具有增强的粘结特性的路面结构的制作方法
专利名称：具有增强的粘结特性的路面结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及对支撑结构上的路面进行密封的领域。
背景技术：
铺设在支撑结构(特别是混凝土支撑结构)上的路面是经常会遇到的，尤其是在作为桥梁的时候。这种混凝土支撑结构通常利用浙青层(Bitumenbahnen)加以密封。 然而，由于浙青层的热塑性，其很容易受到温度波动的影响。与之相反，弹性的塑料层 (Kunststoffbahnen)在很宽的温度范围内都具有恒定的弹性，因此，即使在极端的温度条件下也可实现其密封功能。在公路建设中，通常铺设以浙青为基础的承重层(Tragschicht) 作为顶层。但这里的问题在于，在承重层与支撑结构材料(特别是混凝土)之间必须具有良好的粘结接合(Haftverbimd)，这当然包括与所有中间层的粘结。在这里，由于所使用的材料，使得塑料薄膜与含有浙青的承重层之间的粘结特别成为非常难以解决的问题。解决这个问题的一个出发点是在塑料层与含有浙青的承重层之间使用浇注式浙青(Gussasphalt)作为粘结剂(Haftmittel)。但是这种体系具有很大的缺点首先，浇注式浙青必须在较高的温度下铺设，而含有浙青的承重层只能在冷却后铺设，一方面，由于该附加步骤，这会使路面的密封的形成(或者说路面的形成过程)时间更长、费用更高。另一方面也显示出，这种路面会由于路面使用车辆的较高轴向载荷(Achslasten)而变形，并在短时间内对路面造成不期望的伤害。文献WO 20081095215避开了这个问题，其中，它使用混凝土路面。该文献公开了一种位于混凝土支撑结构上的混凝土路面，在混凝土支撑结构与混凝土路面之间有塑料薄膜，并且在塑料薄膜与混凝土路面之间有粘结层。为了确保混凝土路面与粘结层的粘结，在此提出在粘结层硬化之前向其中撒入石英砂。文献AT 413990B提出，使用基于聚氨酯的胶粘底漆(Kleb印rimer)，以改善塑料薄膜与含有浙青的承重层之间的粘接，在胶粘底漆上撒上松散的合成树脂颗粒。但是一方面，撒上颗粒会带来一些问题，特别是当在暴露于风中的混凝土结构中撒上颗粒时或撒上颗粒之后，例如会导致大量的颗粒被风吹走，这将造成不必要的材料损失或不可控的粘结损失。此外已经证实在剪切负荷下，这种体系强烈倾向于在颗粒和浙青之间发生粘附破坏 (adhasivem Bruch)。粘附破坏的发生始终是粘结不足的表现，并可能特别在较长时间暴露于环境中之后导致脱层和不密封。
发明内容
本发明的目的在于提出一种路面结构，其建造简单、经济，可以在塑料薄膜与含有浙青的承重层之间产生高的粘结，以形成良好的粘结接合，并在进行粘结测试时，在剪切负荷下，在浙青中大部分导致内聚破坏。出乎意料的是，利用如权利要求1所述的方法和如权利要求13所述的路面结构可以解决这个问题。另外，这种路面结构即使在较高的车辆轴向载荷的情况下也可以有效地长期使用。该方法允许以快速且具有成本效益的方式和方法对位于支撑结构(特别是混凝土支撑结构)上的路面进行密封。本发明的核心在于，将环氧固态树脂(Epoxid-Festharz)和在室温下呈固态的热塑性聚合物的组合作为在此所需的粘结组合物的主要组成部分。此外，通过有利的实施方式，可以简单地防止现有技术中的主要问题，即不期望的粘结剂被风吹走的问题，并因此在建造路面结构时能够简单地提高质量保证。通过粘结测试可以证明本发明能够显著提高内聚破坏在浙青中的比例。因此，对于抗剪强度而言，关键点是浙青的自身强度，而不再是粘结。由此，还可以确保，更长时间地保持粘结(Klebverbimd)，并可以大幅度减少以浙青为基础的承重层形成脱层和因此而产生的裂缝和不密封。特别有利的是，可以不使用浇注式浙青。本发明的其它方面是其它独立权利要求的主题。本发明特别优选的实施方式是从属权利要求的主题。本发明的实施方式在本发明的第一方面涉及一种用于建造路面结构的方法，该方法包括以下步骤(i)在支撑结构上涂装底漆，特别是在混凝土结构上涂装混凝土底漆；(ii)在按照步骤(i)涂装有底漆的支撑结构上铺设塑料薄膜；并且在随后(iii)涂装粘结组合物，其包含(a)至少一种环氧固态树脂(b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物和(iv)铺设以浙青为基础的承重层。这种支撑结构优选是地上建筑或地下建筑的形式。特别可以是桥梁、走廊、隧道、 进口坡或出口坡或停车场。这种支撑结构的优选实施例是桥梁。路面所需的支撑结构是一种由具有支撑性能的材料组成的结构。这种材料特别可以是金属、金属合金或混凝土，特别是强化混凝土，优选为钢筋混凝土。这种支撑结构的最优选的实例是由混凝土制成的桥梁。在步骤(i)中，将底漆(特别是混凝土底漆)涂装在支撑结构上。在本文献中，一般将“底漆”理解为涂装在衬底(Substrat)上的聚合物的薄层，其改善了该衬底与其它衬底之间的粘结。底漆在室温下具有可流动的稠度，并通过涂覆、上漆、卷绕、喷涂、浇注或涂刷而涂装在衬底上。应该注意的是，术语“可流动”在这里不仅表示是液态的，而且还表示是高粘性的蜜状材料直至糊状材料，其形状与地球引力的作用相适应。在本文献中，将“室温”理解为23°C。在本文献中，将“混凝土底漆”理解为涂装在混凝土上的聚合物的薄层，其可以改善混凝土与其它衬底的粘结。基于环氧树脂的底漆特别适宜作为混凝土底漆。特别是双组分的环氧树脂树脂-底漆(Epoxidharzharz-Primer)，其包含一种(即第一种)成分为环氧树脂，特别是基于双酚A 二缩水甘油醚(Bisphenol-A-Diglycidylether)的环氧树脂；另一种(即第二种)成分为固化剂(HSrter)，尤其是多胺(Polyamin)或多硫醇 (Polymercaptan) 0特别优选不含有任何填充剂的环氧树脂-底漆。此外，混凝土底漆优选是流动性的(diinnflUssig)，特别具有低于IOOOOmPas (优选在IOmPas与IOOOmPas之间)的粘度，从而使其可以渗入混凝土表面。特别优选的混凝土底漆是双组分、流动性的环氧树脂底漆，例如由Sika Deutschland GmbH或Sika Schweiz AG销售的系列商标名称为 Sikafloor⑧或Sikagard⑧的产品。特别优选的混凝土底漆为Sikafloor -156涂底漆 (Grundierung)禾口 Sikagard -186。正如专业人员所熟知的那样，对于其它材料，各自有适合的底漆，例如用于钢材的钢底漆。在本文献中，将“塑料底漆”理解为涂装在塑料薄膜上的聚合物的薄层，其可以改善塑料薄膜与其它衬底的粘结。特别使用基于环氧树脂的底漆作为塑料底漆。此外，优选在步骤(i)与步骤(ii)之间，将无机添加剂(Einstreumittel)(特别是砂，优选为石英砂)掺入底漆(优选为混凝土底漆)中。为了确保在添加剂与底漆(特别是混凝土底漆)之间有良好的粘结，优选在底漆硬化之前掺入添加剂。优选无机添加剂的最大粒径小于1mm，特别是在0. Imm与Imm之间，优选在0. 3mm 与0. 8mm之间。但是，需要对这种添加剂的量进行计算，以便使底漆没有被完全覆盖，而是在结构中始终处于底漆与塑料薄膜直接接触的位置。已经发现，使用添加剂有利于塑料薄膜与底漆或支撑结构之间的粘结。对此，可能的(但不限制本发明的)解释是底漆至少部分地环绕颗粒表面，并由此在塑料薄膜与底漆之间形成更大的接触面；和/或通过无机添加剂，底漆层在局部被显著强化，从而能够在塑料薄膜与支撑结构之间传递或承受更大的力；和/或通过添加剂在塑料薄膜与底漆之间产生纯机械的锚固，其中，包含在底漆的基体(Matrix)中的颗粒形成粗糙的底漆表面，并且这些颗粒结合在优选为弹性的塑料薄膜的表面中。如果在现场制作塑料薄膜，特别是通过喷雾法(Spritzverfahren)制作时，塑料薄膜具有明显更大的接触面，因为其被涂装于底漆表面上，而该底漆表面由于添加剂所造成的粗糙度而具有明显更大的表面。关于底漆的层厚度，专业人员应当了解其当然在很大程度上还取决于支撑结构的表面粗糙度以及是否使用添加剂。底漆的平均层厚度通常介于100微米与10毫米之间， 优选底漆层的平均层厚度低于3mm，优选在0. 3mm与2mm之间。然后，在步骤(ii)中将塑料薄膜铺设在步骤(i)涂装有底漆之后的支撑结构上。为了使塑料薄膜尽可能是适用的，塑料薄膜应该是最大程度防水的，并且在水或湿气的长期影响下不会分解，或者受到机械损伤。作为塑料薄膜，如已经在现有技术中用于密封目的、特别是用于屋顶或用于桥梁密封目的的那些是合适的。为了在铺设以浙青为基础的承重层时所产生的温度影响下，尽可能少地造成损伤或发生变化，特别有利地由软化点超过140°C (优选在160°C与300°C之间)的材料制造塑料薄膜。塑料薄膜应该优选具有至少最低限度的弹性，以便能够克服例如在浙青与支撑结构之间由温度所引起的膨胀差异或者在支撑结构或承重层中由断裂所引起的张力，而不会使塑料薄膜受到破坏或撕裂并影响塑料薄膜的密封功能。特别优选基于聚氨酯或聚脲或聚(甲基)丙烯酸酯或环氧树脂的塑料薄膜。塑料薄膜可以作为预制幅材使用。在这种情况下，塑料薄膜优选在薄膜模具中通过工业过程制造，并在到达施工现场时优选以塑料薄膜卷的形式投入使用。在这种情况下，使塑料薄膜在完全固化或硬化之前与底漆相接触是有利的。
