[发明专利]一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于道路建筑材料与工程领域，具体涉及一种桥面无缝伸缩缝材料及其制备。

技术背景

伸缩缝是桥梁结构中非常重要的一个环节，其主要作用是适应由于温度与湿度变化、混凝土收缩和徐变, 桥梁墩台的沉降和梁端转动等引起的变形, 并保证桥面平顺、行车舒适。与其他类型桥面无缝伸缩缝相比而言，无缝伸缩缝能够给混凝土桥梁结构提供一个完好的表面，抵挡水或有害成分对结构的破坏，并且能够适应温度引起的收缩，具有良好的整体性、耐久性、防排水性能，易于养护与维修，低噪音等优点，而被国内外广泛的应用。

桥面无缝伸缩缝的服役性能好坏的关键在于混合料性能的优劣，而混合料的性能则是由特种沥青胶结料和骨料共同构成的。低温开裂、高温推移、与原有路面结构粘结不足是无缝伸缩缝材料典型的病害。国内已自主研发了一些伸缩缝材料，但与国外进口材料相比，实际使用效果不理想，因此国内的无缝伸缩缝材料市场更依赖于进口产品。当前，无缝伸缩缝材料面临的技术难题是伸缩量小，仅适用于小跨度桥梁，使用范围受限。此外，在高寒区极端低温条件下，无缝伸缩缝材料适应性差，需要在材料低温性能和伸缩量上有更大的突破。

沥青类材料是无缝伸缩缝常用的胶结材料，但其面临的主要难题是低温脆性和高温稳定性不足，须对其进行高度改性以便获得性能优异的弹性体材料，而当前普遍使用的道路石油沥青都难以达到要求。由于无缝伸缩缝填充材料富含沥青材料，其低温延伸变形和高温交通承载能力均依赖于沥青胶结料的性能，这对沥青材料的低温与高温兼容性提出了更高的要求。

传统的无缝伸缩缝的填充材料主要由沥青胶结料和石料组成。与胶结料相比，石料是刚性材料，其只起到填充物的作用，并不参与填充材料的整体变形，此外，石料所用比例相对于沥青胶结料高，这使得无缝伸缩装置的伸缩量完全依赖于胶结料的性能。为了制备具有大伸缩量的无缝伸缩缝材料，需突破现有填充材料在组成上的局限，重点解决填充材料不参与变形能难题，使各材料组成协同变形，以适应桥梁复杂变形。

我国交通和环境条件恶劣，无缝伸缩缝材料在高温下易出现车辙，粘结剂富余造成流淌，在低温下出现开裂、与原有路面粘结失效等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料及其制备方法，该方法制备的桥面无缝伸缩缝材料具有良好的高温稳定性和优越的低温抗裂性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料，其特征在于，它由1#矿料、2#矿料、橡胶颗粒、矿粉填料和胶结料制备而成，各原料所占质量百分数为：1#矿料60.0%～70.0%、2#矿料4.0%～14.0%、橡胶颗粒4.0%～8.5%、矿粉填料4.0%～7.0%、胶结料9.0%～17.5%；

其中，1#矿料的粒径为4.75mm～9.5mm（不含4.75mm，即1#矿料的粒径＞4.75mm且≤9.5mm），2#矿料的粒径≤4.75mm，橡胶颗粒的粒径≤4.75mm（为0.3mm～4.75mm）；

所述的胶结料的各组分及其质量百分比为：基质沥青65.0～75.0%，橡胶粉20.0%～25.0%，SBS改性剂5.0～10.0%。

所述的矿料（1#矿料、2#矿料）为玄武岩、石灰岩或安山岩等（1#矿料、2#矿料均可以是玄武岩、石灰岩、安山岩等），具有足够的强度（压碎值≤20%），并且严格控制集料中针片状（针片状含量≤10%）。

矿粉填料（矿粉）为石灰石矿粉，粒径≤0.075mm。

基质沥青为高标号道路石油沥青，针入度范围为80～120，软化点不低于41℃，15℃延度不小于100cm，如90#道路石油沥青、110#道路石油沥青或130#道路石油沥青；橡胶粉的粒径大小为60目～200目，采用常温破碎法生产（可由废旧轮胎经常温破碎而成）；SBS改性剂为星型SBS改性剂（全称为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物，或称液体星型SBS沥青改性剂）。

本发明的特点是：使用的胶结料是由基质沥青、橡胶粉和SBS改性剂进行复合改性而得，橡胶颗粒用于替代部分矿料。

一种大伸缩量桥面无缝伸缩缝材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）制备胶结料：

①按各组分及其质量百分比为：基质沥青65.0～75.0%，橡胶粉20.0%～25.0%，SBS改性剂5.0～10.0%，选取基质沥青、橡胶粉和SBS改性剂；