楊玉寧，許艷艷，程 鵬，邢鳳群，郭月萍，馮 培，金燕鴻

（鄭州中原思藍德高科股份有限公司，河南 鄭州 450001）

近年來，隨著我國公路建設事業(yè)迅速發(fā)展，已建成的路面出現(xiàn)了不同程度的問題，如通車1～3年的路面出現(xiàn)小微裂縫、麻面、脫皮、泛油、瀝青老化、路面滲水等輕微病害，造成路面的不平整和抗滑性能的下降。通車8～10年的路面出現(xiàn)嚴重裂縫、坑槽及沉陷，它是路面結構的整體或其某一個或幾個組成部分的破壞。出現(xiàn)以上問題的主要原因是路面使用了劣質(zhì)的或未使用密封材料。目前市場上使用的道路接縫密封材料主要有4種，分別為瀝青、聚氨酯、聚硫密封膠及硅酮密封膠，其中瀝青冬季脆硬，夏天熱融，易卡石子造成啃邊，耐紫外線能力差，僅比不用略強；聚氨酯抗紫外線能力差，但比瀝青的使用壽命長；聚硫密封膠含端-SH，粘接性良好，耐油性佳，比聚氨酯的使用壽命長，但仍需定期更換；硅酮密封膠含有Si-O鍵，鍵能大，主鏈穩(wěn)定，耐老化性能好，可達到與路面同壽命。本文研制了一種大變位自流平硅酮道路密封膠，研究了其性能影響因素。

1 實驗部分

1.1 主要原料

107硅橡膠、201硅油，江西星火有機硅廠；1#碳酸鈣，青州宇信鈣業(yè)股份有限公司；2#碳酸鈣，江西廣源化工有限責任公司；3#碳酸鈣，晉陽市羊明鈣業(yè)有限公司；4#碳酸鈣，南陽市臥龍區(qū)三杰鈣業(yè)；催化劑，吉林華信化工有限公司；1#、2#擴鏈劑，山西化工研究所；偶聯(lián)劑，湖北武大有機硅新材料股份有限公司。

1.2 主要儀器設備

雙行星攪拌釜，成都市樹風工貿(mào)有限公司；電子萬能拉力機，深圳新三思材料檢測有限公司。

1.3 膠樣的制備

根據(jù)基礎配方（見表1）將計量好的107硅橡膠、201甲基硅油、碳酸鈣投入雙行星攪拌釜中，抽真空攪拌至混合均勻，再按配比加入固化劑、擴鏈劑、偶聯(lián)劑、催化劑等，繼續(xù)攪拌至混合均勻，出釜，裝入300 mL塑料膠管內(nèi)待用。

表1 自流平道路密封膠的基礎配方Tab.1 Basic formulation of self-leveling road sealant

1.4 性能測試

參照標準JC/T 976—2005[1]《道橋接縫用密封膠》、MH5006—2002[2]《民用機場水泥混凝土面層施工技術規(guī)范》、GB/T13477—2017[3]《建筑密封材料試驗方法》、GB/T 528—2008[4]《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》、GB/T22083—2008[5]《建筑密封膠分級和要求》、GB16776《建筑用硅酮結構密封膠》中的要求進行檢測，依據(jù)標準檢測的具體項目見表2。

表2 參照的標準及檢測項目Tab.2 Referential standards and test items

2 結果與討論

在其他成分用量不變的前提下，選擇4種不同黏度的107硅橡膠制成密封膠，測定拉伸強度、斷裂伸長率和位移能力，結果見表3。

2.1 107硅橡膠黏度對密封膠性能的影響

表3 107膠黏度對密封膠性能的影響Tab.3 Effect of viscosity of 107 silicone rubber on sealant performance

由表3可看出，隨著107膠黏度的增加，密封膠的拉伸強度、斷裂伸長率及位移能力都在增加。這是因為黏度較大時，107膠的分子質(zhì)量較大，分子鏈較長，端羥基較少，交聯(lián)點較少，交聯(lián)密度較低，其所受應力可以更好地通過交聯(lián)點分散到周圍的分子鏈上。綜合考慮，選用黏度為80 000 mPa·s的107膠[6]。

2.2 碳酸鈣對密封膠性能的影響

在其他成分質(zhì)量不變的前提下，選擇4種不同廠家的重質(zhì)碳酸鈣制成密封膠，按GB/T13477要求制備試樣，根據(jù)自流平硅酮道路密封膠在實際使用過程中所受老化條件，進行標準條件（GB16776要求）、浸水（GB16776要求）7 d后、高溫80 ℃/7 d（JC/T 976要求）后的力學性能測試，結果見表4。

表4 碳酸鈣對密封膠性能的影響Tab.4 Effect of calcium carbonate on sealant properties

由表4可看出，1#碳酸鈣破壞面積大，脫粘嚴重；3#、4#拉伸強度和斷裂伸長率較小，且流平性較差；2#綜合性能良好?？梢?，即使選用同種類型的碳酸鈣，不同廠家碳酸鈣因表面改性、粒徑等不同，也會對密封膠的性能造成很大的影響。

