專利名稱：一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于道路建筑材料與工程領(lǐng)域，具體涉及ー種橋面無縫伸縮縫材料及其制備。
背景技術(shù)：
伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，其主要作用是適應(yīng)由于溫度與濕度變化、混凝土收縮和徐變，橋梁墩臺的沉降和梁端轉(zhuǎn)動等引起的變形，并保證橋面平順、行車舒適。與其他類型橋面無縫伸縮縫相比而言，無縫伸縮縫能夠給混凝土橋梁結(jié)構(gòu)提供一個完好的表面，抵擋水或有害成分對結(jié)構(gòu)的破壞，并且能夠適應(yīng)溫度引起的收縮，具有良好 的整體性、耐久性、防排水性能，易于養(yǎng)護與維修，低噪音等優(yōu)點，而被國內(nèi)外廣泛的應(yīng)用。橋面無縫伸縮縫的服役性能好壞的關(guān)鍵在于混合料性能的優(yōu)劣，而混合料的性能則是由特種浙青膠結(jié)料和骨料共同構(gòu)成的。低溫開裂、高溫推移、與原有路面結(jié)構(gòu)粘結(jié)不足是無縫伸縮縫材料典型的病害。國內(nèi)已自主研發(fā)了ー些伸縮縫材料，但與國外進ロ材料相比，實際使用效果不理想，因此國內(nèi)的無縫伸縮縫材料市場更依賴于進ロ產(chǎn)品。當(dāng)前，無縫伸縮縫材料面臨的技術(shù)難題是伸縮量小，僅適用于小跨度橋梁，使用范圍受限。此外，在高寒區(qū)極端低溫條件下，無縫伸縮縫材料適應(yīng)性差，需要在材料低溫性能和伸縮量上有更大的突破。浙青類材料是無縫伸縮縫常用的膠結(jié)材料，但其面臨的主要難題是低溫脆性和高溫穩(wěn)定性不足，須對其進行高度改性以便獲得性能優(yōu)異的弾性體材料，而當(dāng)前普遍使用的道路石油浙青都難以達到要求。由于無縫伸縮縫填充材料富含浙青材料，其低溫延伸變形和高溫交通承載能力均依賴于浙青膠結(jié)料的性能，這對浙青材料的低溫與高溫兼容性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的無縫伸縮縫的填充材料主要由浙青膠結(jié)料和石料組成。與膠結(jié)料相比，石料是剛性材料，其只起到填充物的作用，并不參與填充材料的整體變形，此外，石料所用比例相對于浙青膠結(jié)料高，這使得無縫伸縮裝置的伸縮量完全依賴于膠結(jié)料的性能。為了制備具有大伸縮量的無縫伸縮縫材料，需突破現(xiàn)有填充材料在組成上的局限，重點解決填充材料不參與變形能難題，使各材料組成協(xié)同變形，以適應(yīng)橋梁復(fù)雜變形。我國交通和環(huán)境條件惡劣，無縫伸縮縫材料在高溫下易出現(xiàn)車轍，粘結(jié)劑富余造成流淌，在低溫下出現(xiàn)開裂、與原有路面粘結(jié)失效等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料及其制備方法，該方法制備的橋面無縫伸縮縫材料具有良好的高溫穩(wěn)定性和優(yōu)越的低溫抗裂性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，它由1#礦料、2#礦料、橡膠顆粒、礦粉填料和膠結(jié)料制備而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為d#礦料60. 0% 70. 0%、2#礦料4. 0% 14. 0%、橡膠顆粒4. 0% 8. 5%、礦粉填料4. 0% 7. 0%、膠結(jié)料9. 0% 17. 5% ；
其中，1#礦料的粒徑為4. 75mm 9. 5mm (不含4. 75mm,即1#礦料的粒徑> 4. 75mm且^ 9. 5mm), 2#礦料的粒徑< 4. 75mm,橡膠顆粒的粒徑< 4. 75mm (為0. 3mm 4. 75mm)；
所述的膠結(jié)料的各組分及其質(zhì)量百分比為基質(zhì)浙青65. 0 75. 0%，橡膠粉20. 0% 25. 0%, SBS 改性劑 5. 0 10. 0%。所述的礦料(1#礦料、2#礦料)為玄武巖、石灰?guī)r或安山巖等(1#礦料、2#礦料均可以是玄武巖、石灰?guī)r、安山巖等)，具有足夠的強度(壓碎值< 20%)，并且嚴(yán)格控制集料中針片狀(針片狀含量< 10%)。礦粉填料(礦粉)為石灰石礦粉，粒徑< 0. 075mm?；|(zhì)浙青為高標(biāo)號道路石油浙青，針入度范圍為80 120，軟化點不低于41°C， 15°C延度不小于IOOcm，如90#道路石油浙青、110#道路石油浙青或130#道路石油浙青；橡膠粉的粒徑大小為60目 200目，采用常溫破碎法生產(chǎn)(可由廢舊輪胎經(jīng)常溫破碎而成)；SBS改性劑為星型SBS改性劑(全稱為苯こ烯一丁ニ烯ー苯こ烯三嵌段共聚物，或稱液體星型SBS浙青改性劑)。本發(fā)明的特點是使用的膠結(jié)料是由基質(zhì)浙青、橡膠粉和SBS改性劑進行復(fù)合改性而得，橡膠顆粒用于替代部分礦料。一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟
