有效
一种有砟轨道混凝土桥面的复合防水层及其施工方法
王涛、祝和权、杜存山、南阳、张喆
中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所
摘要
本发明提供一种用于铁路有砟轨道混凝土桥面的复合防水层及其施工方法。该复合防水层从上至下包括:改性聚氨酯复合面漆层、改性聚氨酯复合底漆层和封闭底漆层。本发明还提供所述改性聚氨酯复合面漆层和改性聚氨酯复合底漆层的原料组成及其制备方法。本发明利用高分子材料直接在混凝土桥面和铁路道砟之间形成复合防水层,无需再铺设混凝土保护层,既可以节省混凝土保护层的工程费用,又可减轻结构自重,这对提高铁路混凝土桥梁耐久性具有重要意义。同时,该新型防水层与混凝土桥面的粘接力强,可以有效减少窜水的发生。
1.一种有砟轨道混凝土桥面的复合防水层,从上至下包括:改性聚氨酯复合面漆层、改性聚氨酯复合底漆层和封闭底漆层;所述改性聚氨酯复合底漆层由聚氨酯组合物I形成,所述聚氨酯组合物I由A1组分和B1组分构成,所述A1组分和B1组分的质量比为1~5:1;其中,按质量份数计,所述A1组分的组成为:聚醚多元醇35~45份、甲基丙烯酸羟乙酯15~25份、甲基丙烯酸甲酯10~20份、丙烯酸异丁酯10~20份、N, N-二甲基对甲苯胺0.1~0.4份、二丁基二月桂酸锡0.2~0.4份、填料10~20份、中色素炭黑0.02~0.2份、钛白粉10~15份、防沉淀助剂1~2份、润湿分散剂0.3~0.6份、消泡剂0.3~0.6份、光稳定剂0.1~0.3份、紫外线吸收剂0.1~0.3份、溶剂0.5~18份;按质量份数计,所述B1组分的组成为:交联剂40~60份、溶剂0.1~20份;所述改性聚氨酯复合面漆层由聚氨酯组合物II形成,所述聚氨酯组合物II由A2组分和B2组分构成, 所述A2组分和B2组分的质量比为1~5:1;其中,按质量份数计,所述A2组分的组成为:聚醚多元醇15~35份、甲基丙烯酸羟乙酯25~40份、甲基丙烯酸甲酯20~30份、丙烯酸异丁酯20~30份、N, N-二甲基对甲苯胺0.4~0.8份、二丁基二月桂酸锡0.2~0.4份、石墨烯0.1~0.5份、填料10~20份、中色素炭黑0.02~0.2、钛白粉10~15份、防沉淀助剂1~2份、润湿分散剂0.3~0.6份、消泡剂0.3~0.6份、光稳定剂0.1~0.3份、紫外线吸收剂0.1~0.3份、溶剂0.5~18份;按质量份数计,所述B2组分的组成为:交联剂40~60份、溶剂0.1~20份;所述B1组分和所述B2组分中,所述交联剂为异氰酸酯和过氧化苯甲酰的混合物,两者的质量比各自独立地为8:1~15:1;所述异氰酸酯各自独立地选自六亚甲基二异氰酸酯三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯中一种或任意比例的两种。
2.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述改性聚氨酯复合面漆层和改性聚氨酯复合底漆层的厚度各自独立地为0.5~1.5mm。
3.根据权利要求2所述的复合防水层,其特征在于,所述改性聚氨酯复合面漆层和改性聚氨酯复合底漆层的厚度各自独立地为0.8~1.2mm。
4.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,还包括增强网格层,所述增强网格层被设置于所述改性聚氨酯复合面漆层和所述改性聚氨酯复合底漆层之间,与所述改性聚氨酯复合面漆层和所述改性聚氨酯复合底漆层紧密粘合。
5.根据权利要求4所述的复合防水层,其特征在于,所述增强网格层选自抗碱玻璃纤维网或者聚酯纤维网,纤维网经向和纬向断裂强度均大于1500N/50mm。
6.根据权利要求1或4所述的复合防水层,其特征在于,所述复合防水层还包括抗道砟颗粒层,所述抗道砟颗粒层被设置于所述改性聚氨酯复合面漆层的上表面,且镶嵌在所述改性聚氨酯复合面漆层中。
7.根据权利要求6所述的复合防水层,其特征在于,所述抗道砟颗粒选自PE颗粒和石英砂粒中的一种或两种,粒径1~3mm。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的复合防水层,其特征在于,所述封闭底漆层由环氧类封闭底漆形成。
9.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和B1组分的质量比为1~3:1。
10.根据权利要求9所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和B1组分的质量比为1~2:1。
11.根据权利要求1、9或10所述的复合防水层,其特征在于,按质量份数计,所述A1组分的组成为:聚醚多元醇40份、甲基丙烯酸羟乙酯20份、甲基丙烯酸甲酯15份、丙烯酸异丁酯15份、N, N-二甲基对甲苯胺0.2份、二丁基二月桂酸锡0.3份、填料15份、中色素炭黑0.1、钛白粉13份、防沉淀助剂1~2份、润湿分散剂0.3~0.6份、消泡剂0.3~0.6份、光稳定剂0.1~0.3份、紫外线吸收剂0.1~0.3份、溶剂10份。
12.根据权利要求1、9或10所述的复合防水层,其特征在于,按质量份数计,所述B1组分的组成为:交联剂60份、溶剂20份。
13.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A2组分和B2组分的质量比为1~3:1。
