制成；水性乳液是由丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺形成预聚体后、连接异氰酸酯、再封闭NCO基团制成，含碳碳双键的长链脂肪胺碳链长度≥10。路面结构包括防水粘结层和沥青混凝土铺装层；沥青混凝土铺装层由包括基质沥青、热塑性树脂、多链聚烯烃和特定级配集料的原料制成；特定级配集料是经过氨基硅烷偶联剂预处理过的石料。本申请的防水粘结层和路面结构具有良好的力学性能和粘结强度，而且施工过程中对环境的影响较小。而且施工过程中对环境的影响较小。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青及其制备方法以及桥面铺装结构


[0001]本申请涉及道路材料领域，更具体地说，它涉及一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青及其制备方法以及桥面铺装结构。

技术介绍

[0002]随着我国跨河、跨江、跨海大桥以及城市立交桥迅速增长，混凝土桥面的铺装耐久性越来越受到广泛关注。混凝土桥面沥青铺装结构一般由混凝土桥面板、防水粘结层、持力层、磨耗层以及铺装层之间的粘层组成的多层组合结构。桥面铺装部分是车轮荷载直接作用的区域，对车辆轮重的集中荷载起分布作用；并保护桥梁主体免受雨水、油渍侵蚀。
[0003]混凝土桥面沥青铺装结构设计时，由于沥青铺装层和混凝土桥面板的模量相差较大，两者形成复合结构受力时，层间会产生较大的剪应力，极易出现损伤，甚至脱离。因此，桥面板与铺装层之间的粘结极为重要，如果层间粘结强度降低，将导致沥青混合料面层承受较大剪应力，最终诱发铺装层推移、拥包、脱层等病害。当铺装层产生病害时，水分会通过裂缝渗入到桥面板内部结构，加快混凝土桥面板内部钢筋的锈蚀破坏，最后使得混凝土桥面整体结构承载力下降。
[0004]传统混凝土桥面铺装时，防水粘结层采用的是普通改性乳化沥青、水性环氧沥青或热沥青加碎石的方案。防水粘结层采用普通改性乳化沥青时，其抗剪性能不足；防水粘结层采用热沥青加碎石的方式时，施工工程中需要持续加热，沥青烟较大，对环境影响较大。防水粘结层采用水性环氧沥青时，其渗透能力不足，很难进入水泥桥面板的毛细孔结构中，防水粘结层的粘结强度不够，导致防水粘结层在夏季高温季节容易被水蒸气顶起。