但是，也可以在现场制造塑料薄膜，例如通过在现场混合并使用的活性成分的交联反应。已经证实注塑成型的塑料薄膜是特别有利的。塑料薄膜有利地具有毫米级的层厚度，一般在0. 5mm与15mm之间，优选在Imm与 4mm之间。大多数情况下，优选使用聚氨酯薄膜，特别是由双组分聚氨酯注塑成型的薄膜，作为塑料薄膜。在通过步骤(iii)涂装粘结组合物之前，在通过步骤(ii)所铺设的塑料薄膜上， 通过步骤(ii，a)涂装塑料底漆是有利的。特别将基于双组分聚氨酯或环氧树脂(优选环氧树脂)的底漆作为塑料底漆使用。本发明的核心是，通过涂装特定的粘结组合物，确保塑料薄膜与以浙青为基础的承重层之间的粘接。该粘结组合物包含以下主要成分a)至少一种环氧固态树脂以及b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物术语“环氧固态树脂”是环氧树脂方面的专业人员公知的，其与“环氧液态树脂”相对地使用。固态树脂的玻璃化温度超过室温，也就是说，其可以在室温下被粉碎成流动性粉末。优选环氧固态树脂具有下述下式(I)
R' R"「R· R"—
Γ T T 1 Ij Τ ο
OOHsO在此，取代基R’和R”彼此相互独立地表示H或CH3。此外，参数s表示大于1. 5、 特别是从2到12的数值。这种环氧固态树脂可以在市场上购得，例如系列商标名称为D. E. R 或 Araldite⑧的产品或Dow或Huntsman或Hexion的环氧类树脂，以及对应于专业人员所熟知的那些。参数S位于1和1. 5之间的式(I)的化合物被专业人员称为半固体环氧树脂。本发明在此同样将其视为固态树脂。但是在狭义上，优选其参数s为大于1. 5的数值的环氧树脂。此外，还需要指出的是如果使用环氧液态树脂代替环氧固态树脂，本发明的优势将不复存在。因此，本发明的本质在于在粘结组合物中存在环氧固态树脂。在室温下呈固态的热塑性混合物是一种在室温下可聚合的材料，其在温度超过软化温度时变软并最终变成可流动的。在本文献中，软化温度或软化点(Softening point)特别理解为遵照DIN ISO 4625根据环和球法(Ring & Kugel-Methode)测量得到。非常有利的是，在室温下呈固态的热塑性聚合物具有80°C到150°C范围内，特别90°C到130°C范围内的软化点。热塑性聚合物特别优选具有这样的软化点其比在步骤 (iv)中进行铺设时所测量到的以浙青为基础的承重层的温度低至少25°C。作为在室温下呈固态的热塑性聚合物，特别应理解为至少一种烯类不饱和单体的均聚物或共聚物，特别是选自以下组成的组中的单体的均聚物或共聚物乙烯、丙烯、丁烯、 丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、乙烯基酯(特别是醋酸乙烯酯)、乙烯基醚、烯丙基醚、(甲基) 丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、马来酸、马来酸酐、马来酸酯、富马酸、富马酸酯和苯乙烯。特别适用的是仅由这里所列出的组的单体制成的共聚物。此外，特别适用的是利用接枝反应(Pfropfungsreaktion)进行改性的烯类不饱和单体的共聚物，特别是利用接枝反应进行改性的上述部分的共聚物。例如聚烯烃、特别是聚α-烯烃适于作为在室温下呈固态的热塑性塑料。大多数情况下，这种聚烯烃优选是无规的聚α-烯烃(APAO)。乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)适于作为最优选的热塑性聚合物，尤其是醋酸乙烯酯含量低于50%的那些，特别是醋酸乙烯酯含量在10%与40%之间、优选在20%与35% 之间、最优选在27%与32%之间的那些。已经证实特别优选使用至少两种不同的在室温下呈固态的热塑性聚合物，其优选具有不同的化学组成。最优选这两种不同的热塑性聚合物中的一种是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。此外，有利的是，另外一种热塑性聚合物是一种共聚物，在其制备中使用马来酸或马来酸酐作为单体或作为接枝试剂(Pfropfungsreagenz)。环氧固态树脂相对于在室温下呈固态的热塑性聚合物的重量比优选在1 2到 1 10之间，特别优选在1 4到1 8之间。此外，已经证实优选粘结组合物具有增粘剂-树脂(Tackifier resin)，特别是基于烃类树脂(优选脂肪烃类树脂)的增粘剂树脂，特别是例如由Exxon Mobil公司销售的商标名称为Escorez 的产品。已经证实粘结组合物还包含化学或物理的发泡剂(Treibmittel)是特别有利的。在此，这涉及放热性发泡剂，例如氮化合物、联氨衍生物、氨基脲或四唑。优选是偶氮二酰胺和氧代-双(苯磺酰胼)，其在分解时释放能量。此外，吸热性发泡剂也是适用的， 例如碳酸氢钠/柠檬酸混合物。这种化学发泡剂例如可以是由Chemtura公司销售的商标名称为Celogen 的产品。物理发泡剂同样也是适用的，例如由Akzo Nobel公司销售的商标名称为Expancel 的产品。特别适用的发泡剂是例如由Akzo Nobel公司销售的商标名称为Expancel 的产品或由Chemtura公司销售的商标名称为Celogen 的产品。优选发泡剂是化学发泡剂，其被加热时，特别是加热至100°C到160°C时，释放出气体。物理或化学发泡剂的量基于粘结组合物的重量特别为0. 1-3重量％。此外，粘结组合物特别可以包含通过升高温度而活化的环氧树脂交联催化剂和/ 或用于环氧树脂的固化剂。其特别可以选自由以下组成的组双氰胺、三聚氢二胺、胍、氨基胍及其衍生物；取代脲，特别是3-(3-氯-4-甲基苯基)-1，1- 二甲基脲(绿麦隆)；或者苯基-二甲基脲，特别是对-氯苯基-N，N-二甲基脲(灭草隆)、3_苯基-1，1-二甲基脲(非草隆)、3，4- 二氯苯-N，N- 二甲基脲(敌草隆)、N，N- 二甲基脲、N-异丁基-N’，N’ - 二甲基脲、1，1’ -(己烷-1，6-二基)双(3，3’ - 二甲基脲)以及咪唑、咪唑盐、咪唑啉和胺络合物。这些可热活化的固化剂优选可在温度为80°C _160°C时被活化，特别是85°C到150°C， 优选为90°C -140°C时活化。特别是可以将双氰胺与取代脲联合使用。除了已经提及的成分之外，粘结组合物还可以包含其它成分，例如杀菌剂、稳定剂 (特别是热稳定剂)、增塑剂、颜料、附着力增强剂(特别是有机硅烷)、反应性粘合剂、溶齐 、流变改性剂、填料或纤维，特别是玻璃纤维、碳纤维、纤维素纤维、棉纤维或合成塑料纤维(Kimststofffasern)，优选得自聚酯的纤维、或得自乙烯和/或丙烯的均聚物或共聚物的纤维、或得自粘胶纤维的纤维。根据粘结组合物的不同实施方式，这些纤维可以作为短纤维或长纤维，或者以纺制的、织造的或非织造的纤维材料的形式使用。这些纤维的使用特别有利于改善机械强化，特别是当至少一部分纤维是由抗拉的或高抗拉强度的纤维，特别是由玻璃、碳或芳纶制成的纤维组成时。粘结组合物有利地以颗粒的形式被使用，颗粒直径优选为Imm至10mm，特别优选为 3mm 至 6mm。在一个优选的实施方式中，该粘结组合物与如上所述在现场制造的塑料薄膜联合使用，并在该实施例的开放时间(Offenzeit)内，利用由活性成分的交联反应而制成的塑料薄膜进行涂装。优选通过在尚未完全反应并且至少容易粘附的塑料薄膜上撒上该粘结组合物，以实现其涂装。