本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青及其制備方法和應用。

背景技術：

隨著高速公路的迅速發(fā)展，公路交通量急劇增大，車輛行駛速度和車輛軸重不斷增加，伸縮縫發(fā)生破壞的情況更加突出，若不能及時進行修復，將嚴重影響路用性能、行車安全及舒適性。在橋梁伸縮縫的更換期間，交通擁擠是一個普遍的大問題，常規(guī)的伸縮縫更換方法封堵交通時間較長，經(jīng)常需要實行交通管制，經(jīng)常導致堵塞，容易引發(fā)安全事故，給群眾的生產(chǎn)生活帶來諸多安全隱患。同時，現(xiàn)有的橋梁伸縮縫更換技術并未從根本上接近新老材料之間的結合問題，新伸縮縫在遠未達到其使用壽命時即發(fā)生破壞，需要在短時間內(nèi)再次更換，造成了極大了人力物力的浪費。因此，開發(fā)出一種用于伸縮縫快速更換的瀝青混凝土材料顯得尤為必要。工程中常以開發(fā)新型瀝青混凝土材料來解決上述問題，而硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土是新型材料的一種。該材料不僅強度大、粘結性強、低溫抗裂性好。而且與環(huán)氧瀝青混凝土相比更便于施工、施工時間易控等優(yōu)點。具有實用性意義和顯著的社會經(jīng)濟效益。

為縮短伸縮縫材料的硬化時間并同時提高材料的粘結性和抗裂性，施工中可以通過在瀝青混合料中添加環(huán)氧樹脂來提高材料的性能。對于環(huán)氧瀝青混合料為了保證其能順利施工，在凝膠之前必須完成卸料、攤鋪、碾壓等一系列施工工藝。然而由于環(huán)氧樹脂與固化劑混合后即發(fā)生固化反應，固化反應受溫度和時間的影響較大并且不易控制，為了保證施工質(zhì)量從而使施工難度加大。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明提供一種硬化時間短、粘結性強和抗裂性好的伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，并對應提供其制備方法和應用，具有便于施工，使用安全環(huán)保，成本較低，應用范圍較廣等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，包括按質(zhì)量份計的以下原料：瀝青100份、環(huán)氧樹脂15~40份、硅藻土20~55份、固化劑5~15份。

其中：所述的固化劑為三乙醇胺、間苯二胺和/或己內(nèi)酰胺。其最佳的配比是質(zhì)量比為4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺。

一種上述伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青的制備方法，包括以下步驟：

1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:1~2攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min，以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。

2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。

3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。

其中：重復步驟1）中的保溫及其后的攪拌兩次以上。

在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。

硅藻土環(huán)氧瀝青需要解決的主要問題是減少材料裝鋪時間及簡化施工工藝。利用硅藻土體輕、質(zhì)軟、多孔、耐酸, 比表面積大、化學性質(zhì)穩(wěn)定, 熱穩(wěn)定性和吸附能力強等特性，通過添加合適的組分分別將環(huán)氧樹脂與固化劑充分吸附后均勻混合為一體。環(huán)氧樹脂與固化劑接觸后發(fā)生固化反應，使強度迅速達到通行要求，從而減小材料裝鋪至通行時間。同時，硅藻土的存在能較好控制固化反應速度和溫度，并且硅藻土環(huán)氧瀝青生產(chǎn)工藝、儲存方法簡單，使施工過程簡單高效。

在實際生產(chǎn)中，可以先制備好A料和B料并分別儲存，在施工現(xiàn)場再完成步驟3），然后進行以下應用：

一種上述伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青在伸縮縫材料更換中的應用，包括以下步驟：

（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。

（2）于110~150℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。

（3）將該硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。

其中：步驟（2）中的伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比可視工程要求取為1:5~10。所述的集配砂石材料由質(zhì)量份分別為500~1800份的石灰?guī)r和100~500份的河砂混合而成。石灰?guī)r粒徑范圍為13.2~4.75mm，河砂粒徑范圍為0.08~2.36mm。

