本發(fā)明涉及一種改性瀝青防水卷材及其制備方法，具體涉及一種道橋用高聚物改性瀝青防水卷材及其制備方法。
背景技術(shù)：
為了延長道路和橋梁的使用壽命，減少維修次數(shù)，在道橋上做上防水層是十分必要的。國內(nèi)從上世紀(jì)末開始，市政的道路橋梁防水工程開始選擇專用的道橋改性瀝青卷材，其一系列的優(yōu)點(diǎn)使得路橋的使用壽命得到一定的改善。但是目前市面上的道橋?qū)Ｓ梅浪聿娜源嬖谠S多的不足，例如用于澆注式瀝青混凝土混合料鋪裝所用的APPII型改性瀝青防水卷材要求耐熱度達(dá)160℃，需承受攤鋪熱瀝青混凝土?xí)r高溫下的碾壓施工，避免路面因高溫軟化引起的車轍變形病害，但是當(dāng)前市面上的產(chǎn)品都很難達(dá)到這一要求。而且多數(shù)產(chǎn)品耐高溫達(dá)到后，其低溫條件下的柔性卻又不足了，在寒冷的條件下會(huì)產(chǎn)生低溫裂紋的病害。在建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T974-2005要求道橋APPII低溫柔性的指標(biāo)也僅僅是-10℃，已很難滿足實(shí)際需要。再者改性瀝青防水卷材一般在高溫性能好的同時(shí)，其施工出油性勢必會(huì)較差，工地施工進(jìn)度較慢。因此，如何有效地解決以上問題顯得尤為重要。
理想中的道橋用改性瀝青防水卷材技術(shù)要求是在鋪設(shè)過程中，瀝青卷材必須要能承受其高達(dá)160℃以上的熱瀝青高溫而不損壞，同時(shí)道路橋梁經(jīng)常有數(shù)噸重的車輛碾過，要求瀝青卷材與基層粘結(jié)牢固，耐穿刺、抗硌破性好，也要必須有一定的抗低溫裂紋的能力。而且期望道橋用改性瀝青防水卷材應(yīng)具有較好的施工性能，以便解決施工進(jìn)度慢的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種道橋用高聚物改性瀝青防水卷材及其制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種道橋用高聚物改性瀝青防水卷材，由胎基層(1)，胎基層(1)上下表面分別粘接改性瀝青涂蓋層(2)和(3)，改性瀝青涂蓋層(2)上表面覆有隔離層(4)，改性瀝青涂蓋層(3)下表面覆有隔離層(5)制成；其中，所述改性瀝青涂蓋層由以下質(zhì)量百分比的原料組成，38～44％90#瀝青、11～17％200#瀝青、5～8％聚丙烯、1～3％SBS、4～6％APAO、2～3％高溫改性劑、15～17％改性粉和10～15％填料。
進(jìn)一步，所述胎基層采用薄型250g/m2的長纖聚酯無紡布，其厚度比市面上同克重的普通長纖聚酯無紡布薄約0.3mm，可有效保證卷材下表面瀝青涂蓋層厚度的實(shí)現(xiàn)；所述隔離層(4)采用30～60目細(xì)砂，所述隔離層(5)采用PE膜或者30～60目細(xì)砂。
進(jìn)一步，所述90#瀝青為重交道路石油瀝青，所述200#瀝青為液態(tài)石油瀝青，所述聚丙烯為等規(guī)IPP，所述SBS(中文名稱為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)為嵌段比為30/70的星型SBS，所述APAO為非晶態(tài)α-烯烴共聚物，融熔指數(shù)0.3～1.0g/10min；所述高溫改性劑是以煤制石油的副產(chǎn)物重芳烴為原料，經(jīng)高溫聚合反應(yīng)而得，再經(jīng)烘干磨碎至120目的粉末，所述改性粉為輪胎橡膠經(jīng)研磨成60目的粉末，所述填料為180～200目的重質(zhì)碳酸鈣。
進(jìn)一步，所述改性瀝青涂蓋層的制備是按配比依次打入90#瀝青、200#瀝青，升溫至150～170℃，然后在150～170℃時(shí)加入聚丙烯、SBS，溶脹1～2h，接著用膠體磨研磨1～2h，升溫達(dá)190～195℃，然后加入APAO攪拌20～40min，接著加入高溫改性劑，繼續(xù)用膠體磨研磨20～40min，溫度控制在185～190℃，最后加入改性粉和填料，高速攪拌60～90min，即成。
本發(fā)明進(jìn)一步解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種道橋用高聚物改性瀝青防水卷材的制備方法，將胎基開卷、胎基烘干、胎基預(yù)浸漬改性瀝青、上下涂覆改性瀝青涂蓋料、冷卻、覆隔離材料、牽引定型、卷氈包裝，其中，所述胎基烘干溫度為180～200℃；預(yù)浸漬溫度為180～200℃；涂蓋料溫度為180～190℃；冷卻溫度為30～40℃，車速為20～30m/min。