14.根据权利要求13所述的复合防水层,其特征在于,所述A2组分和B2组分的质量比为1~2:1。
15.根据权利要求1、13或14所述的复合防水层,其特征在于,按质量份数计,所述A2组分的组成为:聚醚多元醇25份、甲基丙烯酸羟乙酯25份、甲基丙烯酸甲酯20份、丙烯酸异丁酯20份、N, N-二甲基对甲苯胺0.6份、二丁基二月桂酸锡0.3份、石墨烯0.3份、填料10~20份、中色素炭黑0.02~0.2、钛白粉10~15份、防沉淀助剂1~2份、润湿分散剂0.3~0.6份、消泡剂0.3~0.6份、光稳定剂0.1~0.3份、紫外线吸收剂0.1~0.3份、溶剂10份。
16.根据权利要求1、13或14所述的复合防水层,其特征在于,按质量份数计,所述B2组分的组成为:交联剂60份、溶剂20份。
17.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述聚醚多元醇各自独立地选自羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃二醇、聚醚2000、聚醚330N和聚醚4000中的一种或多种。
18.根据权利要求17所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述聚醚多元醇各自独立地选自聚醚330N和聚醚4000中的一种或任意比例的两种。
19.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述聚醚多元醇各自独立地选自羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃二醇、聚醚2000、聚醚330N和聚醚4000中的一种或多种。
20.根据权利要求19所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述聚醚多元醇各自独立地选自聚醚330N和聚醚4000中的一种或任意比例的两种。
21.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述聚醚多元醇各自独立地选自羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃二醇、聚醚2000、聚醚330N和聚醚4000中的一种或多种。
22.根据权利要求21所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述聚醚多元醇各自独立地选自聚醚330N和聚醚4000中的一种或任意比例的两种。
23.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述填料各自独立地选自硫酸钡和滑石粉中的一种,细度6000目以上。
24.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述填料各自独立地选自硫酸钡和滑石粉中的一种,细度6000目以上。
25.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述填料各自独立地选自硫酸钡和滑石粉中的一种,细度6000目以上。
26.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述防沉淀助剂各自独立地选自气相二氧化硅和十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐改性膨润土中的一种。
27.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述防沉淀助剂各自独立地选自气相二氧化硅和十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐改性膨润土中的一种。
28.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述防沉淀助剂各自独立地选自气相二氧化硅和十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐改性膨润土中的一种。
29.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述润湿分散剂为质量百分比浓度为52%的DISPERBYK 110溶液。
30.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述润湿分散剂为质量百分比浓度为52%的DISPERBYK 110溶液。
31.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述润湿分散剂为质量百分比浓度为52%的DISPERBYK 110溶液。
32.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述消泡剂为疏水硅氧烷。
33.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述消泡剂为疏水硅氧烷。
34.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述消泡剂为疏水硅氧烷。
35.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述光稳定剂为受阻酚抗氧剂。
