道桥用聚合物改性沥青防水涂料的研制

1 概述
近年来。我国道路建设发展迅速,道路等级不断提高,桥梁构造物所占比例越来越大。桥梁作为道路的重要环节.其正常使用对道路的运行起着非常关键的作用。国内上世纪90年代初建设的道桥桥面铺装基本上不设防水层,投入使用不久,桥面沥青混凝土铺装层就出现严重的破损、开裂、坑槽、涌包等早期破坏现象,严重影响桥梁使用寿命和行车的舒适性、安全性[”。因此,做好桥面防水处理是保证和提高桥梁的耐久性、预防冻融破坏、钢筋腐蚀、碱集料反应,使桥面免遭破坏、延长使用寿命的必要措施。随着道桥防水技术研究的不断深入,我国颁布实施了道桥用防水材料的行业标准,对推动我国道桥用防水材料的技术升级、更新换代和健康发展发挥了重要作用,并为确保道桥工程质量提供了技术支持。

为满足道桥防水市场的需求,我公司根据JT/T535-2004 “路桥用水性沥青基防水涂料” 和JC/T975-2005“道桥用防水涂料”标准的要求.研发了WFT一306道桥用聚合物改性沥青防水涂料(以下简称WFT一306防水涂料),该涂料是以优质石油沥青为基料,采用多种高分子聚合物为改性剂,添加特别助剂经科学生产工艺制成的新型水性环保防水材料。该涂料无毒、无味、不污染环境,可在常温下进行冷施工,同时具有较好的耐热性、低温柔性、粘结性和抗剪切性,可防止渗水造成的结构破坏,延长公路桥梁的使用寿命。下面就该涂料的研究作一介绍。

2 配方、生产工艺与性能指标
2.1 主要原料及基本配方(见表1)
表1 W FT-306防水涂料的主要原料及基本配方

2.2 生产工艺
阳离子氯丁胶乳改性乳化沥青的生产采用二次热混合法.即阳离子氯丁胶乳经过两次热混合分散过程.其特点是分散性好、有较好的改性效果 。

2.2.1 工艺流程图(见图1)

2.2.2 生产操作过程
1)将石油沥青加入到搅拌罐A 中,慢慢升温到180℃ ,然后降温到160~170℃ ,加改性树脂,使其搅拌熔化.降温到120~130℃待用。
2)将改性胶乳、水、乳化剂、稳定剂、消泡剂,加入搅拌罐B中加热,充分搅拌均匀,调pH值达到工艺要求,于70~80℃保温待用。
3)将70~80℃的乳化液和120~130℃的沥青树脂液打入乳化罐C中进行搅拌乳化,得到初步改性沥青乳液。再经过胶体磨便得到微粒均细化、性能稳定的改性沥青乳液。
4)按配方计量要求。称取定量水注入分散罐D中。开动搅拌。加入各种助剂搅拌均匀,调pH值达到工艺要求;在高速分散状态下,加入硫化剂、复合增强剂、填料,加完后高速分散20~30 min;再将该浆料通过砂磨机,研磨到要求的细度(一遍或多遍)。该料称为复合增强浆料。
5)将制备好的改性沥青乳液加入涂料调配罐中,在搅拌状态下加入复合增强浆料。搅拌均匀后,加入消泡剂。低速搅拌均匀即为成品,最后过滤、包装。

2_3 物理力学性能(见表2)
表2 W FT-306防水涂料的物理力学性能

3 涂料性能的影响因素
3.1 生产工艺对涂料性能的影响
改性乳化沥青的制备工艺有三种:二次热混合法、一次热混合法、一次冷混合法。试验证明,三种制备工艺中二次热混合法效果最好。在同等原材料的条件下.一次冷混合法制备的改性乳化沥青涂料不稳定、易分层,其性能指标也较差;二次热混合法制备的改性乳化沥青涂料稳定性最好,其性能指标也最好。

3.2 胶乳的加入量对涂料性能的影响
胶乳是该涂料的主要成膜物质。其用量对涂膜的性能起决定性的作用。通过试验表明,在同等条件下,随着胶乳用量的增加。其低温性能、不透水性均得到提高:其加入量在30%~40%时。能满足标准要求。胶乳添加量对涂膜性能的影响见表3。
表3 胶乳添加量对涂膜性能的影响

3.3 增塑剂对涂料性能的影响(见表4)
从表4中可以看出。增塑剂对改性沥青的乳化、涂膜的低温性能、拉伸强度有很大的影响。试验表明,增塑剂用量为沥青量的5%~10%(质量分数)时,改性沥青的乳化性、涂膜的低温性能、拉伸强度均较好。
表4 增塑剂对低温柔性和拉伸强度的影响

3.4 硫化剂对涂料性能的影响
硫化剂的加入量虽少,但作用很大,能使涂膜的交联密度增加,提高涂膜的拉伸强度和耐热性。使涂膜的不透水性得到加强,但对涂膜的延伸率影响不大。硫化剂的加入量和加入工艺应特别注意,否则会造成涂料生产过程中发生交联而破乳。

3.5 复合增强剂对涂料性能的影响
复合增强剂可明显增强涂膜的拉伸强度和粘结强度。对比试验表明,不加复合增强剂涂膜拉伸强度为0.81 MPa,断裂伸长率为1 968%;加了复合增强剂涂膜拉伸强度为1.68 MPa,断裂伸长率为1 632%。由此说明,复合增强剂的加入可明显提高涂料的力学性能。同时,该复合增强剂具有透气性,可避免高温天气涂膜起鼓、起泡引起剥离而影响防水效果.

4 结论
以氯丁胶乳改性沥青乳液为基料,添加优质助剂和复合增强剂,可以制备涂料体系稳定、符合JC/T975-2005行业标准的道桥防水涂料。
试验证明,氯丁胶乳改性沥青采用二次热混合法制备工艺,改性效果最好:氯丁胶乳在涂料中的含量只有达到30%~40%时,涂料及涂膜性能才有理想的结果;硫化剂和复合增强剂的使用,使防水涂料的成膜效果更好,拉伸强度提高,不透水性好,延伸率高,适应桥梁结构变形的需要。

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