CN106699230A - 一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，包括组分A：无水乙醇、碱液、KH550和水，还包括组分B：甲基硅酸钠和甲基硅树脂。组分A中无水乙醇、碱液、KH550和水的添加量按质量比为10～15:10～15:1～3:55～60。组分B中甲基硅酸钠与甲基硅树脂添加量按质量比为2～3:15～18。本发明无色抗水损沥青路面疏水涂层材料最大可使沥青路表与水接触角提高到165°，实现超疏水效果，能显著降低沥青路面内部吸水能力。提高沥青混凝土水稳定性。

Description

一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程沥青路面修复养护技术领域，具体涉及一种不改变原有路面颜色、能有效提高沥青路面疏水性能的有机硅沥青再生疏水涂层材料及其制备方法。

背景技术

沥青路面的早期损坏主要包括车辙、裂缝、坑槽、松散等病害。而坑槽和松散往往与水关系密切，在车辆荷载耦合作用下会加速路面破坏。沥青路面由于离析或施工工艺不当，局部存在压实度不足，造成空隙率较大，易使水进入沥青路面结构内部；此外，半刚性基层开裂形成的反射裂缝或面层材料低温开裂，灌缝不及时或不完全，也给水提供了进入沥青路面结构内部的通道。进入到沥青路面内部的水，会对路面产生很大危害。这是因为集料对水的亲和力要强于沥青，当沥青路面内部存在水时，经受反复交通载荷和温度胀缩的作用，水分会逐步浸入到沥青与集料的界面上，同时由于动力水的冲刷作用，沥青膜会逐渐从集料表面剥落，并导致集料之间的粘结丧失而使路面发生松散破坏。同时，经由面层渗入基层顶面的水，在车辆荷载反复作用下易形成具有一定压力的流动水，这种流动水会逐渐冲刷剥落半刚性基层中的细料，使材料整体性破坏，丧失强度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种无色沥青路面疏水涂层材料，喷洒在沥青路表后可形成三维疏水薄膜，防止水分进入沥青路面内部，并减少水对集料的润湿，从而提高沥青路面抗水损能力，达到延长沥青路面寿命的目的，同时，不改变原有路面颜色。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，包括组分A：无水乙醇、碱液、KH550和水，还包括组分B：甲基硅酸钠和甲基硅树脂。

所述组分A中无水乙醇、碱液、KH550和水的添加量按质量比为10～15:10～15:1～3:55～60。

优选的，所述组分B中甲基硅酸钠与甲基硅树脂添加量按质量比为2～3:15～18。

优选的，所述组分A中无水乙醇、碱液、KH550和水的添加量按质量比为10:10:1:55。

优选的，所述组分B中甲基硅酸钠与甲基硅树脂添加量按质量比为1:9。

所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料的制备方法，包括如下步骤：

将无水乙醇、碱液、KH550和水混合搅拌得组分A；

将甲基硅酸钠加入甲基硅树脂中搅拌得组分B；

将组分B逐滴加入到组分A中恒温低速搅拌得到所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料。

其中，以质量计，组分A：组分B为70～90：10～30。

优选的，以质量计，组分A：组分B为70：30。

所述恒温低速搅拌条件为：温度20-30℃，转速500-800r/min，时间180min-240min。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

1)一般采用沥青作为胶结料对沥青路面进行表面处治路表与水接触角小于90°，而本发明无色抗水损沥青路面疏水涂层材料最大可使沥青路表与水接触角提高到165°，实现超疏水效果，尤其适用于新建路面的防水养护。

2)本发明无色抗水损沥青路面疏水涂层材料显著降低沥青路面内部吸水能力。

3)本发明无色抗水损沥青路面疏水涂层材料可提高沥青混凝土水稳定性。

附图说明

图1为使用本发明无色抗水损沥青再生疏水涂层材料的疏水效果图。

具体实施方式

甲基硅树脂，外观为无色透明油状液体，粘度(25℃)≤20mm²/s，比重(25℃)0.98-1.10，折射率1.394-1.419，固含量100％。其具有优良的超疏水作用，并且本身是完美的粘合剂，能与沥青路面很好的粘合。甲基硅酸钠，外观为淡黄色液体，比重(25℃)1.16～1.2，固含量大于30％，具有良好的渗透结晶性，具有良好的憎水性。

KH550为氨基官能团硅烷，呈碱性，可以改善甲基硅树脂和甲基硅酸钠的在溶液中的分散性，便于后期固化过程中形成三维网状涂膜；同时，KH550也可提高甲基硅树脂和甲基硅酸钠与沥青的粘结性及耐水性。

本发明借鉴自然界中“荷叶效应”疏水原理，制备出具有良好粘结性能和耐久性能超疏水材料作为沥青路面涂层养护材料，将其用于沥青路面表面喷涂，减少水进入沥青内部及对集料的润湿性，降低水损风险。即在水存在的情况下由于疏水材料的超疏水作用，可有效的阻止水进入沥青路面内部，并在重力及路面坡度的双重作用下使水从路面两侧排水设施处快速排走。同时，在雨水较多的情况下，也能很好的阻止水的浸湿作用，保持沥青路面内部的持续干燥，从而延长沥青路面的使用寿命。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1