这样做的优势很大，所撒上的粘结组合物粘附地保留在塑料薄膜的表面上，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。在另一种优选的实施方式中，在步骤(ii a)中，将塑料底漆涂装在步骤(ii)中所铺设的塑料薄膜上，其中，在塑料底漆的开放时间内涂装粘结组合物。优选通过在尚未完全反应并且至少容易粘附的塑料底漆上撒上该粘结组合物，以实现其涂装。这样做的优势很大，所撒上的粘结组合物粘附地保留在粘结在塑料薄膜上的塑料底漆的表面上，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。在另一种优选的实施方式中，使用薄膜(Folie)形式的粘结组合物。这通过涂装薄膜形式的粘结组合物来实现。这种粘结组合物薄膜可以例如在薄膜模具中通过使粘结组合物至少部分熔化并随后进行挤出或压延而制造。必要时，如果粘结组合物薄膜包含织物纤维或羊毛纤维，或者与织物纤维或羊毛纤维相接合，例如被共挤出(an-extruidert)， 则也是有利的。在冷却之后，该薄膜可以被简单地卷起，并进而被轻松地储存或运输。因此，粘结组合物可以轻松地到达施工现场，在那里展开，并按照所需要的尺寸进行切割。这是一种非常具有成本和时间效率的运行过程。这种粘结组合物薄膜的表面基本上是无胶的。但是它却有利于利用分隔纸，例如硅化纸，来保护粘结组合物薄膜的表面，以便能够排除在储存期间，可能发生的卷的个别层彼此粘结的风险。使用这种粘结组合物薄膜有很大的优势粘结组合物被大面积且均勻地分布，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。如果在这种粘结组合物薄膜的表面上涂装压敏粘合剂(Pressure Sensitive Adhesive)，也是有利的，由此可以在制造路面结构时，更好地将粘结组合物薄膜固定在塑料薄膜上。在这种情况下，特别推荐使用分隔纸，以防止个别的层彼此之间不期望地粘结在一起，特别是当它们被卷起时。
在另一种优选的实施方式中，将熔化状态下的粘结组合物涂装在步骤(ii)中所铺设的塑料薄膜上。通常这样进行在现场利用加热装置将粘结组合物熔化，并且例如在熔化状态下进行喷洒或铺展(aufgerekelt)。然后使粘结组合物通过冷却凝固成粘结在塑料薄膜上的薄薄的膜。最后，在一种特别优选的实施方式中，粘结组合物是一种分散体(Dispersion)， 其中，至少环氧固态树脂和热塑性聚合物以固相(FestkSrperphase )存在于液相 (Flussigphase)中。在这种情况下，在步骤(iii)中，将粘结组合物直接涂装在塑料薄膜上。液相特别由液态活性粘合剂组成，优选由基于双组分环氧树脂的粘合剂组成，双组分环氧树脂在必要时还包含溶剂或增塑剂。在该分散体的开放时间结束时形成膜，其与分散体的固态部分结合。这具有很大的优势粘结组合物的固体部分保持粘附在塑料薄膜的表面上，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。最后，在步骤(iv)中，铺设基于浙青的承重层。特别有利地将该基于浙青的承重层直接铺设在粘结组合物上。承重层是与车辆直接接触的路面。含有浙青的承重层通常在应用之前以140°C至 160°C的温度加热，并优选利用轧辊轧平。含有浙青的承重层的铺设是专业人员所熟知的， 因此在这里不做进一步的讨论。除了浙青以外，承重层还包括为专业人员所熟知的其它可能的成分。专业人员熟知被用于建造路面的以浙青为基础的组合物的成分的种类和量。在这里特别重要的是，承重层通常具有大量的特别是沙子或碎石这样的矿物填料。确保塑料薄膜与承重层之间具有良好的粘结接合的主要困难也许可以归因于矿物成分和浙青的混合，并且能够将此解释为它们具有非常不同的亲水性(或者说疏水性) 并因此具有相关的不同的润湿性能的结果。当已熔化的浙青接触到粘结组合物时，在室温下呈固态的热塑性聚合物和必要时粘结组合物的其它可融化的成分根据其熔点而开始熔化或熔化。如果它们被熔化，那么它们可以形成相当均勻的热塑性塑料层，或者还可以近表面地溶解在浙青中并形成包含热塑性塑料的边界相层(Grenzphasenschicht)。因此，就本发明的实质而言，粘结组合物完全不必形成一个分立、单独的层。如果粘结组合物具有化学或物理发泡剂，则当已熔化的浙青接触到粘结组合物时，发泡剂被活化，并特别释放出气体。已经证实由此仍然可以使粘结强化得以进一步提高，这可以在测试内聚破坏部分时观察到。这种粘结强化的原因尚不完全清楚。有如下推测通过气体释放改良界面处的浙青结构，由此特别可以使浙青和粘结组合物实现更好的机械锁紧。以下也被认为是有利的可以使环氧固态树脂在单独的高温下交联，但特别是在通过升高温度而活化的环氧树脂交联催化剂和/或用于环氧树脂的固化剂和/或具有酸酐的化合物的影响下交联。这被认为是粘结增强的原因之一。然而，还显示，在缺乏室温下呈固态的热塑性聚合物的情况下无法实现本发明的有利特性。这样建造的路面结构具有显著的优点确保各层之间彼此长久的结合；其还在很大的轴向载荷下长时间地保持形状稳定。此外，塑料薄膜和浙青之间的结合相比于现有技术有了极大的提高。因此，它形成了明显少得多的快速疲劳裂纹，这种疲劳裂纹可能损害路面结构的密封功能。因此，在此所介绍的这种方法不仅在建造路面结构时节省了时间，而且还进一步节省了维护费用，因为可以显著延长维修或更换的间隔。
另一方面，本发明还涉及到以上详细描述的粘结组合物用于增强浙青在塑料上的粘结的应用。另一方面，本发明还涉及一种路面结构，该路面结构具有支撑结构，特别是混凝土支撑结构，其表面涂有底漆，特别是混凝土底漆，在底漆上设置有塑料薄膜，以及以浙青为基础的承重层，和-或者位于塑料薄膜与承重层之间的粘结层；-或者位于塑料薄膜与承重层之间的界面区域中的塑料薄膜和/或承重层的改性区域。粘结层在此以至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物为基础建造。位于塑料薄膜与承重层之间的界面区域中的塑料薄膜和/或承重层的改性区域在此通过至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物进行改性。对于各层和材料的详细情况已经在前文所述的用于建造路面结构的方法中进行了讨论。与已经讨论的相同，在建造过程中或者形成粘结组合物的分立中间层并构成粘结层，或者利用粘结组合物对塑料薄膜和/或承重层进行改性，由此使塑料薄膜和/或承重层靠近表面的区域的组成成分与塑料薄膜和/或承重层远离表面的区域的组成成分在化学上是不同的。改性区域的厚度在很大程度上取决于粘结组合物中所包含成分的迁移能力和浙青在应用时的温度及其冷却行为的持续时间。该迁移能力还取决于例如这些组成成分的分子量和极性。通常情况下，改性区域的边界并不是清晰地形成，而是渐进式地形成。
下面将借助附图对本发明的实施方式做进一步的说明。在各图中，相同的元件以相同的标记表示。用箭头表示运动。其示出图1 涂装有底漆和塑料薄膜的支撑结构的截面图(在步骤(ii)期间或之后的情况)；图2 在第一种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图3 在第二种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图4 在第三种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图5 在第四种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图6 具有粘结层的路面结构的截面图；图7 具有承重层和塑料薄膜的改性区域的路面结构的截面图。这些附图是示意性的。其中仅示出了用于迅速理解本发明的基本要素。图1示出了涂装有混凝土底漆3和塑料薄膜4的混凝土支撑结构2的截面示意图。为此，在第一步骤(i)中，将双组分的环氧树脂树脂-混凝土底漆3铺设在混凝土支撑结构 2上。接着，在硬化之前将粒度为0.4mm的石英砂(在图1中未示出)撒在底漆中。随后， 在步骤(ii)中以4mm的层厚度喷涂双组分聚氨酯塑料薄膜4。图1示出了在步骤(ii)之后的路面结构的情况。图2示出了一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，将塑料薄膜4在现场制造，特别是作为可喷洒的双组分聚氨酯塑料薄膜来制造。