一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料及其製備方法和應用的製作方法
2023-04-28 02:16:41 2
專利名稱：一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及道路改性浙青技術領域及連續式彈塑性伸縮縫的一種施工方法。特別涉及一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料及其製備方法和應用。
背景技術：
連續式彈塑性橋梁伸縮裝置是將伸縮縫上面一窄條範圍的橋面鋪裝層替換為一種高彈性的特殊浙青混合料。這種高彈性的特種浙青混合料可以吸收由於溫度和交通負荷作用產生的橋面板位移，而保證表層不會開裂損壞，同時兼顧高溫和低溫、滲透性和粘性這些對立的性能要求，不僅適用於溫度單一地區，而且適用於溫差較大的地區。
然而繁重的交通量、橋梁結構、彈塑體膠結料對環境溫度的不適應性、施工質量等因素使得連續式彈塑性伸縮縫出現了不同程度的早期破損狀況，其破壞的主要形式有彈塑體表面出現明顯的車轍和裂縫，彈塑體表面產生搓板或局部脫落，骨料的局部脫落或大塊剝落，與橋面鋪裝接縫處出現橋面裂縫並逐漸碎裂、脫落，或伸縮裝置範圍內橋面鋪裝破損。而這些損害可能會引起很大的車輛衝擊荷載，惡化行車狀況，急劇降低橋梁的使用壽命。另一方面，由於缺乏行之有效的措施來確保伸縮裝置的使用年限，建設管理部門不得不投入人力物力進行維修和更換，給交通和經濟發展帶來不少的負面影響。發明內容
本發明的目的是為了解決上述的技術問題而提出一種連續式彈塑性伸縮縫膠結料及其製備方法和利用其在中小跨徑橋梁伸縮縫中的應用。
本發明的技術方案一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料，其原料組分由基質浙青、苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物(SBS)、廢膠粉、維他粘結劑(TOR)及芳烴油組成，原料中各組分按質量比計算即基質浙青70# 苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物廢膠粉維他粘結劑芳烴油為 100:8-10:15:2 3-5 ；所述的基質浙青70#，為中國石化「東海牌」浙青；所述的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物(SBS)，為嶽陽石化YH-791型；所述的廢膠粉顆粒為60目，由北京泛洋華騰科技有限公司生產；所述的維他粘結劑(T0R)，由德國Degussa公司生產；所述的芳烴油，為山東孚潤達化工有限公司生產的改性浙青專用芳烴油。
上述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料的製備方法， 包括以下步驟(1)、首先將廢膠粉與維他粘結劑(TOR)混合併攪拌均勻，得廢膠粉與維他粘結劑 (TOR)的混合物；(2)、將基質浙青加熱到170°C左右，然後將步驟(1)所得的廢膠粉與維他粘結劑的混合物加入到基質浙青中，控制攪拌轉速為500-1000rpm，攪拌lh，得改性浙青母液；(3)、將苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物(SBS)、芳烴油加入到步驟(2)所得的改性浙青母液中後，將混合物加熱到180°C，控制攪拌轉速為4000-5000rpm，時間為l_1.5h，製成複合改性浙青，即為本發明的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料。
上述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料可達到的性能指標為軟化點> 1200C ；延度(5°C) :32. 7-39. 5cm;針入度(25°C，100g) :39.5-40 (0. 1mm)；回彈率99% ；粘附性5級。