本發(fā)明道橋用高聚物改性瀝青防水卷材可在自動(dòng)化卷材生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)，該生產(chǎn)線包括卷材成型聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線、改性瀝青層的制備、導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)以及環(huán)保系統(tǒng)的設(shè)備，本發(fā)明生產(chǎn)過程主要包括改性瀝青的制備和卷材成型兩大工序。
本發(fā)明道橋用高聚物改性瀝青防水卷材以薄型長纖聚酯氈為胎基，保證了卷材下表面厚度遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)，很好的解決了施工性能差的現(xiàn)象，以90#重交道路瀝青和200#液態(tài)石油瀝青作為基質(zhì)瀝青，以SBS為改性劑改善低溫柔性，以APAO和高溫改性劑增強(qiáng)高溫性能，并添加提高耐疲勞、抗剪切性能的其它填料配制而成的高聚物改性瀝青為涂蓋材料，以細(xì)砂和PE膜作表面隔離材料所制成的可以卷曲的片狀防水材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的防水卷材具有以下技術(shù)效果：
(1)耐高溫性能好，比標(biāo)準(zhǔn)要求整整高了5℃，能最大限度的適應(yīng)瀝青混凝土高溫鋪設(shè)要求，保證高熱瀝青混凝土攤鋪或澆注時(shí)防水層不被破壞，而且具有較高的高溫抗剪能力，較好的適應(yīng)了攤鋪瀝青混凝土?xí)r的行車要求。同時(shí)，抗低溫裂紋能力強(qiáng)，比標(biāo)準(zhǔn)低溫低6℃以上。
(2)韌性大，拉力及延伸率余量比標(biāo)準(zhǔn)至少提高了10％以上，對瀝青混凝土具有背襯加強(qiáng)的功能，能夠有效的阻止瀝青混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，提高瀝青混凝土路面的使用壽命。
(3)抗老化性能好，衰減小，保證了較長的防水壽命。
(4)具有高強(qiáng)度和高硬度，中間夾有長纖聚酯無紡布，同時(shí)具有最小3.5mm的厚度，賦予卷材耐硌傷、抗刺穿、抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能承受施工中設(shè)備裸碾和砂石的穿刺。
(5)尺寸穩(wěn)定性，這一性能對保證卷材防水層在高溫和低溫反復(fù)變化時(shí)尺寸穩(wěn)定。
(6)整體性好，胎基涂油前經(jīng)過預(yù)浸，保證胎體與涂蓋料完美結(jié)合，不起泡分層，不透水性好。
(7)具有良好的施工性，本發(fā)明卷材胎基采用的是薄型250g/m2的長纖聚酯無紡布，其厚度薄，保證了卷材下表面厚度遠(yuǎn)＞1.5mm，鋪設(shè)到防水基層上粘結(jié)牢固，在應(yīng)力作用下不會(huì)剝離。
(8)應(yīng)用性能極好，50℃剪切強(qiáng)度、50℃粘結(jié)強(qiáng)度、熱碾壓后抗?jié)B性、接縫變形能力都遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)要求。可完全滿足澆注式瀝青混凝土混合料的鋪裝，以及道橋高強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)荷載作用環(huán)境下的防水要求。綜上，本發(fā)明之道橋用高聚物改性瀝青防水卷材為道橋APP II型改性瀝青防水卷材，具有耐高溫、抗低溫裂紋能力強(qiáng)、抗老化能力強(qiáng)，接縫變形能力強(qiáng)，且提供了更高標(biāo)準(zhǔn)的防水功能，在耐水性、抗?jié)B性、耐高低溫性、粘結(jié)性等方面具有比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求更加優(yōu)異的性能，同時(shí)改善了道路橋梁用防水卷材的施工性能。主要用于澆注式瀝青混凝土混合料的鋪裝，是專門為市政交通建設(shè)的道路和橋梁工程防水面設(shè)計(jì)的。
附圖說明
圖1為本發(fā)明高聚物改性瀝青防水卷材的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為改性瀝青預(yù)浸后的長纖聚酯胎基層，2、3為改性瀝青涂蓋層，4、5為上下表面的隔離層(上表面為細(xì)砂，下表面為細(xì)砂或者PE膜)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。下述實(shí)施例中使用的各原料均為市售產(chǎn)品，其中：90#瀝青和200#瀝青皆為中石油江蘇燃料瀝青有限責(zé)任公司產(chǎn)品；SBS合成橡膠為岳陽巴陵石化的SBS4402-1；聚丙烯為山東慶云德馨等規(guī)IPP；APAO為遼陽遼化奇達(dá)公司生產(chǎn)；高溫改性劑為河北潤儲(chǔ)公司提供。