粘结组合物5以颗粒5’的形式在塑料薄膜5的开放时间内，特别是在临近结束时，撒在其表面上。由于塑料薄膜尚未完全反应，因此它们保持粘附在仍然有粘性的塑料薄膜表面上，也就是说，颗粒5’ 能够很容易地陷入塑料薄膜中，并因此在塑料薄膜发生反应期间结合并固定在塑料薄膜表面中。图3示出了另一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，在塑料薄膜4上涂装塑料底漆6。在此情况下，塑料底漆优选具有活性粘合剂剂，从而通过化学反应产生交联反应。粘结组合物5以颗粒5’的形式在塑料薄膜5的开放时间内，特别是在临近结束时，撒在其表面上。由于塑料底漆尚未完全反应，因此它们保持粘附在仍然有粘性的塑料底漆的表面上，也就是说，颗粒5’能够很容易地陷入塑料底漆中，并在塑料底漆发生反应期间结合并固定在塑料薄膜表面上。图4示出了另一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，将粘结组合物以薄膜5’的形式进行铺设。该薄膜通过在薄膜模具中对粘结组合物进行熔化和挤出而制成。然后，在薄膜5’的一侧涂覆压敏粘合剂9 (pressure sensitive adhesive)，并用分隔薄膜10加以覆盖，随后将薄膜5’卷起。现在根据需要将这种卷运送到施工现场，将薄膜展开并按照正确的长度和宽度剪切，并铺设在塑料薄膜4上。在铺设过程中将分隔薄膜10抽出。在图4中，用灰色箭头表示抽出方向。通过移走该分隔薄膜，使粘合剂9与塑料薄膜4相接触，由此使薄膜5”与塑料薄膜4至少临时固定在一起，并且即使在大风情况下也可以在很大程度上防止粘结组合物5被不期望地移除。图5示出了另一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，将粘结组合物5以分散体5”’的形式铺设。分散体5”’具有由环氧固态树脂和热塑性聚合物组成的固相；和由以双组分环氧树脂为基础的液态粘合剂和溶剂或增塑剂形成的连续液相。分散体5”’例如借助于毛刷均勻地涂在塑料薄膜4的表面上。通过液态粘合剂的有条件的固化，该液相凝固并与固相成为一体，由此使粘结组合物5固定在塑料薄膜4的表面上。图6示出了路面结构1的一种实施方式的截面示意图。正如图2所示出的那样， 据此在步骤(iv)中，在路面结构的中间部分上铺设基于浙青的承重层8。粘结组合物5， 特别以撒入的颗粒5’的形式，通过与熔化的浙青相接触而被加热并熔化，从而形成粘结层 r。为简单起见，在此处所示的的视图中，粘结组合物5被描述为整个表面的层。在铺设的浙青层冷却之后，承重层8是能够支撑的，并与塑料薄膜4牢固结合。图6示出了路面结构1的另一种实施方式的截面示意图。正如图2所示出的那样， 据此在步骤(iv)中，在路面结构的中间部分上铺设基于浙青的承重层8。粘结组合物5，特别以撒入的颗粒5’的形式，通过与熔化的浙青相接触而被加热并熔化。其中，在此可以看到粘结组合物5渗入塑料薄膜4和承重层8中。因此，在塑料薄膜4和承重层8之间的边界面区域中各自靠近边界形成改性区域，即，塑料薄膜4中的改性区域7”和承重层8中的改性区域V”。通过使粘结组合物5渗入塑料薄膜4或者承重层8，在接近塑料薄膜/承重层边界面的位置(在图6中以*或*’表示)处的化学组成与塑料薄膜4或承重层8在远离塑料薄膜/承重层边界面的位置(在图6中以**或**’表示)处的组成是不同的。在铺设的浙青层冷却之后，承重层8是能够支撑的，并与塑料薄膜4牢固结合。附图标记列表1路面结构2支撑结构，混凝土支撑结构3底漆，混凝土底漆4塑料薄膜5粘结组合物5’颗粒状的粘结组合物55”薄膜状的粘结组合物55”’分散体形式的粘结组合物56塑料底漆V粘结层7”以粘结组合物改性的塑料薄膜4的边界面区域7”’以粘结组合物改性的承重层8的边界面区域8基于浙青的承重层9粘合剂10分隔薄膜
实施例根据表1中的重量比制备组合物，其中，将组成部分在双螺杆挤出机中在温度 80°C时相互混合。随后，通过随后的拉条造粒(Stranggranulierung)，可以获得粒径为Imm 至3mm的颗粒。
权利要求
1.用于建造路面结构(1)的方法，所述方法包括以下步骤(i)在支撑结构(2)上涂装底漆(3)，特别是在混凝土结构(2)上涂装混凝土底漆(3)； ( )在按照步骤(i)涂装有底漆的支撑结构(2)上铺设塑料薄膜； 并且在随后(iii)涂装粘结组合物(5)，所述粘结组合物包含(a)至少一种环氧固态树脂(b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物和(iv)铺设以浙青为基础的承重层(8)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结组合物(5)还包含化学或物理发泡剂。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
4.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述粘结组合物(5)以颗粒(5’) 的形式被使用。
5.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘结组合物(5)以薄膜 (5”)的形式被使用。
6.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述基于浙青的承重层(8)直接铺设在所述粘结组合物( 上。
7.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物的软化温度在80°C到150°C范围内，特别在90°C到130°C范围内。
8.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，环氧固态树脂相与在室温下呈固态的热塑性聚合物的重量比在1 2到1 10之间，优选在1 4到1 8之间。
9.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜(4)是聚氨酯薄膜， 特别是注塑成型的双组分聚氨酯薄膜。
10.粘结组合物(5)用于增强浙青在塑料上的粘结的应用，所述粘结组合物(5)包含(a)至少一种环氧固态树脂(b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物。
11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
12.如权利要求10或11所述的应用，其特征在于，所述粘结组合物(5)还包含化学或物理发泡剂。
13.路面结构(1)，其具有支撑结构O)，在所述支撑结构的表面涂装有底漆(3)，在所述底漆上设置有塑料薄膜(4)；以及以浙青为基础的承重层(8)，和或者位于塑料薄膜(4)与承重层(8)之间的粘结层(7’)，或者位于所述塑料薄膜(4)与承重层(8)之间的边界面区域中的所述塑料薄膜(4)和/或承重层(8)的改性区域(7”，7”’ )； 其特征在于，所述粘结层(7’ )以至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物为基础建造，或者所述改性区域(7”，7”’ )通过至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物进行改性。
14.如权利要求13所述的路面结构(1)，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
15.如权利要求13或14所述的路面结构(1)，其特征在于，所述塑料薄膜(4)是聚氨酯薄膜，特别是注塑成型的双组分聚氨酯薄膜。
全文摘要
本发明涉及一种用于建造路面结构(1)的方法。为了确保塑料薄膜(4)与以沥青为基础的承重层之间的良好粘接，使用粘结组合物(5)，其包含至少一种环氧固态树脂以及在室温下呈固态的热塑性聚合物。该方法允许快速、有效地建造路面结构，并显著地增强粘结。
文档编号E01D19/08GK102472024SQ201080030796
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者R·泰塞尔, 汉斯·甘特纳, 赫伯特·爱克曼 申请人:Sika技术股份公司