利用上述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的應用，包括以下步驟(1)、根據橋梁跨徑大小或橋梁的伸縮量確定合理的伸縮縫開槽尺寸；(2)、清理溝槽範圍內的浮動物體，確保槽內乾淨清潔，將槽內側面烘乾、烤熱；(3)、澆築混凝土，找平槽口底部；(4)、在槽口兩邊邊緣處打膨脹螺栓，並在螺栓內側螺帽上順縫方向通焊鋼筋；所述的在槽口兩邊邊緣處打膨脹螺栓，其位置為距槽口邊緣處5cm，每隔25cm打一個，高度為 1/3-1/2 槽口深；(5)、用密制泡沫海綿塞住接縫，並將T型搭接鋼板置於接縫之中，鋼板用定位釘固定； 所述的鋼板的分段長度為Im左右，厚度為6-10mm，寬度以縫口兩側5cm左右為宜；(6)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料加熱後，均勻塗覆在槽口底面及側面，厚度為l_2mm ；加熱時溫度控制在180 190°C ；(7)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的熱拌連續式彈塑性伸縮縫膠結料與特定級配的粗石料混合後進行熱攪拌，控制溫度為180-190°C，形成下面層的複合改性浙青混合料，攤鋪於步驟(6)所述的槽中，直至複合改性浙青混合料離槽口 10-20mm，並碾壓成型；所述的下面層複合改性浙青混合料中膠結料與粗石料的質量比按膠結料粗石料為1:5 ；所述粗石料粒徑和級配視槽的具體尺寸而定；(8)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的熱拌連續式彈塑性伸縮縫膠結料與特定級配的粗石料混合後，控制溫度在180 190°C，進行熱攪拌，形成上面層的複合改性浙青混合料，攤鋪該層混合料於下面層的複合改性浙青混合料上，要求攤鋪的厚度比相鄰的路面要高出約10mm，然後碾壓成型；所述的上面層複合改性浙青混合料中膠結料與細石料的質量比按膠結料細石料為1:3 ；所述細石料粒徑和級配視槽的具體尺寸而定；(9)、在離切割線4-5cm處的鋪裝表面覆蓋兩條膠帶，並在槽面及膠帶上覆蓋薄薄一層連續式彈塑性伸縮縫膠結料，厚度為0. 5-lcm,寬度超出槽口兩側各5-lOcm，刮平該層膠結料，即完成一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的鋪築。
為了提前開發交通，優選在上述的步驟(9)中完成了一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的鋪筑後，馬上在鋪築好的伸縮縫表面撒上一層厚度為l_2mm的乾燥的細砂。
本發明的技術效果5本發明的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料及其製備方法和應用， 是專門針對於南方地區的中小跨徑橋梁伸縮縫而發明的。同現有的橋梁伸縮縫膠結料的特性相比，具有較強的針對性，是在考慮南方地區高溫、多雨等條件而開發的伸縮縫材料及施工方法。為使該膠結料能夠適應南方地區的氣候水文條件，採用了不斷對膠結料組成成分之間、膠結料和石料之間進行配伍性的測試，從而使連續式彈塑性伸縮縫膠結料應用在伸縮縫中，具有以下的技術效果(1)、行車舒適性好橋面連續、噪音小、無跳車感；(2)、彈性恢復力高膠結料和石料混合而成的彈塑體能適應由汽車荷載、溫度等產生的拉應力和剪應力，具有較強的拉伸和壓縮性能；(3)、低溫柔性與高溫穩定性好膠結料能夠高溫不流動、低溫不開裂；(4)、防水連續式彈塑性伸縮縫膠結料與石料熱拌混合在一起，密實度極高，且施工後期在槽面上覆蓋一層厚度為0. 5-lcm、寬度超出槽口兩側各5-lOcm的膠結料，更加能夠防止雨水等的滲入，以保護橋梁結構。
(5)、施工及維修方便一支6-8人的施工隊伍每天可鋪築40-50米的伸縮縫材料， 且可以在不阻斷交通的情況下半幅施工；(6)、開放交通迅速該種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫施工完之後，最快 30分鐘便可通車；(7 )、經濟效益好與國內外同類產品相比，節省了 30%-50%的造價。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明進一步闡述，但並不限制本發明。
本發明所得的連續式彈塑性伸縮縫膠結料的性能指標的測定方法詳見 JTJ052-2000《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》，涉及到的檢測儀器為(1)浙青軟化點試驗機，型號STLL-3，生產廠家上海土工公路儀器有限公司；(2)浙青延伸儀，型號YS-150，生產廠家天津京潤建築儀器廠；(3)高低溫全自動針入度儀，型號SYD-2801F，生產廠家上海昌吉地質儀器有限公司ο
本發明所用的主要設備(1)、轉速範圍為為600-11000rpm無極調速的高剪切分散乳化機一臺，型號FM300，廠家上海弗魯克流體機械製造有限公司。
(2)、轉速範圍為為50-2000rpm無極調速的攪拌器一臺，型號R30，廠家上海弗魯克流體機械製造有限公司。
本發明所用的各種原料的規格及生產廠家(1)、所用的基質浙青70#:中國石化「東海牌」浙青；(2)、所用的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物(SBS)嶽陽石化，YH-791；(3)、所用的廢膠粉北京泛洋華騰科技有限公司，60目；(4)、所用的維他粘結劑(TOR)德國Degussa公司。