36.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述光稳定剂为受阻酚抗氧剂。
37.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述光稳定剂为受阻酚抗氧剂。
38.根据权利要求35所述的复合防水层,其特征在于,所述光稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
39.根据权利要求36所述的复合防水层,其特征在于,所述光稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
40.根据权利要求37所述的复合防水层,其特征在于,所述光稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
41.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述溶剂各自独立地选自二甲苯、乙酸丁酯和乙二醇乙醚乙酸酯中的一种或任意比例的多种。
42.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述溶剂各自独立地选自二甲苯、乙酸丁酯和乙二醇乙醚乙酸酯中的一种或任意比例的多种。
43.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述溶剂各自独立地选自二甲苯、乙酸丁酯和乙二醇乙醚乙酸酯中的一种或任意比例的多种。
44.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述紫外线吸收剂为2- (2′-羟基-3′ , 5′-二叔丁基苯基) -5-氯苯并三唑。
45.根据权利要求11所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述紫外线吸收剂为2- (2′-羟基-3′ , 5′-二叔丁基苯基) -5-氯苯并三唑。
46.根据权利要求15所述的复合防水层,其特征在于,所述A1组分和所述A2组分中,所述紫外线吸收剂为2- (2′-羟基-3′ , 5′-二叔丁基苯基) -5-氯苯并三唑。
47.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述B1组分和所述B2组分中,所述交联剂为异氰酸酯和过氧化苯甲酰的混合物,两者的质量比各自独立地为10:1。
48.根据权利要求1所述的复合防水层,其特征在于,所述B1组分和B2组分中,所述溶剂各自独立地选自二甲苯、乙酸丁酯和乙二醇乙醚乙酸酯中的一种或任意比例的多种。
49.根据权利要求12所述的复合防水层,其特征在于,所述B1组分和B2组分中,所述溶剂各自独立地选自二甲苯、乙酸丁酯和乙二醇乙醚乙酸酯中的一种或任意比例的多种。
50.根据权利要求16所述的复合防水层,其特征在于,所述B1组分和B2组分中,所述溶剂各自独立地选自二甲苯、乙酸丁酯和乙二醇乙醚乙酸酯中的一种或任意比例的多种。
51.根据权利要求1所述复合防水层,其特征在于,所述聚氨酯组合物I的制备方法,包括如下步骤:(1)按照质量配比准备A1组分和B1组分的原料;(2)将所述A1组分的溶剂、聚醚多元醇置于容器中,在100~140转/分的搅拌下加入填料搅拌分散5~10min,然后在1000~1400转/分的搅拌下加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、N, N-二甲基对甲苯胺、二丁基二月桂酸锡后,保持速度继续搅拌分散30~45min,再继续加入填料、防沉淀助剂、润湿分散剂、消泡剂、光稳定剂、紫外线吸收剂后,继续高速搅拌分散45~65min,研磨至物料细度达50μm以下,过滤后出料,得到A1组分;(3)将所述B1组分的溶剂、异氰酸酯、过氧化苯甲酰加入至高速分散釜中,在700~800转/分下搅拌均匀至白色颗粒完全溶解,过滤后出料,得到B1组分;(4)将A1组分和B1组分混合均匀,即得所述聚氨酯组合物I。
52.根据权利要求51所述的复合防水层,其特征在于,所述步骤(2)为:将所述A1组分的溶剂、聚醚多元醇置于容器中,在100~140转/分的搅拌下加入填料搅拌分散8min,然后在1000~1400转/分的搅拌下加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、N, N-二甲基对甲苯胺、二丁基二月桂酸锡后,保持速度继续搅拌分散40min,再继续加入填料、防沉淀助剂、润湿分散剂、消泡剂、光稳定剂、紫外线吸收剂后,继续高速搅拌分散60min,研磨至物料细度达50μm以下,过滤后出料,得到A1组分。
53.根据权利要求1所述复合防水层,其特征在于,所述聚氨酯组合物II的制备方法,包括如下步骤:(1)按照质量配比准备A2组分和B2组分的原料;(2)将所述A2组分的溶剂、聚醚多元醇置于容器中,在100~140转/分的搅拌下加入填料搅拌分散5~10min,然后在1000~1400转/分的搅拌下加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、N, N-二甲基对甲苯胺、二丁基二月桂酸锡、石墨烯后,保持速度继续搅拌分散30~45min,再继续加入填料、防沉淀助剂、润湿分散剂、消泡剂、光稳定剂、紫外线吸收剂后,继续高速搅拌分散45~65min,研磨至物料细度达50μm以下,过滤后出料,得到A2组分;(3)将所述B2组分的溶剂、异氰酸酯、过氧化苯甲酰加入至高速分散釜中,在700~800转/分下搅拌均匀至白色颗粒完全溶解,过滤后出料,得到B2组分;(4)将A2组分和B2组分混合均匀,即得所述聚氨酯组合物II。
