本发明涉及公路与城市道路建材技术领域，具体涉及一种用于钢桥面铺装的新型环氧树脂胶黏剂及其制备方法。
背景技术：
大跨径桥梁的桥面刚度相对较小而变形相对较大，钢桥面铺装层在交通荷载、风载、气候条件及温度变化等因素影响下的受力和变形十分复杂，对其强度、稳定性和耐久性均有更高的要求。目前，世界上采用的钢桥面铺装层主要为沥青混凝土或环氧沥青混凝土，但此类材料存在以下缺点：(1)容易出现车辙、开裂、推移、疲劳破坏等早期病害；(2)铺装时均需加热，对温度要求控制精准，且后期固化太慢，开放交通时间较长。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有沥青混凝土或环氧沥青混凝土钢桥面铺装层存在的上述不足，提供一种能够常温固化且后期固化快，并且具有强度高、高低温性能好、耐久性优异、有一定变形能力的钢桥面用新型环氧树脂混凝土材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于钢桥面铺装的新型环氧树脂胶黏剂材料，由树脂胶粘剂和石料在常温下搅拌后压实制得，所述树脂胶粘剂包括A组分和B组分，其中A组分包括环氧树脂、稀释剂、聚氨酯预聚体，B组分包括咪唑固化剂、脂环氨固化剂、增韧剂、偶联剂以及促进剂。
按照上述方案，树脂胶粘剂中A组分的质量分数为X，B组分的质量分数为(1-X)，树脂胶粘剂与石料的质量百分比为7％-13％，X的取值为0.6-0.9。
按照上述方案，A组分包括以下按重量份数计的原料：环氧树脂50-80份、稀释剂10-20份、聚氨酯预聚体10-25份。
按照上述方案，B组分包括以下按重量份数计的原料：咪唑固化剂20-50份，脂环氨固化剂25-60份，增韧剂10-30份，偶联剂1-5份，促进剂1-3份。
按照上述方案，所述环氧树脂为环氧当量230-280的双酚A型环氧树脂E42，所述稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚，所述聚氨酯预聚体由甲苯二异氰酸酯或二苯甲基烷二异氰酸酯，与聚醚或聚酯多元醇中的一种或几种反应而成，聚氨酯预聚体固化物的硬度为A30-A70。
按照上述方案，所述咪唑固化剂为二甲基咪唑、二甲基四乙基咪唑中的一种或几种，所述脂环氨固化剂为间苯二甲胺，所述增韧剂为分子量600-1100的聚酰胺，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，所述促进剂为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。
按照上述方案，所述石料为玄武岩碎石料、矿粉的混合物，矿粉用量为石料总重量的4-8％。
按照上述方案，所述玄武岩碎石料的最大公称粒径为9.5mm。
上述新型环氧树脂胶黏剂材料的制备方法，包括以下步骤：(a)按比例称取环氧树脂、稀释剂、聚氨酯预聚体，混合后在80℃下搅拌30-60min，冷却后制成A组分；(b)按比例称取咪唑固化剂、脂环氨固化剂、增韧剂、偶联剂、促进剂，混合后在常温下搅拌30-60min制成B组分；(c)将A组分与B组分按比例混合均匀，再将A、B组分混合物加入到石料中，混合均匀后压实成型，放置2-24h即得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该新型环氧树脂胶粘剂性能优异，抗拉强度超过30MPa，抗弯强度超过80MPa，高低温性能好，且常温下2小时以内即可固化。制备的环氧树脂胶黏剂材料与现有的环氧沥青混凝土相比，它无需加热即可拌和，其后期固化速度远远高于现有环氧沥青混凝土，抗疲劳开裂性能得到显著提高，开放交通的时间可以缩短至4小时以内。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。以下实施例仅为本发明较佳实施方式，并不对本发明构成任何限定。