實(shí)施例1
1、改性瀝青的配方
2600kg 90#瀝青、1000kg 200#瀝青、425kg IPP、80kg SBS、350kg APAO、300kg高溫改性劑、1100kg改性粉、900kg重鈣。
2、改性瀝青的制備
(1)按配比依次打入2600kg 90#瀝青、1000kg 200#瀝青，升溫至150～170℃。
(2)在150～170℃時(shí)加入425kg IPP、80kg SBS溶脹1～2h。
(3)用膠體磨研磨1～2h，升溫達(dá)190～195℃。
(4)加入350kg APA0攪拌30min。
(5)加入300kg高溫改性劑，繼續(xù)用膠體磨研磨30min。
(6)加入1100kg改性粉、900kg重鈣，高速攪拌60～90min。
(7)檢測，合格后打入儲(chǔ)罐準(zhǔn)備上線生產(chǎn)。
3、道橋用高聚物改性瀝青防水卷材
包括胎基層1，胎基層1雙面粘接改性瀝青涂蓋料2和3，改性瀝青層2上覆有細(xì)砂4，改性瀝青層3上覆有PE膜5。其中，胎基層1為薄型250g/m2的長纖聚酯無紡布，由天鼎豐非制造布有限公司生產(chǎn)。隔離層4為30～60目細(xì)砂，隔離層5為可降解PE膜。如圖1所示。
道橋用高聚物改性瀝青防水卷材在美國阿迪公司的自動(dòng)化卷材生產(chǎn)線上生產(chǎn)。生產(chǎn)過程依次包括為：胎基層開卷、胎基層烘干、胎基層浸漬改性瀝青、雙面涂覆改性瀝青層、覆隔離材料、牽引壓實(shí)、冷卻定型、卷材。其中，烘干溫度控制在180℃，浸漬溫度為190℃，改性瀝青涂覆溫度為190℃，冷卻溫度為35℃，生產(chǎn)線的車速為28m/min。道橋改性瀝青防水卷材的厚度為3.5mm。
實(shí)施例2
1、改性瀝青的配方
2650kg 90#瀝青、950kg 200#瀝青、425kg IPP、70kg SBS、340kg APAO、250kg高溫改性劑、1050kg改性粉、900kg重鈣。
2、道橋用改性瀝青的制備
(1)按配比依次打入2650kg90#瀝青、950kg200#瀝青，升溫至150～170℃。
(2)溫度在150～170℃時(shí)加入425kg IPP、70kg SBS溶脹1～2h。
(3)用膠體磨研磨1～2h，升溫達(dá)190～195℃。
(4)加入340kg APAO攪拌30min。
(5)加入250kg高溫改性劑，繼續(xù)用膠體磨研磨30min。
(6)加入1050kg改性粉、900kg重鈣，高速攪拌60～90min。
(7)檢測，合格后打入儲(chǔ)罐準(zhǔn)備上線生產(chǎn)。
3、道橋用高聚物改性瀝青防水卷材
由以上改性瀝青制成的防水卷材結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，包括胎基層1，胎基層1雙面粘接改性瀝青涂蓋料2和3，改性瀝青層2上覆有細(xì)砂4，改性瀝青層3上覆有PE膜5。
以上改性瀝青防水卷材的生產(chǎn)過程同實(shí)施例1。工藝參數(shù)為：烘干溫度控制在180℃，浸漬溫度為190℃，改性瀝青涂覆溫度為190℃，冷卻溫度為35℃，生產(chǎn)線的車速為28m/min。道橋改性瀝青防水卷材的厚度為3.5mm。
實(shí)施例3
1、改性瀝青的配方
2900kg 90#瀝青、950kg 200#瀝青、425kg IPP、100kg SBS、350kg APAO、200kg高溫改性劑、1100kg改性粉、1000kg重鈣。
2、道橋用改性瀝青的制備
(1)按配比依次打入2900kg 90#瀝青、950kg 200#瀝青，升溫至150～170℃。
(2)在150～170℃時(shí)加入425kg IPP、100kg SBS溶脹1～2h。
(3)用膠體磨研磨1～2h，升溫達(dá)190～195℃。
(4)加入350kg APAO攪拌30min。
(5)加入200kg高溫改性劑，繼續(xù)用膠體磨研磨30min。
(6)加入1100kg改性粉、1000kg重鈣，高速攪拌60～90min。
(7)檢測，合格后打入儲(chǔ)罐準(zhǔn)備上線生產(chǎn)。
3、道橋用高聚物改性瀝青防水卷材
由以上改性瀝青制成的防水卷材結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，包括經(jīng)預(yù)浸的長纖聚酯胎基層1，胎基層1雙面粘接改性瀝青涂蓋料2和4，改性瀝青層2上覆有細(xì)砂，改性瀝青層3上覆有PE膜。
以上改性瀝青防水卷材的生產(chǎn)過程同實(shí)施例1。工藝參數(shù)為：烘干溫度控制在180℃，浸漬溫度為190℃，改性瀝青涂覆溫度為190℃，冷卻溫度為35℃，生產(chǎn)線的車速為28m/min。道橋改性瀝青防水卷材的厚度為3.5mm。
評(píng)價(jià)道橋用高聚物改性瀝青防水卷材：
