路桥专用防水涂料的研制

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1、一、课题的由来    随着我国改革开放的不断深入，全国各地交通设施迅猛发展，近二十多年来，北京、上海、天津、广州等大中城市相继修建了一大批城市大跨径桥梁、高架桥、立架桥等城市桥梁，高速公路、一级公路等高等级公路更是每年以上万公里的速度增加。由于城市道路和桥梁的大量兴建，人们对城市道路、桥梁、结构防水技术研究的课题提到了议事日程上来。    国外发达国家，例如美国、日本、西欧诸国对桥梁均设置专门的防水层。从桥梁结构类型、面层材料、防水技术、防水方法、使用性能、维修费用等方面都作了详细的规定。    我国最

2、初的桥梁结构防水一般采用路桥柔性材料铺装系统，所采用的防水材料和施工做法，主要参照建筑防水工程做法，主要品种是SBS或APP（APAO）改性沥青防水卷材或建筑防水涂料，如聚氨酯防水涂料、JS复合防水涂料等，尚未有专用的路桥防水材料，也未形成一套适合于路桥防水材料的试验方法和性能指标。    由于不少桥梁不做防水或采用的防水材料不当造成桥梁出现渗水，使钢筋锈蚀，铺装层剥落，碱骨料反应，由钢筋锈蚀面引起的混凝土膨胀等严重损坏问题，严重影响了桥梁的坚固性和使用寿命，行车的舒适性和安全性。    桥梁防水主要存

3、在着三个问题，一是结构设计问题，主要是铺装设计不合理和受力薄弱环节未做防水，二是缺少路桥专用防水材料，三是防水施工质量尚未过关没有专门的路桥防水施工规范与验收标准。    随着我国高速公路和城市桥梁建设的飞速发展，解决好道路桥梁的防水问题已到了刻不容缓的地步，苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司与苏州市泛力德路桥防水材料有限公司决定研究开发性能优良的路桥防水涂料。二、聚合物改性乳化沥青    由于路桥防水涂料有其特殊的性能要求，防水层涂膜平均厚度在1.2mm~2mm时能适应路桥反复动荷载抗压的要求，当

4、混凝土路桥板开裂≤2mm时防水涂膜变形量满足不拉裂的需要以保证防水要求。同时防水层应有良好的耐久性，使用年限应在10年以上，使用环境温度-15℃~90℃，在经受沥青混凝土摊铺温度150℃的冲击不影响防水层的使用性能。    过去我国路桥防水层的施工较多使用APP改性沥青防水卷材，主要是APP防水卷材抗拉强度较大，也能耐150℃高温，但由于防水卷材施工繁锁，施工不当会造成铺装层分层脱壳，目前已很少采用。虽然国内已有大桥涂料生产，但由于其是溶剂型涂料，易燃、有毒，施工速度慢，因而具有很大的局限性。乳化沥青是

5、一种水性涂料，无毒环保，可用喷涂施工，施工速度快。在普通公路的施工与修复中已广泛采用，但其耐温、耐候性能差，难以达到高等级公路与桥梁对防水层的要求。因而用高聚物对乳化沥青进行改性，使其成为一种路桥专用的防水涂料。三、乳化沥青与改性剂的确定    乳化沥青以沥青为分散相，水为速续相，依靠乳化剂的电荷而形成稳定的乳化液。根据乳化剂的类型，可分为阴离子、阳离子、非离子、粘土稳定等四种乳化沥青。阳离子乳化沥青，其带有阳离子电荷，骨料带有阴离子电荷当与骨料表面接触时，由于异性相吸的作用，使沥青微粒吸收在骨料的表面

6、上，两者在有水膜的情况下，仍可以吸附结合，因而在阴湿或低温季节（5℃以上）阳离子沥青乳液仍可以施工，而不影响质量。由于阳离子乳化沥青可以增强与骨料表面粘附力，提高路面的早期强度和抗渗能力。因而我们选择了阳离子乳化沥青。    沥青改性剂通常规有SBS、APP（APAO）和橡胶类通过大量的实验室试验我们发现SBS、APP（APAO）虽然具有优越的改性性能如SBS能使沥青低温柔性达到-25℃以上，APP能使沥青耐高温性能达到150℃以上。但SBS、APP（APAO）难以制备胶乳，乳化效果较差，故不适合作为乳

7、化沥青的改性剂。橡胶材料是一种有机高分子弹性化合物，它在很广的温度范围（-50℃~150℃）内具有极为优越的弹性，同时橡胶材料不具有良好的抗裂性，耐久性和不透水的特点。    橡胶胶乳材料是高聚物粒子分散在水介质中所形成的具有一定稳定性的胶体分散体系，它在干燥未硫化的状态下具有较大的伸长率，并在除去外力后能迅速恢复原状。    橡胶胶乳改性乳化沥青在高温时有良好的稳定性，在低温下仍有一定的柔性，其针入度降低，软化点上升，脆点下降，韧性和粘附性提高。    橡胶胶乳按其来源可分为天然胶乳、合成胶乳、人造胶

8、乳以及再生胶乳四大类，但可用于改性乳化沥青的胶乳并不多，通过大量的实验室试验，综合其性能价格比及资源来源，我们选择了氯丁橡胶胶乳与丁苯橡胶胶乳。    现将氯丁胶乳与丁苯橡胶胶乳分别介绍如下：氯丁胶乳是由氯丁二烯乳液聚合而制得，它是最早生产的一种合成胶乳。氯丁胶乳按用途可分为通用型和特种型两大类，共有30多个品种。氯丁胶具有极好的综合性能，主要表现在，具有较强的粘合能力、较好的成膜性、较高的强度、同时还有良好的耐油、耐燃、耐溶剂、耐热及耐老