技术领域：
本发明涉及对支撑结构上的路面进行密封的领域。
背景技术：
铺设在支撑结构(特别是混凝土支撑结构)上的路面是经常会遇到的，尤其是在作为桥梁的时候。这种混凝土支撑结构通常利用浙青层(Bitumenbahnen)加以密封。 然而，由于浙青层的热塑性，其很容易受到温度波动的影响。与之相反，弹性的塑料层 (Kunststoffbahnen)在很宽的温度范围内都具有恒定的弹性，因此，即使在极端的温度条件下也可实现其密封功能。在公路建设中，通常铺设以浙青为基础的承重层(Tragschicht) 作为顶层。但这里的问题在于，在承重层与支撑结构材料(特别是混凝土)之间必须具有良好的粘结接合(Haftverbimd)，这当然包括与所有中间层的粘结。在这里，由于所使用的材料，使得塑料薄膜与含有浙青的承重层之间的粘结特别成为非常难以解决的问题。解决这个问题的一个出发点是在塑料层与含有浙青的承重层之间使用浇注式浙青(Gussasphalt)作为粘结剂(Haftmittel)。但是这种体系具有很大的缺点首先，浇注式浙青必须在较高的温度下铺设，而含有浙青的承重层只能在冷却后铺设，一方面，由于该附加步骤，这会使路面的密封的形成(或者说路面的形成过程)时间更长、费用更高。另一方面也显示出，这种路面会由于路面使用车辆的较高轴向载荷(Achslasten)而变形，并在短时间内对路面造成不期望的伤害。文献WO 20081095215避开了这个问题，其中，它使用混凝土路面。该文献公开了一种位于混凝土支撑结构上的混凝土路面，在混凝土支撑结构与混凝土路面之间有塑料薄膜，并且在塑料薄膜与混凝土路面之间有粘结层。为了确保混凝土路面与粘结层的粘结，在此提出在粘结层硬化之前向其中撒入石英砂。文献AT 413990B提出，使用基于聚氨酯的胶粘底漆(Kleb印rimer)，以改善塑料薄膜与含有浙青的承重层之间的粘接，在胶粘底漆上撒上松散的合成树脂颗粒。但是一方面，撒上颗粒会带来一些问题，特别是当在暴露于风中的混凝土结构中撒上颗粒时或撒上颗粒之后，例如会导致大量的颗粒被风吹走，这将造成不必要的材料损失或不可控的粘结损失。此外已经证实在剪切负荷下，这种体系强烈倾向于在颗粒和浙青之间发生粘附破坏 (adhasivem Bruch)。粘附破坏的发生始终是粘结不足的表现，并可能特别在较长时间暴露于环境中之后导致脱层和不密封。
发明内容
本发明的目的在于提出一种路面结构，其建造简单、经济，可以在塑料薄膜与含有浙青的承重层之间产生高的粘结，以形成良好的粘结接合，并在进行粘结测试时，在剪切负荷下，在浙青中大部分导致内聚破坏。出乎意料的是，利用如权利要求1所述的方法和如权利要求13所述的路面结构可以解决这个问题。另外，这种路面结构即使在较高的车辆轴向载荷的情况下也可以有效地长期使用。该方法允许以快速且具有成本效益的方式和方法对位于支撑结构(特别是混凝土支撑结构)上的路面进行密封。本发明的核心在于，将环氧固态树脂(Epoxid-Festharz)和在室温下呈固态的热塑性聚合物的组合作为在此所需的粘结组合物的主要组成部分。此外，通过有利的实施方式，可以简单地防止现有技术中的主要问题，即不期望的粘结剂被风吹走的问题，并因此在建造路面结构时能够简单地提高质量保证。通过粘结测试可以证明本发明能够显著提高内聚破坏在浙青中的比例。因此，对于抗剪强度而言，关键点是浙青的自身强度，而不再是粘结。由此，还可以确保，更长时间地保持粘结(Klebverbimd)，并可以大幅度减少以浙青为基础的承重层形成脱层和因此而产生的裂缝和不密封。特别有利的是，可以不使用浇注式浙青。本发明的其它方面是其它独立权利要求的主题。本发明特别优选的实施方式是从属权利要求的主题。本发明的实施方式在本发明的第一方面涉及一种用于建造路面结构的方法，该方法包括以下步骤(i)在支撑结构上涂装底漆，特别是在混凝土结构上涂装混凝土底漆；(ii)在按照步骤(i)涂装有底漆的支撑结构上铺设塑料薄膜；并且在随后(iii)涂装粘结组合物，其包含(a)至少一种环氧固态树脂(b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物和(iv)铺设以浙青为基础的承重层。这种支撑结构优选是地上建筑或地下建筑的形式。特别可以是桥梁、走廊、隧道、 进口坡或出口坡或停车场。这种支撑结构的优选实施例是桥梁。路面所需的支撑结构是一种由具有支撑性能的材料组成的结构。这种材料特别可以是金属、金属合金或混凝土，特别是强化混凝土，优选为钢筋混凝土。这种支撑结构的最优选的实例是由混凝土制成的桥梁。在步骤(i)中，将底漆(特别是混凝土底漆)涂装在支撑结构上。在本文献中，一般将“底漆”理解为涂装在衬底(Substrat)上的聚合物的薄层，其改善了该衬底与其它衬底之间的粘结。底漆在室温下具有可流动的稠度，并通过涂覆、上漆、卷绕、喷涂、浇注或涂刷而涂装在衬底上。应该注意的是，术语“可流动”在这里不仅表示是液态的，而且还表示是高粘性的蜜状材料直至糊状材料，其形状与地球引力的作用相适应。在本文献中，将“室温”理解为23°C。在本文献中，将“混凝土底漆”理解为涂装在混凝土上的聚合物的薄层，其可以改善混凝土与其它衬底的粘结。基于环氧树脂的底漆特别适宜作为混凝土底漆。特别是双组分的环氧树脂树脂-底漆(Epoxidharzharz-Primer)，其包含一种(即第一种)成分为环氧树脂，特别是基于双酚A 二缩水甘油醚(Bisphenol-A-Diglycidylether)的环氧树脂；另一种(即第二种)成分为固化剂(HSrter)，尤其是多胺(Polyamin)或多硫醇 (Polymercaptan) 0特别优选不含有任何填充剂的环氧树脂-底漆。此外，混凝土底漆优选是流动性的(diinnflUssig)，特别具有低于IOOOOmPas (优选在IOmPas与IOOOmPas之间)的粘度，从而使其可以渗入混凝土表面。特别优选的混凝土底漆是双组分、流动性的环氧树脂底漆，例如由Sika Deutschland GmbH或Sika Schweiz AG销售的系列商标名称为 Sikafloor⑧或Sikagard⑧的产品。特别优选的混凝土底漆为Sikafloor -156涂底漆 (Grundierung)禾口 Sikagard -186。正如专业人员所熟知的那样，对于其它材料，各自有适合的底漆，例如用于钢材的钢底漆。在本文献中，将“塑料底漆”理解为涂装在塑料薄膜上的聚合物的薄层，其可以改善塑料薄膜与其它衬底的粘结。特别使用基于环氧树脂的底漆作为塑料底漆。此外，优选在步骤(i)与步骤(ii)之间，将无机添加剂(Einstreumittel)(特别是砂，优选为石英砂)掺入底漆(优选为混凝土底漆)中。为了确保在添加剂与底漆(特别是混凝土底漆)之间有良好的粘结，优选在底漆硬化之前掺入添加剂。优选无机添加剂的最大粒径小于1mm，特别是在0. Imm与Imm之间，优选在0. 3mm 与0. 8mm之间。但是，需要对这种添加剂的量进行计算，以便使底漆没有被完全覆盖，而是在结构中始终处于底漆与塑料薄膜直接接触的位置。已经发现，使用添加剂有利于塑料薄膜与底漆或支撑结构之间的粘结。对此，可能的(但不限制本发明的)解释是底漆至少部分地环绕颗粒表面，并由此在塑料薄膜与底漆之间形成更大的接触面；和/或通过无机添加剂，底漆层在局部被显著强化，从而能够在塑料薄膜与支撑结构之间传递或承受更大的力；和/或通过添加剂在塑料薄膜与底漆之间产生纯机械的锚固，其中，包含在底漆的基体(Matrix)中的颗粒形成粗糙的底漆表面，并且这些颗粒结合在优选为弹性的塑料薄膜的表面中。如果在现场制作塑料薄膜，特别是通过喷雾法(Spritzverfahren)制作时，塑料薄膜具有明显更大的接触面，因为其被涂装于底漆表面上，而该底漆表面由于添加剂所造成的粗糙度而具有明显更大的表面。关于底漆的层厚度，专业人员应当了解其当然在很大程度上还取决于支撑结构的表面粗糙度以及是否使用添加剂。底漆的平均层厚度通常介于100微米与10毫米之间， 优选底漆层的平均层厚度低于3mm，优选在0. 3mm与2mm之间。然后，在步骤(ii)中将塑料薄膜铺设在步骤(i)涂装有底漆之后的支撑结构上。为了使塑料薄膜尽可能是适用的，塑料薄膜应该是最大程度防水的，并且在水或湿气的长期影响下不会分解，或者受到机械损伤。作为塑料薄膜，如已经在现有技术中用于密封目的、特别是用于屋顶或用于桥梁密封目的的那些是合适的。为了在铺设以浙青为基础的承重层时所产生的温度影响下，尽可能少地造成损伤或发生变化，特别有利地由软化点超过140°C (优选在160°C与300°C之间)的材料制造塑料薄膜。塑料薄膜应该优选具有至少最低限度的弹性，以便能够克服例如在浙青与支撑结构之间由温度所引起的膨胀差异或者在支撑结构或承重层中由断裂所引起的张力，而不会使塑料薄膜受到破坏或撕裂并影响塑料薄膜的密封功能。特别优选基于聚氨酯或聚脲或聚(甲基)丙烯酸酯或环氧树脂的塑料薄膜。塑料薄膜可以作为预制幅材使用。在这种情况下，塑料薄膜优选在薄膜模具中通过工业过程制造，并在到达施工现场时优选以塑料薄膜卷的形式投入使用。在这种情况下，使塑料薄膜在完全固化或硬化之前与底漆相接触是有利的。
