用于水泥公路的復合型防水密封填縫料的性能研究

王傅巍，壽崇琦，賈海燕，王德衛(wèi)，魏程程，王艷麗

(濟南大學 化學化工學院 ，山東 濟南 250022)

用于水泥公路的復合型防水密封填縫料的性能研究

王傅巍，壽崇琦，賈海燕，王德衛(wèi)，魏程程，王艷麗

(濟南大學 化學化工學院 ，山東 濟南 250022)

采用水性膠粘劑復合三元乙丙發(fā)泡橡膠條作為新型的水泥公路填縫材料，然后對其性能進行測試并與其它產(chǎn)品進行對比。結(jié)果表明，新型的復合型填縫材料在柔韌性、抗老化性等均可達到使用要求，并解決了聚氨酯類填縫材料無法帶水施工的缺陷，是一種性能優(yōu)良、綠色環(huán)保的填縫材料。

水性膠粘劑；三元乙丙發(fā)泡橡膠條；帶水施工

實踐證明，水泥路面填縫材料的好壞，是保證水泥混泥土路面長期正常使用一個重要因素[1]。好的填縫材料能起到水密、氣密作用，并具有彈性、粘結(jié)性及好的耐久性，能接受接縫處反復拉伸、壓縮而不被破壞，起到長期保護水泥路面接縫處不被破壞的作用。現(xiàn)有的水泥公路填縫材料[2]配方較為復雜，且很多填縫材料施工時需要現(xiàn)場加熱，施工既不方便也不安全，聚氨酯類[3]填縫材料施工時要求接縫中不能有水分的存在，這對施工的天氣提出了苛刻要求，延長了工期，降低了施工效率。新型復合填縫材料不僅具有粘結(jié)強度高、回彈性好、抗老化性好等優(yōu)點，而且可帶水作業(yè)，施工快速方便。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

乳化瀝青(工業(yè)級)；SBR膠乳(工業(yè)級)；EVA乳液(工業(yè)級)；硅丙乳液(工業(yè)級)；滑石粉(工業(yè)級)；十二烷基苯磺酸鈉(天津市廣成化學試劑有限公司)；羥丙基甲基纖維素(鄭州江東化工有限公司)；紫外線吸收劑(常州新策高分子材料有限公司)；防霉劑(冠志化工)；三元乙丙發(fā)泡橡膠條(上海道冠橡塑制品廠)。

1.2 主要儀器

高速攪拌機(上海微特電機有限公司)；電子萬能材料試驗機(美國Instron公司)；DX-170-40低溫試驗箱(天津港源儀器廠)。

1.3 復合型填縫材料的制備

復合型填縫材料由水性膠粘劑和三元乙丙發(fā)泡橡膠條組成。將乳化瀝青、SBR膠乳、EVA乳液、硅丙乳液、水、滑石粉、十二烷基苯磺酸鈉、羥丙基甲基纖維素、紫外線吸收劑、防霉劑依次加入到清潔干燥的鐵制容器中，調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速1000r/min，攪拌30min后即制得水性膠粘劑；將水性膠粘劑涂抹于三元乙丙發(fā)泡橡膠條與公路接縫的兩個界面處，涂抹厚度為0.5～1.5mm，即得到復合型防水密封填縫料。試驗中各原料份數(shù)見表1。

表1 各原料份數(shù)配比

1.4 試樣制備

(1)粘結(jié)強度性能測試試樣的制備：制備："8"字型水泥砂漿模塊，中間填縫材料寬為8mm，用于粘結(jié)性能測試(如圖1所示)，在標準固化條件下固化7d后測試其性能。

圖1 粘結(jié)性能測試“8”字型試樣

(2)剪切性能測試試樣的制備：用填縫材料粘結(jié)水泥砂漿模塊，制成剪切性能測試試樣(如圖2所示)，在標準固化條件下固化7d后測試其性能。

圖2 剪切性能測試試樣

1.5 測試方法

(1)力學性能測試：按GB/T528-2009在電子萬能材料試驗機上進行，粘結(jié)測試拉伸速度5mm/min；

(2)剪切性能測試：剪切疲勞試驗在疲勞試驗機上進行，振動頻率為90r/min，測試溫度為(23±2)℃；

(3)彈性恢復率測試：按JT/T 203-2014進行，實驗條件為：溫度(23±2)℃、相對濕度不大于85%；

(4)負溫抗裂性試驗：在低溫試驗箱中放置試樣(-40±2)℃*168h；

(5)耐高溫性試驗：在電熱恒溫箱中放置試樣(60±2)℃*168h；

(6)抗老化性能測試：老化試驗在ATLAS人工氣候加速老化試驗儀中進行，輻照波長為300～400nm，老化時間定為180h，溫度為(65±3)℃，噴水時間為(18±0.5)min，二次噴水之間的干燥間隔為(102±0.5)min；