本实施例给出一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，由A、B两组分组成，其中，甲基硅树脂与甲基硅酸钠添加量按质量比为9:1，去离子水、无水乙醇、碱液、KH550添加量按质量比为55:10:10:1，B组分与A组分混合比例为10:90。

基于本实施例的原料配方，本实施例无色抗水损沥青路面疏水涂层材料的具体制备过程如下所述：

步骤一，制备A材，将1ml甲基硅酸钠逐滴加入9ml甲基硅树脂中，恒温搅拌均匀；

步骤二，制备B材，将20ml无水乙醇逐滴加入110ml去离子水中，同时搅拌；再依次加入20ml碱液和2ml KH550，搅拌均匀；

步骤三，将步骤二制得的B材90ml倒入烧杯中，并置于恒温磁力搅拌器上；将A材10ml通过恒压滴定管逐滴滴入B材中，并恒速搅拌2h，制得疏水涂层材料。

步骤二中涉及到的碱液是饱和氢氧化钠溶液。

为了能够证明本发明的有益效果，申请人针对上述实施例制备的试样进行了接触角、吸水率和水稳定性试验。试验采用AC-13沥青混凝土混合料，沥青使用90号道路石油沥青，各项指标均满足规范要求，集料采用玄武岩，矿粉采用石灰石矿粉，沥青混凝土级配是工程常用AC-13型级配。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)进行试样制备和试验，试验包括接触角、吸水率试验、残留稳定度试验和冻融劈裂试验。

对实施例1制备的抗水损沥青再生疏水材料进行与水接触角试验：

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θe，是润湿程度的量度。因此接触角的大小是评价疏水性能好坏的重要指标。在沥青路面表面喷涂疏水涂层材料，待表面干燥后，用滴管在涂层干燥后的表面滴2ml水形成一个水滴，用数码相机微距模式平行车辙板拍摄水滴；后期对拍摄的水滴用图像处理软件进行处理，标定水滴-车辙板界面线，过水滴-车辙板-空气交汇点作水滴切线，并用软件测量接触角。试验结果如表1所示。

对实施例1制备的抗水损沥青再生疏水材料进行浸渍试件吸水率试验：

一般材料疏水性能越好，其孔隙吸收和留存水分能力越弱，可以采用吸水率试验简介评价材料疏水性能。本实验采用室内成型的标准马歇尔试件，除去试件表面的浮粒。把试件分成2组，一组为对照组，另一组试件全部浸渍在制备的疏水涂层材料中30min，然后取出通风干燥，称取2组干燥试件的空中质量(m_a)。将溢流水箱水温保持在25℃±5℃。挂上网篮，浸入溢流水箱中，调节水位，将电子秤调零，把试件置于网篮中，浸水3-5min，称取水中质量(m_w)。从水中取出试件用洁净柔软的拧干湿毛巾轻轻的擦去试件的表面水，称取试件的表干质量(m_f)。

按下式计算试件的吸水率

式中：S_a——试件吸水率(％)

m_a——干燥试件的空中质量(g)

m_w——试件的水中质量(g)

m_f——试件的表干质量(g)

测定吸水率结果列于表2。

对实施例1制备的的抗水损有机硅沥青再生疏水涂层材料进行浸渍试件水稳定性试验：

沥青混合料一般以浸水马歇尔残留稳定度和劈裂强度比值来判断沥青混合料抗水损能力。马歇尔残留稳定度实验方法为用马歇尔击实仪成型试件，双面各击实75次，成型后试件的直径为101.6±0.25mm，试件高度在63.5±1.5mm,共16个试件，分成2组，一组为对照组，另一组试件全部浸渍在制备的疏水涂层材料中30min，然后取出通风干燥。每组试件再分成2小组，各4个试件，分别置于60℃水浴中恒温30min和48h。再测定所有试件稳定度，计算出残留稳定度，结果列于表2。

冻融劈裂实验用马歇尔击实仪成型试件，双面各击实50次，成型后试件的直径为101.6±0.25mm，试件高度在63.5±1.5mm,共16个试件，分成2组，一组为对照组，另一组试件全部浸渍在制备的疏水涂层材料中30min，然后取出通风干燥。从2组中分别随机抽取4个试件在25℃浸水、0.09Mpa真空下饱水约15分钟，取出试件后用塑料包裹单个试件，每个塑料袋中加入10ml水分使试件没过，再将试件移入-18℃环境中冷冻16h，试件取出后立即放入60℃恒温水浴中，撤去塑料袋，保温24h；然后，再将所有试件浸入温度为25℃的恒温水浴中2h。再分别对试件进行劈裂试验，结果列于表3。