但是，也可以在现场制造塑料薄膜，例如通过在现场混合并使用的活性成分的交联反应。已经证实注塑成型的塑料薄膜是特别有利的。塑料薄膜有利地具有毫米级的层厚度，一般在0. 5mm与15mm之间，优选在Imm与 4mm之间。大多数情况下，优选使用聚氨酯薄膜，特别是由双组分聚氨酯注塑成型的薄膜，作为塑料薄膜。在通过步骤(iii)涂装粘结组合物之前，在通过步骤(ii)所铺设的塑料薄膜上， 通过步骤(ii，a)涂装塑料底漆是有利的。特别将基于双组分聚氨酯或环氧树脂(优选环氧树脂)的底漆作为塑料底漆使用。本发明的核心是，通过涂装特定的粘结组合物，确保塑料薄膜与以浙青为基础的承重层之间的粘接。该粘结组合物包含以下主要成分a)至少一种环氧固态树脂以及b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物术语“环氧固态树脂”是环氧树脂方面的专业人员公知的，其与“环氧液态树脂”相对地使用。固态树脂的玻璃化温度超过室温，也就是说，其可以在室温下被粉碎成流动性粉末。优选环氧固态树脂具有下述下式(I)
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OOHsO在此，取代基R’和R”彼此相互独立地表示H或CH3。此外，参数s表示大于1. 5、 特别是从2到12的数值。这种环氧固态树脂可以在市场上购得，例如系列商标名称为D. E. R 或 Araldite⑧的产品或Dow或Huntsman或Hexion的环氧类树脂，以及对应于专业人员所熟知的那些。参数S位于1和1. 5之间的式(I)的化合物被专业人员称为半固体环氧树脂。本发明在此同样将其视为固态树脂。但是在狭义上，优选其参数s为大于1. 5的数值的环氧树脂。此外，还需要指出的是如果使用环氧液态树脂代替环氧固态树脂，本发明的优势将不复存在。因此，本发明的本质在于在粘结组合物中存在环氧固态树脂。在室温下呈固态的热塑性混合物是一种在室温下可聚合的材料，其在温度超过软化温度时变软并最终变成可流动的。在本文献中，软化温度或软化点(Softening point)特别理解为遵照DIN ISO 4625根据环和球法(Ring & Kugel-Methode)测量得到。非常有利的是，在室温下呈固态的热塑性聚合物具有80°C到150°C范围内，特别90°C到130°C范围内的软化点。热塑性聚合物特别优选具有这样的软化点其比在步骤 (iv)中进行铺设时所测量到的以浙青为基础的承重层的温度低至少25°C。作为在室温下呈固态的热塑性聚合物，特别应理解为至少一种烯类不饱和单体的均聚物或共聚物，特别是选自以下组成的组中的单体的均聚物或共聚物乙烯、丙烯、丁烯、 丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、乙烯基酯(特别是醋酸乙烯酯)、乙烯基醚、烯丙基醚、(甲基) 丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、马来酸、马来酸酐、马来酸酯、富马酸、富马酸酯和苯乙烯。特别适用的是仅由这里所列出的组的单体制成的共聚物。此外，特别适用的是利用接枝反应(Pfropfungsreaktion)进行改性的烯类不饱和单体的共聚物，特别是利用接枝反应进行改性的上述部分的共聚物。例如聚烯烃、特别是聚α-烯烃适于作为在室温下呈固态的热塑性塑料。大多数情况下，这种聚烯烃优选是无规的聚α-烯烃(APAO)。乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)适于作为最优选的热塑性聚合物，尤其是醋酸乙烯酯含量低于50%的那些，特别是醋酸乙烯酯含量在10%与40%之间、优选在20%与35% 之间、最优选在27%与32%之间的那些。已经证实特别优选使用至少两种不同的在室温下呈固态的热塑性聚合物，其优选具有不同的化学组成。最优选这两种不同的热塑性聚合物中的一种是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。此外，有利的是，另外一种热塑性聚合物是一种共聚物，在其制备中使用马来酸或马来酸酐作为单体或作为接枝试剂(Pfropfungsreagenz)。环氧固态树脂相对于在室温下呈固态的热塑性聚合物的重量比优选在1 2到 1 10之间，特别优选在1 4到1 8之间。此外，已经证实优选粘结组合物具有增粘剂-树脂(Tackifier resin)，特别是基于烃类树脂(优选脂肪烃类树脂)的增粘剂树脂，特别是例如由Exxon Mobil公司销售的商标名称为Escorez 的产品。已经证实粘结组合物还包含化学或物理的发泡剂(Treibmittel)是特别有利的。在此，这涉及放热性发泡剂，例如氮化合物、联氨衍生物、氨基脲或四唑。优选是偶氮二酰胺和氧代-双(苯磺酰胼)，其在分解时释放能量。此外，吸热性发泡剂也是适用的， 例如碳酸氢钠/柠檬酸混合物。这种化学发泡剂例如可以是由Chemtura公司销售的商标名称为Celogen 的产品。物理发泡剂同样也是适用的，例如由Akzo Nobel公司销售的商标名称为Expancel 的产品。特别适用的发泡剂是例如由Akzo Nobel公司销售的商标名称为Expancel 的产品或由Chemtura公司销售的商标名称为Celogen 的产品。优选发泡剂是化学发泡剂，其被加热时，特别是加热至100°C到160°C时，释放出气体。物理或化学发泡剂的量基于粘结组合物的重量特别为0. 1-3重量％。此外，粘结组合物特别可以包含通过升高温度而活化的环氧树脂交联催化剂和/ 或用于环氧树脂的固化剂。其特别可以选自由以下组成的组双氰胺、三聚氢二胺、胍、氨基胍及其衍生物；取代脲，特别是3-(3-氯-4-甲基苯基)-1，1- 二甲基脲(绿麦隆)；或者苯基-二甲基脲，特别是对-氯苯基-N，N-二甲基脲(灭草隆)、3_苯基-1，1-二甲基脲(非草隆)、3，4- 二氯苯-N，N- 二甲基脲(敌草隆)、N，N- 二甲基脲、N-异丁基-N’，N’ - 二甲基脲、1，1’ -(己烷-1，6-二基)双(3，3’ - 二甲基脲)以及咪唑、咪唑盐、咪唑啉和胺络合物。这些可热活化的固化剂优选可在温度为80°C _160°C时被活化，特别是85°C到150°C， 优选为90°C -140°C时活化。特别是可以将双氰胺与取代脲联合使用。除了已经提及的成分之外，粘结组合物还可以包含其它成分，例如杀菌剂、稳定剂 (特别是热稳定剂)、增塑剂、颜料、附着力增强剂(特别是有机硅烷)、反应性粘合剂、溶齐 、流变改性剂、填料或纤维，特别是玻璃纤维、碳纤维、纤维素纤维、棉纤维或合成塑料纤维(Kimststofffasern)，优选得自聚酯的纤维、或得自乙烯和/或丙烯的均聚物或共聚物的纤维、或得自粘胶纤维的纤维。根据粘结组合物的不同实施方式，这些纤维可以作为短纤维或长纤维，或者以纺制的、织造的或非织造的纤维材料的形式使用。这些纤维的使用特别有利于改善机械强化，特别是当至少一部分纤维是由抗拉的或高抗拉强度的纤维，特别是由玻璃、碳或芳纶制成的纤维组成时。粘结组合物有利地以颗粒的形式被使用，颗粒直径优选为Imm至10mm，特别优选为 3mm 至 6mm。在一个优选的实施方式中，该粘结组合物与如上所述在现场制造的塑料薄膜联合使用，并在该实施例的开放时间(Offenzeit)内，利用由活性成分的交联反应而制成的塑料薄膜进行涂装。优选通过在尚未完全反应并且至少容易粘附的塑料薄膜上撒上该粘结组合物，以实现其涂装。