(5)、所述的芳烴油，為山東孚潤達化工有限公司生產的改性浙青專用芳烴油。
實施例1一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料，其原料組分由基質浙青70#、 苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物(SBS)、廢膠粉、維他粘結劑(TOR)及芳烴油組成，原料中各組分按質量比計算即基質浙青苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物廢膠粉維他粘結劑芳烴油為 1008 15 2 3。即分別稱取200g基質浙青、16gSBS、30g廢膠粉、4gT0R、6g芳烴油。
上述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料的製備方法， 包括以下步驟(1)、將廢膠粉與TOR混合，可用手動拌或機械拌和，攪拌均勻，即得廢膠粉與TOR的混合物；(2)、將基質浙青放入容器中，為了保證廢膠粉有膨脹的空間，注意基質浙青放入容器後佔容器的量不超過容器總體積量的2/3，將基質浙青加熱到170°C左右，然後將步驟(1) 所得的廢膠粉與TOR的混合物在1小時內分批、一點一點、慢慢地加入到基質浙青中，一邊添加一邊攪拌，控制攪拌器轉速在500-1000rpm左右，待檢測改性浙青的粘度不再明顯增加時停止攪拌，得改性浙青母液；(3)、將SBS、芳烴油加入步驟(2)所得的改性浙青母液中，加熱到180°C，使用高剪切分散乳化機進行剪切，剪切轉速慢慢調至為4000-5000rpm，攪拌1小時，製成的複合改性浙青，即為本發明的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料。
經測定，上述所得的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料可達到的性能指標為軟化點> 1200C ；延度(5°C) :32. 7cm;針入度(25°C，100g) :39.5 (0. 1mm)； 回彈率99% ；粘附性5級。
實施例2一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料，其原料組分由基質浙青(70#)、 苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物(SBS)、廢膠粉、維他粘結劑(TOR)及芳烴油組成，原料中各組分按質量比計算即基質浙青苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物廢膠粉維他粘結劑芳烴油為 100:10:15:2:5o即分別稱取200g基質浙青、20gSBS、30g廢膠粉、4gT0R、IOg芳烴油。
上述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料的製備方法， 包括以下步驟(1)、將廢膠粉與TOR混合，可用手動拌或機械拌和，攪拌均勻，即得廢膠粉與TOR的混合物；(2)、將基質浙青放入容器中，為了保證廢膠粉有膨脹的空間，注意基質浙青放入容器後佔容器的量不超過容器總體積量的2/3，將基質浙青加熱到170°C左右，然後將步驟(1) 所得的廢膠粉與TOR的混合物在1小時內分批、一點一點、慢慢地加入到基質浙青中，一邊添加一邊攪拌，控制攪拌器轉速在500-1000rpm左右，待檢測改性浙青的粘度不再明顯增加時停止攪拌，得改性浙青母液；(3)、將SBS、芳烴油加入步驟(2)所得的改性浙青母液中，加熱到180°C，使用高剪切分散乳化機進行剪切，剪切轉速慢慢調至為4000-5000rpm，攪拌1. 5小時，製成的複合改性浙青，即為本發明的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料。
經測定，上述所得的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料可達到的性能指標為軟化點> 1200C ；延度(5°C) :37. 6cm;針入度(25°C，100g) :40 (0. 1mm)；回彈率99% ；粘附性5級。
