本發(fā)明涉及一種冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，尤其涉及一種鋼橋面鋪裝養(yǎng)護用冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝存在“強度有余、疲勞不足”的性能缺陷，在國內(nèi)重載、高溫、多雨的服役條件下，國內(nèi)早期建設(shè)的環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝相繼進入坑槽病害多發(fā)期，急需采用施工方便、養(yǎng)護周期短、疲勞性能好的膠結(jié)料對坑槽病害進行修復(fù)。

若采用與原鋪裝一致的熱拌環(huán)氧瀝青對坑槽病害進行處治，則需要配備專用的加熱設(shè)備及小型熱拌設(shè)備，且其常溫養(yǎng)生時間長達30天，無法滿足快速養(yǎng)護、快速開放交通的實際需求。由于乳化瀝青冷補料等傳統(tǒng)瀝青路面修補材料的高溫穩(wěn)定性較差，且與鋼板或原鋪裝間的粘結(jié)性較差，故修補后很快便發(fā)生二次破損。

近年來，業(yè)內(nèi)相關(guān)學(xué)者嘗試采用冷拌樹脂混凝土、冷拌環(huán)氧瀝青混凝土等對環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝坑槽病害進行修復(fù)。專利cn103215874b通過拌合環(huán)氧樹脂與冷拌瀝青混合料制備而成的修補料來修補環(huán)氧瀝青鋼橋面坑洞，但仍需在40～80℃下對冷拌瀝青混合料進行預(yù)拌合；專利cn104031396a和cn104031394a采用大量二甲苯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等有毒溶劑來實現(xiàn)環(huán)氧瀝青在常溫下的拌合，不利于操作及使用人員的身體健康；專利cn103696366b所述冷固性樹脂瀝青膠結(jié)料的韌性較差，其斷裂伸長率>10％，-10℃低溫極限彎拉應(yīng)變>600με，易產(chǎn)生疲勞裂縫，從而造成二次開裂。美國chemcosystems公司結(jié)合熱拌環(huán)氧瀝青的性能特點，提供了配套的坑槽修補專用樹脂047，該樹脂在蘇通大橋、鄂東大橋等大橋的實際應(yīng)用效果并不理想，多處坑槽修補后很快便發(fā)生二次開裂，且價格昂貴。

有鑒于上述現(xiàn)有的橋面鋪裝用修補材料存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料及其制備方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有鋼橋面鋪裝養(yǎng)護用修補材料存在的性能缺陷，而提供一種冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料及其制備方法，簡化環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝坑槽病害的養(yǎng)護施工工藝，滿足“當(dāng)日養(yǎng)護、當(dāng)日開放交通”的實際養(yǎng)護需求，并杜絕坑槽修補處鋪裝發(fā)生二次開裂現(xiàn)象，從而更加適于實用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，由主劑a和固化劑b組成。

所述主劑a中包括如下重量份的各組分：

0～50份環(huán)氧樹脂；

40～90份增韌劑；

5～15份活性稀釋劑；

10～40份瀝青；

10～40份活性增容劑；

0～5份偶聯(lián)劑。

所述固化劑b包括如下重量份的各組分：

0～100份柔性固化劑；

0～100份脂環(huán)胺類固化劑；

0～10份促進劑。

所述主劑a與固化劑b的比例為1～5：1。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述環(huán)氧樹脂為雙酚a縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂e-42、e-44、e51、e54中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述增韌劑為端環(huán)氧基聚硫橡膠、端環(huán)氧基丁腈橡膠以及端環(huán)氧基聚氨酯預(yù)聚體中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述活性稀釋劑為苯基縮水甘油醚、c8-10烷基縮水甘油醚、c12-14烷基縮水甘油醚、(聚)乙二醇二縮水甘油醚以及(聚)丙二醇二縮水甘油醚中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述瀝青為50號、70號、90號、110號以及130號石油瀝青中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述活性增容劑為蓖麻油縮水甘油醚、腰果酚縮水甘油醚、環(huán)氧脂肪酸甲酯、環(huán)氧硬脂酸丁酯、環(huán)氧硬脂酸辛酯和2-乙基環(huán)氧硬脂酸己酯中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷以及β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述柔性固化劑為端氨基聚醚d-230、d-400、d-2000、t-403以及端氨基聚氨酯預(yù)聚體中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述脂環(huán)胺類固化劑為孟烷二胺、n-氨乙基哌嗪、異佛爾酮二胺以及1,3-雙(氨甲基)環(huán)己烷中的一種或幾種。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料，所述促進劑為dmp-30、三乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、苯甲醇、苯酚、間苯二酚以及壬基酚中的一種或幾種。

前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料的制備方法，包括如下的操作步驟：

步驟(1)，將所述活性增容劑和瀝青依次投入反應(yīng)釜中攪拌混合，得到液態(tài)瀝青；

步驟(2)，將所述環(huán)氧樹脂、增韌劑、活性稀釋劑和偶聯(lián)劑依次投入步驟(1)中的液態(tài)瀝青中繼續(xù)攪拌混合，得到所述主劑a；

步驟(3)，將所述柔性固化劑、脂環(huán)胺類固化劑和促進劑依次投入反應(yīng)釜中攪拌混合，得到所述固化劑b；

步驟(4)，將所述步驟(2)中制得的主劑a與所述步驟(3)中制得的固化劑b攪拌混合，得到目標(biāo)產(chǎn)物。

更進一步的，前述的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料的制備方法，包括如下攪拌工藝：

所述步驟(1)在80～140℃下攪拌混合30～60min；

所述步驟(2)在50～80℃下攪拌混合60～120min；

所述步驟(3)在室溫～40℃下攪拌混合30～60min；

所述步驟(4)在室溫～40℃下攪拌混合10～30min。

借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料及其制備方法至少具有下列優(yōu)點：

(1)本發(fā)明采用的活性增容劑具有“兩親結(jié)構(gòu)”，即非極性或弱極性端親瀝青，強極性端親環(huán)氧樹脂?；钚栽鋈輨┰跒r青微粒表面的自組裝行為增加了弱極性瀝青在強極性環(huán)氧樹脂中的分散穩(wěn)定性。在活性稀釋劑的配合下，瀝青相與環(huán)氧樹脂相間的相容性問題得到解決，從而打破了傳統(tǒng)環(huán)氧瀝青需現(xiàn)場加熱拌合的工藝流程，實現(xiàn)了在常溫下對環(huán)氧瀝青及其混合料進行拌合、攤鋪、碾壓及養(yǎng)生，施工工藝簡單，低碳環(huán)保。