1、對實(shí)施例1-3的防水卷材進(jìn)行通用性能測試，結(jié)果見表2。
表2-實(shí)施例1-3的防水卷材通用性能測試結(jié)果
由表2可知，實(shí)施例1-3的道橋用防水卷材的各項(xiàng)通用性能均符合質(zhì)量指標(biāo)，各項(xiàng)性能優(yōu)異。
2、防水卷材的應(yīng)用性能。
為了進(jìn)一步考察本發(fā)明防水卷材及其防水材料的應(yīng)用可靠性和耐久性，進(jìn)行了應(yīng)用性能的試驗(yàn)，包括50℃剪切強(qiáng)度、50℃粘結(jié)強(qiáng)度、熱碾壓后抗?jié)B性和接縫變形能力。
1、50℃剪切強(qiáng)度測試方法
取按JC/T974-2005中5.16要求制備的類型3試件四個(gè)，將試件在50℃士2℃放置4h，然后取出將試件，立即放入壓力試驗(yàn)機(jī)，注意使卷材的縱向與水平剪切力的方向平行，試驗(yàn)機(jī)速度為10mm/min。開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)開始試驗(yàn)與取出試件的間隔不超過5s，記錄試驗(yàn)過程的最大力及滑移位置。計(jì)算剪切強(qiáng)度，取平均值。
2、50℃粘結(jié)強(qiáng)度測試方法
取按JC/T974-2005中5.16要求制備的類型3試件四個(gè)，將試件的上、下兩面(一面為水泥混凝土、一面為瀝青混凝土)清潔干凈、平整。用高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂膠粘劑將粘結(jié)夾具粘在試件的兩面，然后放置在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下24h。將試件在50℃±2℃放置4h，然后取出，將粘結(jié)有夾具的試件裝入拉力試驗(yàn)機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)拉力垂直作用于試件，調(diào)整拉伸速度為10mm/min，開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)拉伸至粘結(jié)破壞。開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)開始試驗(yàn)與取出試件時(shí)的間隔不超過5s。記錄粘結(jié)破壞時(shí)的荷載和破壞位置，測量粘結(jié)面的面積，精確到1mm2。計(jì)算粘結(jié)強(qiáng)度，取平均值。
3、熱碾壓后杭滲性測試方法
取按JC/T974-2005中5.16要求制備的類型3試件三個(gè)，將防水卷材的上、下兩面不與基層粘結(jié)，每面用約120g防粘紙和一張報(bào)紙隔開。試件制備好后趁熱將上下兩面的水泥混凝土和瀝青混凝土小心移除，取出中間的防水卷材。然后將試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件放置4h，用不透水儀進(jìn)行試驗(yàn)。將試件放入不透水儀，開始試驗(yàn)，升壓到0.1MPa，保持30min。記錄每個(gè)試件表面有無水跡，壓力是否保持0.1MPa。
4、接縫變形能力測試方法
按JC/T974-2005中5.20的試驗(yàn)方法，試件安裝在變形試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)進(jìn)行10000次循環(huán)，若防水系統(tǒng)完全破壞則停止試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)次數(shù)。若循環(huán)10000次后防水系統(tǒng)沒有破壞，則記錄觀察到的現(xiàn)象，報(bào)告為無破壞。
采用以上方法對實(shí)施例1-3的防水卷材進(jìn)行的應(yīng)用性能測試，其試驗(yàn)結(jié)果見表3。
表3-實(shí)施例1-3的防水卷材應(yīng)用性能測試結(jié)果
綜上，從本發(fā)明防水卷材的通用性能和應(yīng)用性能來看，本發(fā)明防水卷材具有高標(biāo)準(zhǔn)的防水功能，具有較強(qiáng)的耐高溫性能、抗低溫裂紋能力、抗老化能力、接縫變形能力。在耐水性、抗?jié)B性、耐高低溫性、粘結(jié)性等方面具有比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求更加優(yōu)異的性能，完全滿足澆注式瀝青混凝土混合料的鋪裝，以及道橋高強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)荷載作用環(huán)境下的防水要求。