1)制備I父結(jié)料
①按各組分及其質(zhì)量百分比為基質(zhì)浙青65.0 75. 0%，橡膠粉20. 0% 25. 0%，SBS 改性劑5. 0 10. 0%，選取基質(zhì)浙青、橡膠粉和SBS改性劑；
②首先將基質(zhì)浙青加熱到140 150°C溫度后加入到容器中，待溫度升高至設(shè)定溫度180 220°C時，將依次將橡膠粉和SBS改性劑加入盛有基質(zhì)浙青的容器中，邊加熱邊用低速攪拌機攪拌，攪拌速度控制在100r/min 400r/min范圍內(nèi)；
③當(dāng)橡膠粉開始溶脹、粘度上升、攪拌困難時，減緩SBS改性劑的加入速度并持續(xù)攪
拌;
④反復(fù)進行第③步的操作，直到將SBS改性劑全部加入，再將低速攪拌機的轉(zhuǎn)速升高，維持在400r/min 750r/min,直至成分基本均勻；
⑤換用高速剪切攪拌機攪拌，剪切轉(zhuǎn)子的速度為3000r/min 5000r/min，并控制溫度在180°C 220°C范圍內(nèi)，攪拌時間為60min，得到膠結(jié)料；
2)按1#礦料60.0% 70. 0%、2#礦料4. 0% 14. 0%、橡膠顆粒4. 0% 8. 5%、礦粉填料
4.0% 7. 0%、膠結(jié)料9. 0% 17. 5%，選取1#礦料、2#礦料、橡膠顆粒、礦粉填料和膠結(jié)料；
其中，1#礦料的粒徑為4. 75mm 9. 5mm (不含4. 75mm,即1#礦料的粒徑> 4. 75mm且^ 9. 5mm), 2#礦料的粒徑< 4. 75mm,橡膠顆粒的粒徑< 4. 75mm (為0. 3mm 4. 75mm)；
所述的礦料(1#礦料、2#礦料)為玄武巖、石灰?guī)r或安山巖等(1#礦料、2#礦料均可以是玄武巖、石灰?guī)r、安山巖等)，具有足夠的強度(壓碎值< 20%)，并且嚴(yán)格控制集料中針片狀(針片狀含量< 10%);礦粉填料(礦粉)為石灰石礦粉，粒徑< 0. 075mm ；
3)燒筑
①將1#礦料和2#礦料加熱到280±20°C，倒入溫度為220°C的拌鍋中，再將常溫下的橡膠顆粒倒入拌鍋中，預(yù)攪拌90s ；②將200°C的膠結(jié)料倒入到拌鍋中，攪拌90s；
③最后將礦粉填料(或稱礦粉)加入到拌鍋中攪拌90s，得到大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，然后澆筑(直接灌入模具中，整平表面即可，無需碾壓)。橡膠顆粒也可是廢舊輪胎經(jīng)常溫破碎而成，用于替代級配中部分的礦料，尺寸分布要滿足表I要求；
表I 橡膠顆粒的尺寸分布
權(quán)利要求
1.一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，它由1#礦料、2#礦料、橡膠顆粒、礦粉填料和膠結(jié)料制備而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為-.1#礦料60. 0% 70. 0%、2#礦料4. 0% 14. 0%、橡膠顆粒4. 0% 8. 5%、礦粉填料4. 0% 7. 0%、膠結(jié)料9. 0% 17. 5% ； 其中，1#礦料的粒徑為4. 75mm 9. 5mm, 2#礦料的粒徑≤4. 75mm,橡膠顆粒的粒徑≤4. 75mm ； 所述的膠結(jié)料的各組分及其質(zhì)量百分比為基質(zhì)浙青65. 0 75. 0%，橡膠粉20. 0% ·25. 0%, SBS 改性劑 5. 0 10. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，所述的礦料為玄武巖、石灰?guī)r或安山巖。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，礦粉填料為石灰石礦粉，粒徑< 0. 075mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，基質(zhì)浙青為高標(biāo)號道路石油浙青，針入度范圍為80 120，軟化點不低于41°C，15°C延度不小于IOOcm0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，橡膠粉的粒徑大小為60目 200目。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，SBS改性劑為星型SBS改性劑。