54.根据权利要求53所述的复合防水层,其特征在于,所述步骤(2)为:将所述A2组分的溶剂、聚醚多元醇置于容器中,在100~140转/分的搅拌下加入填料搅拌分散8min,然后在1000~1400转/分的搅拌下加入甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯、N, N-二甲基对甲苯胺、二丁基二月桂酸锡、石墨烯后,保持速度继续搅拌分散40min,再继续加入填料、防沉淀助剂、润湿分散剂、消泡剂、光稳定剂、紫外线吸收剂后,继续高速搅拌分散60min,研磨至物料细度达50μm以下,过滤后出料,得到A2组分。
55.权利要求1至54中任一项所述有砟轨道混凝土桥面的复合防水层的施工方法,包括以下步骤:(1)将混凝土桥面的基面清扫干净并干燥后,涂覆封闭底漆;封闭底漆的用量为0.2~0.4Kg/m 2 ;(2)涂覆所述封闭底漆12~36h后或待所述封闭底漆干燥后,在形成的封闭底漆层上涂覆所述聚氨酯组合物I,使形成的改性聚氨酯复合底漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm;(3)涂覆所述聚氨酯组合物I12~36h后或待所述聚氨酯组合物I干燥后,在形成的改性聚氨酯复合底漆层上涂覆所述聚氨酯组合物II,使形成的改性聚氨酯复合面漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm。
56.根据权利要求55所述的施工方法,其特征在于,所述施工方法还包括增强网格层的铺设,具体步骤包括:(1)将混凝土桥面的基面清扫干净并干燥后,涂覆封闭底漆;所述封闭底漆的用量为0.2~0.4Kg/m2;(2)涂覆所述封闭底漆24h后或待所述封闭底漆干燥后,在形成的封闭底漆层上涂覆所述聚氨酯组合物I,使形成的改性聚氨酯复合底漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm;(3)涂覆所述聚氨酯组合物I24h后或待所述聚氨酯组合物I干燥后,在形成的改性聚氨酯复合底漆层上铺设抗碱玻璃纤维网或者聚酯纤维网,然后涂覆所述聚氨酯组合物II,使形成的改性聚氨酯复合面漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm。
57.根据权利要求55所述的施工方法,其特征在于,所述施工方法还包括抗道砟颗粒层的铺设,具体步骤包括:(1)将混凝土桥面的基面清扫干净并干燥后,涂覆封闭底漆;所述封闭底漆的用量为0.2~0.4Kg/m 2 ;(2)涂覆所述封闭底漆12~36h后或待所述封闭底漆干燥后,在形成的封闭底漆层上涂覆所述聚氨酯组合物I,使形成的改性聚氨酯复合底漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm;(3)涂覆所述聚氨酯组合物I12~36h后或待所述聚氨酯组合物I干燥后,在形成的改性聚氨酯复合底漆层上涂覆所述聚氨酯组合物II,使形成的改性聚氨酯复合面漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm;在所述改性聚氨酯复合面漆层表面干燥前均匀撒上抗道砟颗粒层,待聚氨酯组合物II完全固化后,将多余颗粒清理干净。
58.根据权利要求55所述的施工方法,其特征在于,所述施工方法还包括增强网格层和抗道砟颗粒层的铺设,具体步骤包括:(1)将混凝土桥面的基面清扫干净并干燥后,涂覆封闭底漆;所述封闭底漆的用量为0.2~0.4Kg/m 2 ;(2)涂覆所述封闭底漆12~36h后或待所述封闭底漆干燥后,在形成的封闭底漆层上涂覆所述聚氨酯组合物I,使形成的改性聚氨酯复合底漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm;(3)涂覆所述聚氨酯组合物I12~36h后或待所述聚氨酯组合物I干燥后,在形成的改性聚氨酯复合底漆层上铺设抗碱玻璃纤维网或者聚酯纤维网,然后涂覆所述聚氨酯组合物II,使形成的改性聚氨酯复合面漆层的干膜厚度达到0.5~1.5mm;在所述改性聚氨酯复合面漆层表面干燥前均匀撒上粒径1~3mm的PE颗粒和/石英颗粒,待改性聚氨酯复合面漆层完全固化后,将多余颗粒清理干净。
59.根据权利要求56至58中任一项所述的施工方法,其特征在于,所述步骤(2)中,形成的改性聚氨酯复合底漆层的干膜厚度达到0.8~1.2mm;所述步骤(3)中,形成的改性聚氨酯复合面漆层的干膜厚度达到0.8~1.2mm。
60.根据权利要求55至58中任一项所述的施工方法,其特征在于,所述步骤(3)中,涂覆所述聚氨酯组合物I12~36h后或待所述聚氨酯组合物I干燥后,检查形成的改性聚氨酯复合底漆层中是否有气泡,有气泡时,将气泡消除后涂覆所述聚氨酯组合物I进行修补,然后在形成的改性聚氨酯复合底漆层上涂覆所述聚氨酯组合物II;所述步骤(3)中,涂覆所述聚氨酯组合物II12~36h后或待所述聚氨酯组合物II干燥后,检查形成的改性聚氨酯复合面漆层中是否有气泡,有气泡时,将气泡消除后涂覆所述聚氨酯组合物II进行修补。



