用于半刚性基层表面的防水材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于半刚性基层表面的防水材料及其制备方法，用于半刚性基层表面的防水材料，以质量分数计包括10％～15％玻璃鳞片，32％～40％硅藻土，9％～12％水玻璃，8～10％矿渣粉，6％～8％氧化石墨烯，4％～6％椰油酰基甲基牛磺酸钠以及2％～3％的聚硅氧烷消泡剂，余量为水。本发明专利技术所提供的用于半刚性基层表面的防水材料能渗透进入半刚性基层内部，提高其内部结构的密实性，改善微结构，并在半刚性基层表面形成平整的硬化层，可以有效提高半刚性基层表面的抗渗、抗冲刷性能和水稳定性，从而提高其耐久性，大幅延长路面的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于道路工程领域，涉及一种防水材料，具体涉及一种用于半刚性基层表面的防水材料及其制备方法。
技术介绍
半刚性基层沥青路面已逐步发展成为我国高等级公路的主要路面结构型式。无机结合料稳定材料由于具有强度高、稳定性好、整体性好以及经济性明显等许多优点而被广泛应用于半刚性基层。但是由于高低温交替、雨水下渗等自然因素以及高速公路重载交通的影响，半刚性基层沥青路面结构的早期破坏问题变得日益严重，主要表现为通车一两年内即出现唧浆、松散和坑洞等现象，大幅缩短沥青路面的服役年限。目前，针对半刚性基层破坏而提出的大修模式往往是“开膛破肚”式，不仅造成交通的严重干扰，还会带来巨大的经济损失。因此，基于半刚性基层沥青路面破坏机理对半刚性基层表面进行防护，对于预防沥青路面的早期破坏并提高路面的使用寿命具有重大意义。大量研究表明，半刚性基层表面1～2cm深处最易发生水损害。由于材料自身原因或养护施工不当，半刚性基层表面特别容易出现重皮或浮灰现象，清理后残留的小坑在后期极易引起积水和渗流等问题。此外，铺筑沥青面层前基层表面因清扫不彻底而留下的浮土会在渗流浸泡等外界条件下形成泥浆，造成唧泥、板底脱空等病害，严重影响半刚性基层沥青路面的耐久性，而施工过程中不规范的养护和提前开放交通等因素均对半刚性基层的施工质量提出了更高的要求。为了保证半刚性基层沥青路面的耐久性，目前对半刚性基层防水渗流的处置原则为“少渗、快排”，处置方法主要为改善排水系统和面层材料，即完善路表排水系统，减少路表水在路面上的停留时间从而减少下渗；选用抗渗能力强的面层结构或加铺上封层，从而减少渗水；在路肩内增设排泄渗流的沙砾层，提升路肩的排水能力；优化半刚性基层的设计方案并完善其施工工艺，用透层或下封层加强面层和基层的层间结合面，提高路面结构的抗渗能力和水稳性。可以看出，目前提高半刚性基层水稳定性和耐久性的措施主要在完善路面结构或提高面层材料性能上，而对于半刚性基层结构或材料自身的优化方面研究较少。所以针对以上技术现状和半刚性基层施工过程中存在的问题，亟需开发出一种防水性能优良、经济实用，并且使用过程中不会对半刚性基层的物理、力学性能带来不利影响的新型半刚性基层表面防水材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种既具有优异防水性能，同时不会对半刚性基层的物理、力学性能带来不利影响的半刚性基层表面防水材料。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：用于半刚性基层表面的防水材料，以质量分数计包括以下原料：10％～15％玻璃鳞片，32％～40％硅藻土，9％～12％水玻璃，8～10％矿渣粉，6％～8％氧化石墨烯，4％～6％椰油酰基甲基牛磺酸钠以及2％～3％的聚硅氧烷消泡剂，余量为水。进一步，所述玻璃鳞片选用中碱玻璃鳞片，其片径为0.2～0.4mm，厚度为5±2μm，密度为2.52g/cm3，巴氏硬度为57。进一步，所述硅藻土呈白色或灰白色，SiO2的含量大于等于98％，密度为1.9～2.3g/cm3。进一步，所述水玻璃的模数为2.2～2.8，波美度为35～45。进一步，所述矿渣粉为S105级矿渣粉，其质量系数大于等于1.85。进一步，所述氧化石墨烯为琥珀色粉末状，纯度大于等于99％，片径为0.5～10μm，层数为1层，单层率大于等于99％。进一步，所述椰油酰基甲基牛磺酸钠为白色晶状粉末，纯度大于等于95％，氯化钠含量小于等于3％。进一步，所述聚硅氧烷消泡剂由聚二甲硅氧烷和二氧化硅以质量比3:1适配而成。一种防水材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，将称量好的硅藻土、玻璃鳞片以及椰油酰基甲基牛磺酸钠混合搅拌均匀，得到混合物A，备用；步骤二，将称量好的氧化石墨烯和矿渣粉以及50％的水混合搅拌均匀，得到混合物B，备用；步骤三，将称量好的水玻璃和剩余50％质量的水在玻璃杯中充分搅拌均匀，配制成稀溶液C，备用；步骤四，首先将混合物B加入到混合物A中，在常温下边加入边搅拌，在整个搅拌过程中，搅拌速度保持在50r/min，搅拌2min；接着再将稀溶液C在常温下加入到上述混合物中，在搅拌速度200r/min的条件下搅拌5min；最后加入称量好的聚硅氧烷消泡剂，并在200r/min的条件下持续搅拌3min得到均匀稳定的混合物D，所述的混合物D即为用于半刚性基层表面的防水材料。进一步，步骤一中将称量好的硅藻土、玻璃鳞片以及椰油酰基甲基牛磺酸钠加入到行星式搅拌锅中，在常温常压100r/min的条件下搅拌5～8min得到均匀的混合物A；步骤二中将称量好的氧化石墨烯和矿渣粉以及50％的水加入到另一个行星式搅拌锅中，在常温常压100r/min的条件下搅拌3～5min，得到均匀的混合物B。