2 結(jié)果與討論

2.1 剪切粘結(jié)性能測試

填縫材料首先與水泥混凝土接縫界面的粘結(jié)性能良好。剪切強度主要考察填縫材料的抗內(nèi)聚破壞能力，粘結(jié)強度則是考察填縫材料密封效果的必要因素。如果粘結(jié)強度不夠，填縫材料就會與水泥混凝土界面拖粘，發(fā)生開裂甚至脫落，從而失去密封保護作用[4]。

表2 幾種填縫材料性能測試結(jié)果

由表2測試結(jié)果可以看出，復合型填縫材料的粘結(jié)、剪切性能雖不及聚氨酯填縫材料，但相差不大，同樣可以完全達到使用的要求。這是因為水性膠粘劑在接觸到混凝土界面后破乳，形成較大的吸附力，這種吸附力把橡膠條與混凝土界面牢牢粘結(jié)在一起[5]。

2.2 物理性能測試

填縫材料在實際應用中，其使用壽命受到諸多因素的影響，如氣候變化、機械破壞、材料形變等。為了表征填縫材料的抗拉形變能力和耐高低溫度變化能力，分別對填縫材料進行了彈性恢復率和耐高低溫測試(測試結(jié)果見表3)。

表3 幾種填縫材料性能測試結(jié)果

由表3測試結(jié)果可以看出，復合型填縫材料的彈性恢復率性能和耐高低溫性能與聚氨酯和有機硅改性聚氨酯填縫材料的性能相差無幾。這是因為經(jīng)過發(fā)泡的三元乙丙膠條具有較高的伸縮性，水性膠粘劑具有較強的粘結(jié)性，牢固粘結(jié)了橡膠條與混凝土界面，因此復合型填縫材料具有較好的彈性恢復率。

2.3 抗老化性能測試

水泥路面填縫材料，經(jīng)受日曬雨淋和紫外照射，這會加速填縫材料的老化進程，導致材料本身和粘結(jié)界面破壞。將聚氨酯、有機硅改性聚氨酯、復合型填縫材料進行耐老化處理，進行性能測試(測試結(jié)果見表4)。

表4 幾種填縫材料性能測試結(jié)果

由表4測試結(jié)果可以看出，復合型填縫材料在老化前后的性能變化不大，保持率與聚氨酯和有機硅改性聚氨酯填縫材料的保持率相近，說明復合型填縫材料有較好的耐老化性能。因為三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的共聚物，其主鏈是由化學穩(wěn)定的飽和烴組成，只在側(cè)鏈中含有不飽和雙鍵，故其具有優(yōu)異的耐臭氧、耐熱、耐候等性能。水性膠粘劑中的硅丙乳液具有有機硅耐高溫、耐候性的特點，這也賦予了水性膠粘劑具有較好的耐老化性能。因此，復合型填縫材料具有較好的耐老化性能在情理之中。

3 結(jié)論

采用水性膠粘劑復合三元乙丙發(fā)泡橡膠條作為新型的水泥公路接縫材料，在保證了其各項性能都能達標正常使用的前提下，填縫材料本身及施工過程對環(huán)境幾乎沒有污染，綠色環(huán)保，使用安全，且復合型填縫材料突破了聚氨酯類填縫材料無法帶水施工的缺陷，降低了天氣原因給施工帶來的困擾。結(jié)果表明，復合型填縫材料是一種各方面性能比較優(yōu)異新型填縫材料。

[1] 李素格.水泥混泥土路面常見病害及修復技術(shù)[J].交通世界(建養(yǎng).機械)，2009(11)：108-109.

[2] 牛欣欣.水泥混凝土路面填縫材料的研究與應用[J].四川建材，2011(01)：104-105.

[3] 壽崇琦，婁 嵩，尚 盼，等.影響聚氨酯填縫料耐久性的外界因素研究[J].公路工程，2009(01)：154-158.

[4] 李曉飛.水泥混凝土路面填縫料的選用[J].黑龍江交通科技，2005(01)：33-34.

[5] 杜志偉.乳化瀝青在公路養(yǎng)護工程中的作用[J].交通世界， 2010(4):222-223.

(本文文獻格式：王傅巍，壽崇琦，賈海燕，等.用于水泥公路的復合型防水密封填縫料的性能研究[J].山東化工，2017，46(08)：53-54,57.)

The Performances of Composite Waterproofing Sealant Caulking Material into Cement Roads

WangFuwei，ShouChongqi，JiaHaiyan，WangDewei，WeiChengcheng，WangYanli

(Department of Chemistry and Chemical Engineering，University of Jinan；Jinan 250022， China)

The water-based adhesive composite EPDM rubber strip was used as the new type of cement road capping material, and then its performance was tested and compared with other products. The results show that the new type of composite caulking material can meet the requirements of flexibility and anti-aging, and it can solve the shortcomings of the construction of polyurethane-based caulking materials. It is an excellent and green material.

water-based adhesive；EPDM foam rubber strip；water construction

2017-02-26

王傅巍(1992—)，山東濟南人，碩士研究生 ，主要從事水泥公路密封材料的研究；通信作者：壽崇琦(1963—)，山東濟南人，教授，博士，主要從事公路化學建材的研究與應用。

U414

A

1008-021X(2017)08-0053-02