應用實施例1利用實施例1所得的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料應用至中小跨徑橋梁伸縮縫中，其施工方法包括如下步驟(1)、根據橋梁跨徑大小或橋梁的伸縮量確定合理的伸縮縫開槽尺寸，用切割機沿邊線開槽，開挖不小於IOcm的深度；(2)、清理溝槽有效範圍內的浮動物體，並用角磨機打磨或鋼絲刷清理槽底及四周，用高壓風泵反覆吹幾遍，清除表面浮塵，以確保槽內乾淨清潔，將槽內側面烘乾、烤熱；(3)、在槽口底部及兩側面均勻塗刷膠水砂漿，增加新老混凝土面的結合。重新澆築新的混凝土，以修平槽底；(4)、在槽口兩邊邊緣處5cm，每隔25cm打入一個膨脹螺栓，高度為1/3-1/2槽口深，並在螺栓內側螺帽上順縫方向通焊一根鋼筋；(5)、用密制泡沫海綿塞住接縫，泡沫海綿寬度為橋縫寬度的兩倍，要塞緊，不能留空隙，以防接縫料洩漏、鋼板被腐蝕和水汽的侵入。將幾根長度為Im左右的T型搭接鋼板置於接縫之中，用定位釘固定，鋼板首尾焊接，注意鋼板端頭留有0. 5-lcm的伸縮空間；(6)、將加熱到在180 190°C的實施例1所得的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料用刮板均勻塗覆在槽口底面及側面，厚度為l_2mm ；(7)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的熱拌連續式彈塑性伸縮縫膠結料與特定級配的粗石料混合後進行熱攪拌，控制溫度為180-190°C，形成下面層的複合改性浙青混合料，攤鋪於步驟(6)所述的槽中，直至複合改性浙青混合料離槽口 10-20mm，並碾壓成型；其中所述的下面層複合改性浙青混合料中膠結料與粗石料的質量比按膠結料粗石料為 1:5 ；所述粗石料粒徑和級配視槽的具體尺寸而定；(8)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的熱拌連續式彈塑性伸縮縫膠結料與特定級配的粗石料混合後，控制溫度在180 190°C，進行熱攪拌，形成上面層的複合改性浙青混合料，攤鋪該層混合料於下面層的複合改性浙青混合料上，要求攤鋪的厚度比相鄰的路面要高出約10mm，然後碾壓成型；不能使用重型的碾壓設備，這樣會影響石料和膠結料的粘合。為防止壓實機在移動時帶走接縫料，可將牛皮紙用低濃度的肥皂水浸泡，然後平鋪在混合料上，再壓實；其中所述的上面層複合改性浙青混合料中膠結料與細石料的質量比按膠結料細石料為 1:3 ；所述細石料粒徑和級配視槽的具體尺寸而定；(9)、在離切割線4-5cm處的鋪裝表面覆蓋兩條膠帶，並在槽面及膠帶上覆蓋薄薄一層膠結料，厚度為0. 5-lcm，寬度超出槽口兩側各5-lOcm，刮平；(10)、在鋪築好的伸縮縫表面撒上一層l_2mm厚的乾燥的細砂，以儘早開放交通。
以上所述內容僅為本發明構思下的基本說明，而依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料，其特徵在於其原料組分由基質浙青、苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物、廢膠粉、維他粘結劑、芳烴油組成，原料中各組分按質量比計算即基質浙青苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物廢膠粉維他粘結劑芳烴油為 100:8-10:15:2 :3-5。
2.如權利要求1所述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料，其特徵在於基質浙青苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物廢膠粉維他粘結劑芳烴油優選為 100:8:15:2:3。
3.如權利要求1所述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料，其特徵在於基質浙青苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物廢膠粉維他粘結劑芳烴油優選為 100:10:15:2:5。
4.如權利要求1、2或3所述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料， 其特徵在於所述的基質浙青為70#，中國石化「東海牌」浙青；所述的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物，為嶽陽石化YH-791型；所述的廢膠粉顆粒為60目，由北京泛洋華騰科技有限公司生產；所述的維他粘結劑，由德國Degussa公司生產；所述的芳烴油，為山東孚潤達化工有限公司生產的改性浙青專用芳烴油。