(2)本發(fā)明運用分子剪裁設(shè)計原理，通過增韌劑及柔性固化劑的選用將柔性鏈段引入環(huán)氧瀝青的三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，降低了固化產(chǎn)物的交聯(lián)密度，增加了交聯(lián)點間分子鏈段的運動能力，從而大幅度提升了環(huán)氧瀝青材料的疲勞韌性，有效抑制了由韌性不足而引起的二次開裂現(xiàn)象。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例詳細說明如后。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，對依據(jù)本發(fā)明提出的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料的具體制備方式、特征及其功效，詳細說明如后。

實施例1：

本發(fā)明第一種冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料的制備方法操作步驟如下：

將10份腰果酚縮水甘油醚投入反應(yīng)釜中，待其升溫至100℃后加入10份預(yù)先加熱至120℃的韓國雙龍70號瀝青，攪拌速率為60r/min，攪拌混合時間為30min，得到液體瀝青；將10份e-54、80份自制端環(huán)氧基聚硫橡膠、10份苯基縮水甘油醚和1份β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷依次投入液體瀝青中，待釜內(nèi)物料升至60℃后繼續(xù)攪拌混合120min，攪拌速率為60r/min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青主劑a；將67份自制端氨基聚氨酯預(yù)聚體、33份異佛爾酮二胺和1份三乙醇胺依次投入反應(yīng)釜中，在常溫下攪拌混合60min，攪拌速率為60r/min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青固化劑b；將冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青主劑a與得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青固化劑b按5：1比例在常溫下攪拌混合，攪拌速率為60r/min，攪拌混合時間為10min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料。

實施例2：

本發(fā)明第二種冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料的制備方法操作步驟如下：

將20份環(huán)氧脂肪酸甲酯投入反應(yīng)釜中，待其升溫至80℃后加入20份預(yù)先加熱至120℃的韓國雙龍90號瀝青，攪拌速率為60r/min，攪拌混合時間為30min，得到液體瀝青；將20份e-51、70份自制端環(huán)氧基聚氨酯預(yù)聚體、10份c12-14烷基縮水甘油醚和1份γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷依次投入液體瀝青中，待釜內(nèi)物料升至60℃后繼續(xù)攪拌混合120min，攪拌速率為60r/min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青主劑a；將50份d-230、50份n-氨乙基哌嗪和1份dmp-30依次投入反應(yīng)釜中，在常溫下攪拌混合60min，攪拌速率為60r/min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青固化劑b；將冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青主劑a與得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青固化劑b按4：1比例在常溫下攪拌混合，攪拌速率為60r/min，攪拌混合時間為10min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料。

實施例3：

本發(fā)明第三種冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料的制備方法操作步驟如下：

將10份蓖麻油縮水甘油醚投入反應(yīng)釜中，待其升溫至90℃后加入10份預(yù)先加熱至120℃的韓國雙龍90號瀝青，攪拌速率為60r/min，攪拌混合時間為30min，得到液體瀝青；將30份e-44、60份自制端環(huán)氧基丁腈橡膠、10份聚乙二醇二縮水甘油醚和1份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷依次投入液體瀝青中，待釜內(nèi)物料升至80℃后繼續(xù)攪拌混合120min，攪拌速率為60r/min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青主劑a；將33份d-400、67份1,3-雙(氨甲基)環(huán)己烷和5份壬基酚依次投入反應(yīng)釜中，在常溫下攪拌混合60min，攪拌速率為60r/min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青固化劑b；將冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青主劑a與得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青固化劑b按3：1比例在常溫下攪拌混合，攪拌速率為60r/min，攪拌混合時間為10min，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料。

將實施例1～3中得到的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料分別與茅迪鋼橋面專用集料(采用ea-10級配，2#：3#：4#：5#：礦粉＝25：21.5：22：23：8.5)常溫拌合，油石比為7.5％，得到冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青混合料。

按照gb/t528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》對得到的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料的拉伸強度和斷裂伸長率進行檢測。按照jtge20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》對得到的冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、流值、動穩(wěn)定度、凍融劈裂強度比、低溫極限彎拉應(yīng)變以及疲勞壽命進行檢測。

表1冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青材料與冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青混合料性能測試結(jié)果。

實施例1～3所制冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青不僅實現(xiàn)了常溫下的拌合、攤鋪、碾壓及養(yǎng)生，且其斷裂伸長率遠高于日本環(huán)氧瀝青及美國環(huán)氧瀝青的技術(shù)指標(biāo)要求。以實施例1～3所制冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青配制的混合料的各項性能指標(biāo)均滿足日本環(huán)氧瀝青及美國環(huán)氧瀝青的技術(shù)指標(biāo)要求。以實例2所制冷拌冷鋪型環(huán)氧改性瀝青配制的混合料在1600με下的疲勞壽命達仍大于100萬次，2000με下的疲勞壽命達1100次，展現(xiàn)出優(yōu)異的耐疲勞性能。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。