这样做的优势很大，所撒上的粘结组合物粘附地保留在塑料薄膜的表面上，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。在另一种优选的实施方式中，在步骤(ii a)中，将塑料底漆涂装在步骤(ii)中所铺设的塑料薄膜上，其中，在塑料底漆的开放时间内涂装粘结组合物。优选通过在尚未完全反应并且至少容易粘附的塑料底漆上撒上该粘结组合物，以实现其涂装。这样做的优势很大，所撒上的粘结组合物粘附地保留在粘结在塑料薄膜上的塑料底漆的表面上，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。在另一种优选的实施方式中，使用薄膜(Folie)形式的粘结组合物。这通过涂装薄膜形式的粘结组合物来实现。这种粘结组合物薄膜可以例如在薄膜模具中通过使粘结组合物至少部分熔化并随后进行挤出或压延而制造。必要时，如果粘结组合物薄膜包含织物纤维或羊毛纤维，或者与织物纤维或羊毛纤维相接合，例如被共挤出(an-extruidert)， 则也是有利的。在冷却之后，该薄膜可以被简单地卷起，并进而被轻松地储存或运输。因此，粘结组合物可以轻松地到达施工现场，在那里展开，并按照所需要的尺寸进行切割。这是一种非常具有成本和时间效率的运行过程。这种粘结组合物薄膜的表面基本上是无胶的。但是它却有利于利用分隔纸，例如硅化纸，来保护粘结组合物薄膜的表面，以便能够排除在储存期间，可能发生的卷的个别层彼此粘结的风险。使用这种粘结组合物薄膜有很大的优势粘结组合物被大面积且均勻地分布，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。如果在这种粘结组合物薄膜的表面上涂装压敏粘合剂(Pressure Sensitive Adhesive)，也是有利的，由此可以在制造路面结构时，更好地将粘结组合物薄膜固定在塑料薄膜上。在这种情况下，特别推荐使用分隔纸，以防止个别的层彼此之间不期望地粘结在一起，特别是当它们被卷起时。
在另一种优选的实施方式中，将熔化状态下的粘结组合物涂装在步骤(ii)中所铺设的塑料薄膜上。通常这样进行在现场利用加热装置将粘结组合物熔化，并且例如在熔化状态下进行喷洒或铺展(aufgerekelt)。然后使粘结组合物通过冷却凝固成粘结在塑料薄膜上的薄薄的膜。最后，在一种特别优选的实施方式中，粘结组合物是一种分散体(Dispersion)， 其中，至少环氧固态树脂和热塑性聚合物以固相(FestkSrperphase )存在于液相 (Flussigphase)中。在这种情况下，在步骤(iii)中，将粘结组合物直接涂装在塑料薄膜上。液相特别由液态活性粘合剂组成，优选由基于双组分环氧树脂的粘合剂组成，双组分环氧树脂在必要时还包含溶剂或增塑剂。在该分散体的开放时间结束时形成膜，其与分散体的固态部分结合。这具有很大的优势粘结组合物的固体部分保持粘附在塑料薄膜的表面上，并且能够在很大程度上防止不期望的粘结组合物损失，例如被风吹走。最后，在步骤(iv)中，铺设基于浙青的承重层。特别有利地将该基于浙青的承重层直接铺设在粘结组合物上。承重层是与车辆直接接触的路面。含有浙青的承重层通常在应用之前以140°C至 160°C的温度加热，并优选利用轧辊轧平。含有浙青的承重层的铺设是专业人员所熟知的， 因此在这里不做进一步的讨论。除了浙青以外，承重层还包括为专业人员所熟知的其它可能的成分。专业人员熟知被用于建造路面的以浙青为基础的组合物的成分的种类和量。在这里特别重要的是，承重层通常具有大量的特别是沙子或碎石这样的矿物填料。确保塑料薄膜与承重层之间具有良好的粘结接合的主要困难也许可以归因于矿物成分和浙青的混合，并且能够将此解释为它们具有非常不同的亲水性(或者说疏水性) 并因此具有相关的不同的润湿性能的结果。当已熔化的浙青接触到粘结组合物时，在室温下呈固态的热塑性聚合物和必要时粘结组合物的其它可融化的成分根据其熔点而开始熔化或熔化。如果它们被熔化，那么它们可以形成相当均勻的热塑性塑料层，或者还可以近表面地溶解在浙青中并形成包含热塑性塑料的边界相层(Grenzphasenschicht)。因此，就本发明的实质而言，粘结组合物完全不必形成一个分立、单独的层。如果粘结组合物具有化学或物理发泡剂，则当已熔化的浙青接触到粘结组合物时，发泡剂被活化，并特别释放出气体。已经证实由此仍然可以使粘结强化得以进一步提高，这可以在测试内聚破坏部分时观察到。这种粘结强化的原因尚不完全清楚。有如下推测通过气体释放改良界面处的浙青结构，由此特别可以使浙青和粘结组合物实现更好的机械锁紧。以下也被认为是有利的可以使环氧固态树脂在单独的高温下交联，但特别是在通过升高温度而活化的环氧树脂交联催化剂和/或用于环氧树脂的固化剂和/或具有酸酐的化合物的影响下交联。这被认为是粘结增强的原因之一。然而，还显示，在缺乏室温下呈固态的热塑性聚合物的情况下无法实现本发明的有利特性。这样建造的路面结构具有显著的优点确保各层之间彼此长久的结合；其还在很大的轴向载荷下长时间地保持形状稳定。此外，塑料薄膜和浙青之间的结合相比于现有技术有了极大的提高。因此，它形成了明显少得多的快速疲劳裂纹，这种疲劳裂纹可能损害路面结构的密封功能。因此，在此所介绍的这种方法不仅在建造路面结构时节省了时间，而且还进一步节省了维护费用，因为可以显著延长维修或更换的间隔。
另一方面，本发明还涉及到以上详细描述的粘结组合物用于增强浙青在塑料上的粘结的应用。另一方面，本发明还涉及一种路面结构，该路面结构具有支撑结构，特别是混凝土支撑结构，其表面涂有底漆，特别是混凝土底漆，在底漆上设置有塑料薄膜，以及以浙青为基础的承重层，和-或者位于塑料薄膜与承重层之间的粘结层；-或者位于塑料薄膜与承重层之间的界面区域中的塑料薄膜和/或承重层的改性区域。粘结层在此以至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物为基础建造。位于塑料薄膜与承重层之间的界面区域中的塑料薄膜和/或承重层的改性区域在此通过至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物进行改性。对于各层和材料的详细情况已经在前文所述的用于建造路面结构的方法中进行了讨论。与已经讨论的相同，在建造过程中或者形成粘结组合物的分立中间层并构成粘结层，或者利用粘结组合物对塑料薄膜和/或承重层进行改性，由此使塑料薄膜和/或承重层靠近表面的区域的组成成分与塑料薄膜和/或承重层远离表面的区域的组成成分在化学上是不同的。改性区域的厚度在很大程度上取决于粘结组合物中所包含成分的迁移能力和浙青在应用时的温度及其冷却行为的持续时间。该迁移能力还取决于例如这些组成成分的分子量和极性。通常情况下，改性区域的边界并不是清晰地形成，而是渐进式地形成。
下面将借助附图对本发明的实施方式做进一步的说明。在各图中，相同的元件以相同的标记表示。用箭头表示运动。其示出图1 涂装有底漆和塑料薄膜的支撑结构的截面图(在步骤(ii)期间或之后的情况)；图2 在第一种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图3 在第二种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图4 在第三种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图5 在第四种优选的实施方式中涂装有底漆并涂装有粘结组合物的支撑结构的截面图(在步骤(iii)之后的情况)；图6 具有粘结层的路面结构的截面图；图7 具有承重层和塑料薄膜的改性区域的路面结构的截面图。这些附图是示意性的。其中仅示出了用于迅速理解本发明的基本要素。图1示出了涂装有混凝土底漆3和塑料薄膜4的混凝土支撑结构2的截面示意图。为此，在第一步骤(i)中，将双组分的环氧树脂树脂-混凝土底漆3铺设在混凝土支撑结构 2上。接着，在硬化之前将粒度为0.4mm的石英砂(在图1中未示出)撒在底漆中。随后， 在步骤(ii)中以4mm的层厚度喷涂双组分聚氨酯塑料薄膜4。图1示出了在步骤(ii)之后的路面结构的情况。图2示出了一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，将塑料薄膜4在现场制造，特别是作为可喷洒的双组分聚氨酯塑料薄膜来制造。粘结组合物5以颗粒5’的形式在塑料薄膜5的开放时间内，特别是在临近结束时，撒在其表面上。