本發(fā)明具有能縮短伸縮縫材料的硬化時間并同時提高材料的粘結性和抗裂性，便于施工，使用安全環(huán)保，成本較低，應用范圍較廣，在生產(chǎn)工藝、儲存方法上有較大的優(yōu)勢。

與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、性能可調(diào)節(jié)。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土的耐磨性和防滲性可調(diào)，其調(diào)整方式是改變硅藻土和環(huán)氧樹脂的組成配比。提高硅藻土的用量可增加最終固化物的耐磨性及抗裂性；提高硅藻土的用量比例可降低空隙率提高拌合物的密實度。因此可根據(jù)具體不同的工程應用環(huán)境，通過適當調(diào)整原料的比例使固化物表現(xiàn)出不同性能。

2、低揮發(fā)的環(huán)保性。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土中的硅藻土有較強的吸附能力，能將環(huán)氧樹脂和固化劑完全吸附，因此在制備和使用過程中毒性揮發(fā)物很小；另外，本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土對固化劑無特殊要求，僅需選用低揮發(fā)的固化劑即可大幅度提高制備及使用過程中的安全性。當完全采用固體原料時可做到制備和應用過程中無有機物揮發(fā)。

3、良好的工藝可調(diào)性。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土其制備與應用過程中的工藝參數(shù)均可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。如拌合站距施工場地距離較遠或交通不便，可適當提高硅藻土的用量以延緩環(huán)氧樹脂固化反應時間；如拌合站距施工場地距離較近，可適當減少硅藻土的用量以提升固化反應時間。

4、較強的經(jīng)濟適用性。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土組成中，硅藻土為大規(guī)模通用的化工產(chǎn)品，原料來源豐富。硅藻土價格約為環(huán)氧樹脂的一半；在滿足使用要求前提下，可調(diào)整原料組成比例達到最優(yōu)的經(jīng)濟性。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例一

采用以下質(zhì)量份的原料來制備伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青：瀝青100份、環(huán)氧樹脂30.8份、硅藻土40份、固化劑9.2份（由質(zhì)量比是4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺構成）。

其制備的步驟為：

1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:1攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min（可以重復保溫、攪拌兩次），以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。冷卻至室溫的A料中有結塊現(xiàn)象，升溫至90℃并攪拌均勻。

2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。

3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。

在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。

在伸縮縫材料更換中應用伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，具體包括以下步驟：

（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。

（2）于120℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。其中：硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比為1：5。所述的集配砂石材料為石灰?guī)r700份，河砂200份。

（3）將該伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。

實施例二

采用以下質(zhì)量份的原料來制備伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青：瀝青100份、環(huán)氧樹脂30.8份、硅藻土40份、固化劑9.2份（由質(zhì)量比是4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺構成）。

其制備的步驟為：

1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:1攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min（可以重復保溫、攪拌兩次），以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。冷卻至室溫的A料中有結塊現(xiàn)象，升溫至90℃并攪拌均勻。

2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。

3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。

在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。

在伸縮縫材料更換中應用伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，具體包括以下步驟：

（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。

（2）于135℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。其中：硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比為1：7。所述的集配砂石材料為石灰?guī)r960份，河砂300份。

（3）將該伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。

實施例三

采用以下質(zhì)量份的原料來制備伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青：瀝青100份、環(huán)氧樹脂40份、硅藻土32份、固化劑12份（由質(zhì)量比是4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺構成）。

其制備的步驟為：

1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:2攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min（可以重復保溫、攪拌兩次），以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。冷卻至室溫的A料中有結塊現(xiàn)象，升溫至90℃并攪拌均勻。

2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。

3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。

在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。

在伸縮縫材料更換中應用伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，具體包括以下步驟：

（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。

（2）于150℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。其中：硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比為1：9。所述的集配砂石材料為石灰?guī)r1270份，河砂380份。

（3）將該伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。