5.如權利要求4所述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)、首先將廢膠粉與維他粘結劑混合併攪拌均勻，得廢膠粉與維他粘結劑的混合物；(2)、將基質浙青加熱到170°C左右，然後將步驟(1)所得的廢膠粉與維他粘結劑的混合物加入到基質浙青中，控制攪拌轉速為500-1000rpm，攪拌lh，得改性浙青母液；(3)、將苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物、芳烴油加入到步驟(2)所得的改性浙青母液中後， 加熱到180°C，控制攪拌轉速為4000-5000rpm，攪拌1-1. 5h，製成的複合改性浙青，即為一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料。
6.利用如權利要求4所述的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的鋪築，其特徵在於包括以下步驟(1)、根據橋梁跨徑大小或橋梁的伸縮量確定合理的伸縮縫開槽尺寸；(2)、清理溝槽範圍內的浮動物體，確保槽內乾淨清潔，將槽內側面烘乾、烤熱；(3)、澆築混凝土，找平槽口底部；(4)、在槽口兩邊邊緣處打膨脹螺栓，並在螺栓內側螺帽上順縫方向通焊鋼筋；(5)、用密制泡沫海綿塞住接縫，並將T型搭接鋼板置於接縫之中，鋼板用定位釘固定；(6)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料加熱後，均勻塗覆在槽口底面及側面，厚度為l_2mm ；加熱時溫度控制在180 190°C ；(7)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的熱拌連續式彈塑性伸縮縫膠結料與特定級配的粗石料混合後進行熱攪拌，控制溫度為180-190°C，形成下面層的複合改性浙青混合料，攤鋪於步驟(6)所述的槽中，攤鋪的深度為離槽口 10-20mm，並碾壓成型；(8)、將本發明所得的一種基於中小跨徑橋梁的熱拌連續式彈塑性伸縮縫膠結料與特定級配的粗石料混合後，控制溫度在180 190°C，進行熱攪拌，形成上面層的複合改性浙青混合料，攤鋪該層混合料於下面層的複合改性浙青混合料上，要求攤鋪的厚度比相鄰的路面要高出約10mm，然後碾壓成型；(9)、在離切割線4-5cm處的鋪裝表面覆蓋兩條膠帶，並在槽面及膠帶上覆蓋薄薄一層基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料，厚度為0. 5-lcm，寬度超出槽口兩側各 5-lOcm，刮平該層膠結料，即完成一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的鋪築。
7.如權利要求6所述的利用一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的鋪築，其特徵在於步驟(9)中完成了一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的鋪筑後，馬上在鋪築好的伸縮縫表面撒上一層厚度為 l-2mm的乾燥的細砂。
8.如權利要求7所述的利用一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料在橋梁伸縮縫中的應用，其特徵在於步驟(4)中所述的在槽口兩邊邊緣處打膨脹螺栓，其位置為距槽口邊緣處5cm，每隔 25cm打一個，高度為1/3-1/2槽口深；步驟(5)中所述的鋼板的分段長度為Im左右，厚度為6-10mm，寬度以縫口兩側5cm左右為宜；步驟(7)中所述的下面層複合改性浙青混合料中膠結料與粗石料的質量比按膠結料 粗石料為1:5，所述粗石料粒徑和級配視槽的具體尺寸而定；步驟(8)中所述的上面層複合改性浙青混合料中膠結料與細石料的質量比按膠結料 細石料為1:3，所述粗石料粒徑和級配視槽的具體尺寸而定。
全文摘要
本發明公開一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料及其製備方法和應用。所述的膠結料由基質瀝青、SBS、廢膠粉、TOR、芳烴油組成，原料中各組分按質量比計算即基質瀝青SBS廢膠粉TOR芳烴油為100:8-10:15:23-5。其製備方法即將廢膠粉與TOR混合攪勻後加入170℃左右的基質瀝青中，攪拌製成改性瀝青母液後再將SBS、芳烴油加入到其中，在180℃下攪拌製成的複合改性瀝青即為本發明的一種基於中小跨徑橋梁的連續式彈塑性伸縮縫膠結料。其製備簡單，應用在中小跨徑伸縮縫中，具有行車舒適性好、彈性恢復力高、低溫柔性與高溫穩定性好、防水性能好、施工及維修方便、開放交通迅速等優點。
文檔編號C08L21/00GK102504551SQ20111029238
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者肖敏敏 申請人:上海應用技術學院