由于塑料薄膜尚未完全反应，因此它们保持粘附在仍然有粘性的塑料薄膜表面上，也就是说，颗粒5’ 能够很容易地陷入塑料薄膜中，并因此在塑料薄膜发生反应期间结合并固定在塑料薄膜表面中。图3示出了另一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，在塑料薄膜4上涂装塑料底漆6。在此情况下，塑料底漆优选具有活性粘合剂剂，从而通过化学反应产生交联反应。粘结组合物5以颗粒5’的形式在塑料薄膜5的开放时间内，特别是在临近结束时，撒在其表面上。由于塑料底漆尚未完全反应，因此它们保持粘附在仍然有粘性的塑料底漆的表面上，也就是说，颗粒5’能够很容易地陷入塑料底漆中，并在塑料底漆发生反应期间结合并固定在塑料薄膜表面上。图4示出了另一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，将粘结组合物以薄膜5’的形式进行铺设。该薄膜通过在薄膜模具中对粘结组合物进行熔化和挤出而制成。然后，在薄膜5’的一侧涂覆压敏粘合剂9 (pressure sensitive adhesive)，并用分隔薄膜10加以覆盖，随后将薄膜5’卷起。现在根据需要将这种卷运送到施工现场，将薄膜展开并按照正确的长度和宽度剪切，并铺设在塑料薄膜4上。在铺设过程中将分隔薄膜10抽出。在图4中，用灰色箭头表示抽出方向。通过移走该分隔薄膜，使粘合剂9与塑料薄膜4相接触，由此使薄膜5”与塑料薄膜4至少临时固定在一起，并且即使在大风情况下也可以在很大程度上防止粘结组合物5被不期望地移除。图5示出了另一种优选的涂装粘结组合物5的实施方式。在这种情况下，将粘结组合物5以分散体5”’的形式铺设。分散体5”’具有由环氧固态树脂和热塑性聚合物组成的固相；和由以双组分环氧树脂为基础的液态粘合剂和溶剂或增塑剂形成的连续液相。分散体5”’例如借助于毛刷均勻地涂在塑料薄膜4的表面上。通过液态粘合剂的有条件的固化，该液相凝固并与固相成为一体，由此使粘结组合物5固定在塑料薄膜4的表面上。图6示出了路面结构1的一种实施方式的截面示意图。正如图2所示出的那样， 据此在步骤(iv)中，在路面结构的中间部分上铺设基于浙青的承重层8。粘结组合物5， 特别以撒入的颗粒5’的形式，通过与熔化的浙青相接触而被加热并熔化，从而形成粘结层 r。为简单起见，在此处所示的的视图中，粘结组合物5被描述为整个表面的层。在铺设的浙青层冷却之后，承重层8是能够支撑的，并与塑料薄膜4牢固结合。图6示出了路面结构1的另一种实施方式的截面示意图。正如图2所示出的那样， 据此在步骤(iv)中，在路面结构的中间部分上铺设基于浙青的承重层8。粘结组合物5，特别以撒入的颗粒5’的形式，通过与熔化的浙青相接触而被加热并熔化。其中，在此可以看到粘结组合物5渗入塑料薄膜4和承重层8中。因此，在塑料薄膜4和承重层8之间的边界面区域中各自靠近边界形成改性区域，即，塑料薄膜4中的改性区域7”和承重层8中的改性区域V”。通过使粘结组合物5渗入塑料薄膜4或者承重层8，在接近塑料薄膜/承重层边界面的位置(在图6中以*或*’表示)处的化学组成与塑料薄膜4或承重层8在远离塑料薄膜/承重层边界面的位置(在图6中以**或**’表示)处的组成是不同的。在铺设的浙青层冷却之后，承重层8是能够支撑的，并与塑料薄膜4牢固结合。附图标记列表1路面结构2支撑结构，混凝土支撑结构3底漆，混凝土底漆4塑料薄膜5粘结组合物5’颗粒状的粘结组合物55”薄膜状的粘结组合物55”’分散体形式的粘结组合物56塑料底漆V粘结层7”以粘结组合物改性的塑料薄膜4的边界面区域7”’以粘结组合物改性的承重层8的边界面区域8基于浙青的承重层9粘合剂10分隔薄膜
实施例根据表1中的重量比制备组合物，其中，将组成部分在双螺杆挤出机中在温度 80°C时相互混合。随后，通过随后的拉条造粒(Stranggranulierung)，可以获得粒径为Imm 至3mm的颗粒。
权利要求
1.用于建造路面结构(1)的方法，所述方法包括以下步骤(i)在支撑结构(2)上涂装底漆(3)，特别是在混凝土结构(2)上涂装混凝土底漆(3)； ( )在按照步骤(i)涂装有底漆的支撑结构(2)上铺设塑料薄膜； 并且在随后(iii)涂装粘结组合物(5)，所述粘结组合物包含(a)至少一种环氧固态树脂(b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物和(iv)铺设以浙青为基础的承重层(8)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结组合物(5)还包含化学或物理发泡剂。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
4.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述粘结组合物(5)以颗粒(5’) 的形式被使用。
5.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘结组合物(5)以薄膜 (5”)的形式被使用。
6.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述基于浙青的承重层(8)直接铺设在所述粘结组合物( 上。
7.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物的软化温度在80°C到150°C范围内，特别在90°C到130°C范围内。
8.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，环氧固态树脂相与在室温下呈固态的热塑性聚合物的重量比在1 2到1 10之间，优选在1 4到1 8之间。
9.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜(4)是聚氨酯薄膜， 特别是注塑成型的双组分聚氨酯薄膜。
10.粘结组合物(5)用于增强浙青在塑料上的粘结的应用，所述粘结组合物(5)包含(a)至少一种环氧固态树脂(b)至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物。
11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
12.如权利要求10或11所述的应用，其特征在于，所述粘结组合物(5)还包含化学或物理发泡剂。
13.路面结构(1)，其具有支撑结构O)，在所述支撑结构的表面涂装有底漆(3)，在所述底漆上设置有塑料薄膜(4)；以及以浙青为基础的承重层(8)，和或者位于塑料薄膜(4)与承重层(8)之间的粘结层(7’)，或者位于所述塑料薄膜(4)与承重层(8)之间的边界面区域中的所述塑料薄膜(4)和/或承重层(8)的改性区域(7”，7”’ )； 其特征在于，所述粘结层(7’ )以至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物为基础建造，或者所述改性区域(7”，7”’ )通过至少一种环氧固态树脂和至少一种在室温下呈固态的热塑性聚合物进行改性。
14.如权利要求13所述的路面结构(1)，其特征在于，所述在室温下呈固态的热塑性聚合物是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
15.如权利要求13或14所述的路面结构(1)，其特征在于，所述塑料薄膜(4)是聚氨酯薄膜，特别是注塑成型的双组分聚氨酯薄膜。
全文摘要
本发明涉及一种用于建造路面结构(1)的方法。为了确保塑料薄膜(4)与以沥青为基础的承重层之间的良好粘接，使用粘结组合物(5)，其包含至少一种环氧固态树脂以及在室温下呈固态的热塑性聚合物。该方法允许快速、有效地建造路面结构，并显著地增强粘结。
文档编号E01D19/08GK102472024SQ201080030796
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者R·泰塞尔, 汉斯·甘特纳, 赫伯特·爱克曼 申请人:Sika技术股份公司
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