2.3 擴鏈劑種類對密封膠性能的影響

在其他成分質(zhì)量不變的前提下，選擇2種不同廠家的擴鏈劑制成密封膠，按GB/T13477要求制備試樣，根據(jù)自流平硅酮道路密封膠在實際使用過程中所受老化條件，進行標準條件、浸水7 d后、高溫80 ℃/7 d后的力學性能測試，結果見表5。

表5 擴鏈劑對密封膠性能的影響Tab.5 Effect of chain extender on sealant performance

由表5可看出，1#擴鏈劑制備的密封膠破壞面積大，2#擴鏈劑的密封膠綜合性能良好，這主要是因為1#擴鏈劑使分子鏈過長，彈性過大，從而導致其粘接性降低。

3 自流平硅酮道路密封膠的性能評價

用篩選出的優(yōu)良配方制備樣品，按照MH5006—2002、JC/T 976對其流平性、表干時間、質(zhì)量損失率、拉伸模量、位移能力、拉伸粘接性能、與混凝土的粘接性等項目進行綜合性能檢測，結果見表6。

表6 自流平硅酮道路密封膠的性能檢測結果Tab.6 Performance results of self-leveling silicone road sealant

從表6可看出：

1）該樣品的流平性、表干時間均合格，施工性能良好；

2）質(zhì)量損失率低，說明該樣品在固化或使用過程中，釋放的小分子物質(zhì)非常少，膠體不會出現(xiàn)收縮、脆化等不良現(xiàn)象；

3）在23 ℃和-20 ℃條件下拉伸模量均合格，且具有超低的拉伸模量，2個條件下檢測結果相差不大，說明環(huán)境溫度對其拉伸模量影響很小，即該樣品環(huán)境的適用范圍廣；

4）位移能力檢測結果為100/50級，比瀝青（一般變形能力為±5%）、聚氯乙烯（一般變形能力為±25%）、聚氨酯（一般變形能力為±25%）變形能力都要強，說明該樣品具有超強的位移能力，能滿足接縫處因溫差大、基材線脹系數(shù)大等帶來的拉伸或壓縮位移變化；

5）該樣品與基材的粘接性好，適用性強。

4 道路用硅酮密封膠的工程應用

道路表面接縫密封工程的品質(zhì)保證除了取決于選用的密封材料，還與道路密封膠的接縫設計、施工條件、施工工藝等相關。

4.1 接口設計及注意事項

施工方應根據(jù)工程設計書/圖的要求，確定合理的接縫密封膠寬度和厚度，在使用密封膠時，其厚度范圍為6～13 mm，膠縫寬度和厚度的比值一般在1.5～2.5∶1內(nèi)。在任何情況下，密封膠表面必須低于路面9 mm以下，較寬的接縫其低度可達13 mm，對于不平整的路面，以最低路面為密封膠的凹陷標準。

4.2 施工條件

施工時，要求材料表面、施工環(huán)境溫度一般為5～40 ℃，相對濕度為40%～80%。注膠面必須清潔、干燥，無易脫落物、水漬、油漬。

4.3 施工工藝

密封膠施工工藝流程為：切縫、清理接縫→塞泡沫棒→注膠→刮膠、修整→檢查、補膠。

4.4 工程案例

目前本文研制的自流平道路硅酮密封膠已成功應用于多個機場道路工程的密封，如青海玉樹機場、北京沙河機場、山東臨沂機場、鄭州新鄭機場等等，目前最早的壽命已達10年。

5 結論

1）隨107膠黏度的增加，密封膠的拉伸強度和彈性均有所增加。

2）密封膠中填加不同廠家的重質(zhì)碳酸鈣，其拉伸強度、粘接性、流平性等將有較大的差異。

3）擴鏈劑的種類不同，密封膠與水泥砂漿塊的粘接性也不同。

選擇優(yōu)良配方制備的自流平硅酮道路密封膠，其位移能力達到LM100/50，與水泥砂漿塊粘接良好。已在國內(nèi)多個機場道路工程上使用，使用時道路接縫設計、施工條件、施工工藝均滿足要求，目前壽命已達10年。

[1]JC/T 976-2005,《道橋接縫用密封膠》[S].

[2]MH5006-2002,《民用機場水泥混凝土面層施工技術規(guī)范》[S].

[3]GB/T13477-2017,《建筑密封材料試驗方法》[S].

[4]GB/T 528-2008,《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》[S].

[5]GB/T22083-2008,《建筑密封膠分級和要求》[S].

[6]張榮榮,張燕紅,楊秀麗,等.阻燃型雙組分硅酮結構密封膠的研制[J].粘接,2017,38(10):59-61.