技术实现思路

[0005]为了改善现有的防水粘结层存在力学性能差、粘结强度不足、施工对环境影响较大的问题，本申请提供一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青及其制备方法以及桥面铺装结构。
[0006]第一方面，本申请提供一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青，采用如下的技术方案：
[0007]一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青，原料由包含水性乳液、丙烯酸酯单体、光引发剂、阴离子乳化沥青的原料制成；所述水性乳液是由丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺形成预聚体后、连接异氰酸酯、再封闭NCO基团后得到的水性封闭型快干乳液，所述含碳碳双键的长链脂肪胺碳链长度≥10。
[0008]通过采取上述技术方案，本申请制备得到的乳化沥青，除了可以依靠水分的蒸发而成膜，而且由于丙烯酸单体的使用，其在光照条件下也可以发生固化反应；不仅减少了对环境的影响，而且减少了防水粘结层固化所需要的时间，有效改善传统水性乳液固化速率受环境湿度和膜厚的影响的问题；另外本申请结合水分蒸发固化和光固化，固化效果更为
剧烈，粘结强度更高。同时，本申请预先制备水性封闭型快干乳液，然后和丙烯酸单体以及阴离子乳化沥青混合，相比于单纯的丙烯酸单体固化，其固化速率更快；且本申请的乳化沥青粘度小，具有良好的渗透性。阴离子乳化沥青的加入还可以提高防水粘结层和铺装层的性能匹配性。
[0009]另外，对于水性封闭型快干乳液而言，本申请引入了含碳碳双键的长链脂肪胺，一方面含碳碳双键的长链脂肪胺可以和丙烯酸以及甲基丙烯酸形成丙烯酸预聚体，使得后续和丙烯酸单体配合，改善小分子丙烯酸单体容易挥发、无序聚合、强度差等问题。另外一方面，含碳碳双键的长链脂肪胺作用的长碳链不仅可以有效提升水性乳液、丙烯酸酯单体、光引发剂、阴离子乳化沥青间的相容性及稳定性，减少离析现象的发生，提到防水粘结层的抗剪性等力学性能。除此之外，形成稳定的丙烯酸预聚体后，含碳碳双键的长链脂肪胺可以稳定地提供活泼氢，使得异氰酸酯可以顺利连接到丙烯酸预聚体上；对于带有封闭的NCO基团的乳化沥青而言，在受到摊铺过程中热沥青混合料的温度刺激后NCO解封，重新具备活性，为防水粘结层和铺装层之间提供化学键合的基础，大幅提升铺装层与粘层间的粘接强度。并且含碳碳双键的长链脂肪胺在和异氰酸酯反应连接后可以形成聚脲，可以提高防水粘结层的强度和韧性。
[0010]从而本申请多方面配合，其制备的乳化沥青具有良好的力学性能、粘结强度，而且固化效率块，不会对环境有过多影响。
[0011]进一步地，所述丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺的摩尔比为1:1:0.1。
[0012]进一步地，所述含碳碳双键的长碳链脂肪胺包括N
‑
油基
‑
1,3
‑
丙撑二胺、N
‑
牛脂基
‑
1,3
‑
丙撑二胺中的一种。
[0013]进一步地，所述水性封闭型快干乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺，在催化剂作用下，100
‑
120℃反应3
‑
5小时，得到丙烯酸预聚体；所述催化剂用量为丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺总质量的1
‑
2％；
[0015](2)降温至60
‑
70℃，氮气氛围下，加入异氰酸酯，恒温反应2
‑
3小时；所述异氰酸酯为TDI、MDI、PAPI中的至少一种；投料时，n(NCO)/n(OH)＝2
‑
3；
[0016](3)降温至0
‑
5℃，氮气氛围下，加入封闭剂，恒温反应1
‑
2小时；所述封闭剂为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，所述亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的摩尔比值为0.2
‑
0.3；所述封闭剂的用量为丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺以及异氰酸酯总质量的3
‑
4％；
[0017](4)加入乳化剂，混合得到水性封闭型快干乳液。
[0018]通过采取上述技术方案，丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺在上述条件下，可以形成稳定的丙烯酸预聚体，为后续的异氰酸酯连接和有序、高效的光固化做准备。步骤(2)中，异氰酸酯中的NCO基团可以稳定地和含碳碳双键的长链脂肪胺上的活泼氢反应，使得异氰酸酯连接到丙烯酸预聚体上的同时也形成聚脲。亚硫酸钠及亚硫酸氢钠可以有效对NCO进行封闭，便于后续水性乳液的制备，高温下NCO会发生解封，重新具备活性，可与铺装层热沥青及石料中活性基团发生化学反应，提升粘接强度。
[0019]进一步地，所述催化剂为N
‑
N二甲基苯胺或N
‑
N对甲基苯胺。
[0020]进一步地，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，如AEO
‑
9，AEO
‑
7等，用量为丙烯酸、甲
基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺以及异氰酸酯总质量的3
‑
7％。
[0021]进一步地，所述丙烯酸单体包括季戊四醇三丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
[0022]通过采取上述技术方案，本申请将丙烯酸单体优选为季戊四醇三丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青，其特征在于：原料由包含水性乳液、丙烯酸酯单体、光引发剂、阴离子乳化沥青的原料制成；所述水性乳液是由丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺形成预聚体后、连接异氰酸酯、再封闭NCO基团后得到的水性封闭型快干乳液，所述含碳碳双键的长链脂肪胺碳链长度≥10。2.根据权利要求1所述的一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青，其特征在于：所述丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺的摩尔比为1:(0.8
‑
1.2):(0.1
‑
0.2)。3.根据权利要求1所述的一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青，其特征在于：所述含碳碳双键的长碳链脂肪胺包括N
‑
油基
‑
1,3
‑
丙撑二胺、N
‑
牛脂基
‑
1,3
‑
丙撑二胺中的一种。4.根据权利要求1所述的一种混凝土桥面铺装防水粘结层用乳化沥青，其特征在于：所述水性封闭型快干乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)将丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺，在催化剂作用下，100
‑
120℃反应3
‑
5小时，得到丙烯酸预聚体；所述催化剂用量为丙烯酸、甲基丙烯酸和含碳碳双键的长链脂肪胺总质量的1
‑
2％；(2)降温至60
‑
70℃，氮气氛围下，加入异氰酸酯，恒温反应2
‑
3小时；投料时，n(NCO)/n(OH)＝2
‑3；
(3)降温至0
‑
5℃，氮气氛围下，加入封闭剂，恒温反应1
‑
2小时；所述封闭剂为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，所述亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的摩尔比值为0.2
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【专利技术属性】
技术研发人员：王小虎，臧冬冬，孙晋伟，顾临皓，余嫚，
申请(专利权)人：江苏创为交通科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：