7.如權(quán)利要求I所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟 1)制備I父結(jié)料 ①按各組分及其質(zhì)量百分比為基質(zhì)浙青65.0 75. 0%，橡膠粉20. 0% 25. 0%，SBS改性劑5. 0 10. 0%，選取基質(zhì)浙青、橡膠粉和SBS改性劑； ②首先將基質(zhì)浙青加熱到140 150°C溫度后加入到容器中，待溫度升高至設(shè)定溫度180 220°C時，將依次將橡膠粉和SBS改性劑加入盛有基質(zhì)浙青的容器中，邊加熱邊用低速攪拌機攪拌，攪拌速度控制在100r/min 400r/min范圍內(nèi)； ③當(dāng)橡膠粉開始溶脹、粘度上升、攪拌困難時，減緩SBS改性劑的加入速度并持續(xù)攪拌; ④反復(fù)進行第③步的操作，直到將SBS改性劑全部加入，再將低速攪拌機的轉(zhuǎn)速升高，維持在400r/min 750r/min,直至成分基本均勻； ⑤換用高速剪切攪拌機攪拌，剪切轉(zhuǎn)子的速度為3000r/min 5000r/min，并控制溫度在180°C 220°C范圍內(nèi)，攪拌時間為60min，得到膠結(jié)料； 2)按1#礦料60.0% 70. 0%、2#礦料4. 0% 14. 0%、橡膠顆粒4. 0% 8. 5%、礦粉填料·4.0% 7. 0%、膠結(jié)料9. 0% 17. 5%，選取1#礦料、2#礦料、橡膠顆粒、礦粉填料和膠結(jié)料； 其中，1#礦料的粒徑為4. 75mm 9. 5mm，2#礦料的粒徑≤4. 75mm，橡膠顆粒的粒徑≤ 4. 75mm ； 3)燒筑 ①將1#礦料和2#礦料加熱到280±20°C，倒入溫度為220°C的拌鍋中，再將常溫下的橡膠顆粒倒入拌鍋中，預(yù)攪拌90s ；②將200°C的膠結(jié)料倒入到拌鍋中，攪拌90s； ③最后將礦粉填料加入到拌鍋中攪拌90s，得到大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，然后澆A-A-鞏。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料的制備方法，其特征在于，橡膠顆粒是廢舊輪胎經(jīng)常溫破碎而成，尺寸分布要滿足表I要求。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料的制備方法，其特征在于，所述的礦料為玄武巖、石灰?guī)r或安山巖；礦粉填料為石灰石礦粉，粒徑< 0. 075_。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種橋梁無縫伸縮縫材料及其制備。一種大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料，其特征在于，它由1#礦料、2#礦料、橡膠顆粒、礦粉填料和膠結(jié)料制備而成，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1#礦料60.0%～70.0%、2#礦料4.0%～14.0%、橡膠顆粒4.0%～8.5%、礦粉填料4.0%～7.0%、膠結(jié)料9.0%～17.5%；所述的膠結(jié)料的各組分及其質(zhì)量百分比為基質(zhì)瀝青65.0～75.0%，橡膠粉20.0%～25.0%，SBS改性劑5.0～10.0%。其特點是在低溫下具有更大的變形能力而不致開裂，在高溫下具有較好的抗車轍能力。采用上述方法制備的大伸縮量橋面無縫伸縮縫材料的伸縮量≥50mm，突破了常規(guī)無縫伸縮縫的伸縮位移限制，可在中等跨度的橋梁中推廣應(yīng)用。
文檔編號C04B18/12GK102718438SQ20121013081
公開日2012年10月10日 申請日期2012年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月30日
發(fā)明者吳少鵬, 束冬林, 磨煉同, 謝嚴(yán)君 申請人:武漢理工大學(xué)