实施例2

本实施例给出一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，由A、B两组分组成，其中，甲基硅树脂与甲基硅酸钠添加量按质量比为9:1，去离子水、无水乙醇、碱液、KH550等添加量按质量比为55:10:10:1，B组分与A组分混合比例为30:70。

本实施例中对原料的要求和制备方法均与实施例1相同。

本实施例的测试方法与实施例1相同，测试结果如表1～3所示。

实施例3

本实施例给出一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，由A、B两组分组成，其中，甲基硅树脂与甲基硅酸钠添加量按质量比为5:1，去离子水、无水乙醇、碱液、KH550等添加量按质量比为20:5:5:1，B组分与A组分混合比例为10:90。

本实施例中对原料的要求和制备方法均与实施例1相同。

本实施例的测试方法与实施例1相同，测试结果如表1～3所示。

实施例4

本实施例给出一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，由A、B两组分组成，其中，甲基硅树脂与甲基硅酸钠添加量按质量比为5:1，去离子水、无水乙醇、碱液、KH550等添加量按质量比为20:5:5:1，B组分与A组分混合比例为30:70。

本实施例中对原料的要求和制备方法均与实施例1相同。

本实施例的测试方法与实施例1相同，测试结果如表1～3所示。

对比例1

本对比例使用AC-13沥青混凝土马歇尔试件(其中沥青使用90号A级道路石油沥青，各项指标均满足规范要求，集料采用玄武岩，矿粉采用石灰岩磨制矿粉，级配采用工程典型级配)进行接触角、吸水率以及水稳性试验时不对试件进行特别处理。

对比例2

本对比例给出一种疏水涂料，区别在于不含B组分，仅由A组分由Span60、Span80、无水乙醇、去离子水与沥青冷底子油的添加量按质量比为1:1:10:5:30组成，试验结果表明无疏水效果。

对比例3

本对比例给出一种疏水涂料，由A、B两组分组成，区别在于B组分中不含甲基硅酸钠，A组分由Span60、Span80、无水乙醇、去离子水与沥青冷底子油的添加量按质量比为1:1:10:5:30，B组分与A组分混合比例为20:80。试验结果表明如不含甲基硅酸钠在涂料制备初期容易发生凝胶固化。

对比例4

本对比例给出一种涂料，由A、B两组分组成，区别在于B组分中不含甲基硅树脂，A组分由Span60、Span80、无水乙醇、去离子水与沥青冷底子油的添加量按质量比为1:1:10:5:30，B组分与A组分混合比例为20:80，试验结果表明如不含甲基硅树脂则涂料无疏水效果。

效果分析

效果分析：

表1喷涂疏水涂层材料沥青路面表面与水接触角

试件	接触角(°)
		对比例1	68
实施例1	157
		实施例2	165
实施例3	155
		实施例4	160
对比例2	69
		对比例4	76

表1表明，与对比例相比，喷涂无色抗水损沥青路面疏水涂层材料的沥青路面表面与水接触角明显大于对比例；且不同实施例接触角有明显差异，表明喷涂疏水涂层材料沥青路表显著提高了疏水性。

表2表明，浸渍疏水涂层后试件吸水率相比普通试件有所降低，表明疏水涂层对减少水分进入试件内部发挥了作用。

表2吸水率试验结果

试件	吸水率(％)
		对比例1	0.45
实施例1	0.16
		实施例2	0.10
实施例3	0.20
		实施例4	0.13
对比例2	0.44
		对比例4	0.42

表3水稳定性测试结果

表3表明，浸渍疏水涂层后试件残留稳定度和冻融劈裂比相比普通试件有所提高，也间接说明浸渍疏水涂层对试件表面孔隙和微观缺陷有封堵和疏水效果。

Claims (8)

1.一种无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，包括组分A：无水乙醇、碱液、KH550和水，其特征在于，所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料还包括组分B：甲基硅酸钠和甲基硅树脂。

2.如权利要求1所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，其特征在于，所述组分A中无水乙醇、碱液、KH550和水的添加量按质量比为10～15:10～15:1～3:55～60。

3.如权利要求1所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，其特征在于，所述组分B中甲基硅酸钠与甲基硅树脂添加量按质量比为2～3:15～18。

4.如权利要求1所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，其特征在于，所述组分A中无水乙醇、碱液、KH550和水的添加量按质量比为10:10:1:55。

5.如权利要求1所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料，其特征在于，所述组分B中甲基硅酸钠与甲基硅树脂添加量按质量比为1:9。

6.权利要求1-5任一所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将无水乙醇、碱液、KH550和水混合搅拌得组分A；

将甲基硅酸钠加入甲基硅树脂中搅拌得组分B；

将组分B逐滴加入到组分A中搅拌得到所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料。

7.如权利要求6所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，以质量计，组分A：组分B为70～90：10～30。

8.如权利要求6所述无色抗水损沥青路面疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，以质量计，组分A：组分B为70：30。