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：(Ⅰ)本专利技术的优势在于由于椰油酰基甲基牛磺酸钠的表面活性作用使制得的防水材料与半刚性基层材料具有良好的相容性，较强的渗透性。在喷洒该材料3～5小时后，该材料可以渗透进入基层3～5cm。又因玻璃鳞片目数较小和表面光滑，半刚性基层表面可以在短时间内形成平整的硬化层，提高半刚性基层表面的平整度。硅藻土、矿渣粉在氧化石墨烯的作用下可以激发半刚性基层的火山灰反应，提高半刚性基层材料的密实度，从而使其具备优异的抗渗、抗冲刷性能，有效提高半刚性基层的水稳定性，防止半刚性基层在早期发生水损害。(Ⅱ)本专利技术的用于半刚性基层表面防水材料的制备条件和制备工艺较为简单，在制备半刚性基层表面防水材料时加入椰油酰基甲基牛磺酸钠，大幅度提高了硅藻土和玻璃鳞片之间的相容性。首先将硅藻土和玻璃鳞片以及椰油酰基甲基牛磺酸钠搅拌混合可以形成半刚性基层表面防水材料的骨架结构，之后将氧化石墨烯和矿渣粉以及50％质量的水混合形成混合物B，一方面是为了更好的激发火山灰反应，另一方面使氧化石墨烯和矿渣粉充分混合均匀，利于改善氧化石墨烯和其他材料之间的表面张力。将水玻璃和50％质量的水配制成稀溶液能使水玻璃充分溶解且能充分发挥其粘结作用，提高表面防水材料整体强度。最后，在混合搅拌时引入聚硅氧烷消泡剂，能有效控制半刚性基层材料在体系内产生气泡，使半刚性基层的变得更加致密平整。此制备方法操作简单，工序简易，所有仪器均为实验室内常规仪器，制备过程中充分考虑并利用了各原材料的优点，使得制备的防水材料达到最佳使用效果。【具体实施方式】下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述：遵从上述技术方案，以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术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专利技术的保护范围。下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1：本实施例给出一种用于半刚性基层表面的防水材料，以质量分数计，由以下原料组成：10％玻璃鳞片，40％硅藻土，9％水玻璃，10％矿渣粉，6％氧化石墨烯，6％椰油酰基甲基牛磺酸钠，3％的聚硅氧烷消泡剂，余量为16％的水，原材料的重量百分数之和为100％。玻璃鳞片选用中碱玻璃鳞片，其片径为0.2～0.4mm，厚度为5±2μm，密度为2.52g/cm3，巴氏硬度为57。硅藻土呈白色或灰白色，SiO2的含量大于等于98％，密度为1.9～2.3g/cm3。水玻璃的模数为2.5，波美度为37。矿渣粉为S1本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于以质量分数计包括以下原料：10％～15％玻璃鳞片，32％～40％硅藻土，9％～12％水玻璃，8～10％矿渣粉，6％～8％氧化石墨烯，4％～6％椰油酰基甲基牛磺酸钠以及2％～3％的聚硅氧烷消泡剂，余量为水。

【技术特征摘要】
1.用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于以质量分数计包括以下原料：10％～15％玻璃鳞片，32％～40％硅藻土，9％～12％水玻璃，8～10％矿渣粉，6％～8％氧化石墨烯，4％～6％椰油酰基甲基牛磺酸钠以及2％～3％的聚硅氧烷消泡剂，余量为水。2.根据权利要求1所述的用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于：所述玻璃鳞片选用中碱玻璃鳞片，其片径为0.2～0.4mm，厚度为5±2μm，密度为2.52g/cm3，巴氏硬度为57。3.根据权利要求1所述的用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于：所述硅藻土呈白色或灰白色，SiO2的含量大于等于98％，密度为1.9～2.3g/cm3。4.根据权利要求1所述的用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于：所述水玻璃的模数为2.2～2.8，波美度为35～45。5.根据权利要求1所述的用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于：所述矿渣粉为S105级矿渣粉，其质量系数大于等于1.85。6.根据权利要求1所述的用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于：所述氧化石墨烯为琥珀色粉末状，纯度大于等于99％，片径为0.5～10μm，层数为1层，单层率大于等于99％。7.根据权利要求1所述的用于半刚性基层表面的防水材料，其特征在于：所述椰油酰基甲基牛磺酸钠为白色晶状粉末，纯度大于等于95％，氯化钠含量小于等于3％。8.根据权利要求1所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锐，郑睢宁，黄鑫，邵玉，张永朋，陈华鑫，朱永光，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61