一种用于钢桥面铺装的新型环氧树脂胶黏剂材料，由树脂胶粘剂和石料配制压实而得。树脂胶粘剂由A组分和B组分构成，其中A组分为60-90份，B组分为剩余的10-40份，A组分与B组分共计100份。树脂胶粘剂与石料的质量百分比为7％-13％。A组分包括以下按重量份数计的原料：环氧树脂50-80份、稀释剂10-20份、聚氨酯预聚体10-25份，B组分包括按重量份数计的咪唑固化剂20-50份，脂环氨固化剂25-60份，增韧剂10-30份，偶联剂1-5份，促进剂1-3份。各原料的具体型号及参数如下：环氧树脂为环氧当量230-280的双酚A型环氧树脂E42，稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚，聚氨酯预聚体由甲苯二异氰酸酯或二苯甲基烷二异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇中的一种或几种反应而成，聚氨酯预聚体固化物的硬度要求范围为A30-A70。咪唑固化剂为二甲基咪唑、二甲基四乙基咪唑或其混合物，脂环氨固化剂为间苯二甲胺，增韧剂为分子量600-1100的聚酰胺，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，促进剂为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，石料为玄武岩碎石料、矿粉中的一种或其混合物。玄武岩碎石料的最大公称粒径为9.5mm。石料选用玄武岩碎石料、矿粉的混合物效果较佳，其中矿粉用量为石料总重量的4-8％。
该新型环氧树脂胶黏剂材料的制备方法，包括以下步骤：(a)按比例称取环氧树脂、稀释剂、聚氨酯预聚体，混合后在80℃下搅拌30-60min制成A组分；(b)按比例称取咪唑固化剂、脂环氨固化剂、增韧剂、偶联剂、促进剂，混合后在常温下搅拌30-60min制成B组分；(c)将A组分与B组分按比例混合均匀，再将A、B组分混合物加入到石料中，混合均匀后压实成型，放置2-24h即得。
本发明所使用的原料均为普通市售。
实施例1
环氧树脂胶黏剂材料及用量比例如下：
树脂胶粘剂：A组分 8个单位重量
(其中，E42环氧树脂74份，聚丙二醇二缩水甘油醚15份，A70聚氨酯预聚体11份)
B组分 2个单位重量
(其中，二甲基咪唑7份，二甲基四乙基咪唑20份，间苯二甲胺55份，聚酰胺16份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份)
石料：玄武岩碎石料 84.4个单位重量
矿粉 5.6个单位重量
实施例2
环氧树脂胶黏剂材料及用量比例如下：
树脂胶粘剂：A组分 7.4个单位重量
(其中，E42环氧树脂67份，聚丙二醇二缩水甘油醚14份，A50聚氨酯预聚体19份)
B组分 2.2个单位重量
(其中，二甲基咪唑12份，二甲基四乙基咪唑29份，间苯二甲胺40份，聚酰胺16份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份)
石料：玄武岩碎石料 85.1个单位重量
矿粉 5.3个单位重量
实施例3
环氧树脂胶黏剂材料及用量比例如下：
树脂胶粘剂：A组分 5.5个单位重量
(其中，E42环氧树脂64份，聚丙二醇二缩水甘油醚15份，A60聚氨酯预聚体21份)
B组分 2.7个单位重量
(其中，二甲基咪唑10份，二甲基四乙基咪唑26份，间苯二甲胺33份，聚酰胺27份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2份)
石料：玄武岩碎石料 87.3个单位重量
矿粉 4.5个单位重量
实施例4
环氧树脂胶黏剂材料及用量比例如下：
树脂胶粘剂：A组分 9.5个单位重量
(其中，E42环氧树脂62份，聚丙二醇二缩水甘油醚19份，A50聚氨酯预聚体19份)
B组分 1.7个单位重量
(其中，二甲基咪唑4份，二甲基四乙基咪唑17份，间苯二甲胺48份，聚酰胺25份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷4份，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2份)
石料：玄武岩碎石料 82.2个单位重量
矿粉 6.6个单位重量
为充分了解本发明新型环氧树脂胶黏剂材料的性能，我们对其进行了相应的测试。分别按照实施例1-4的配方制备A组分和B组分，冷却至常温后，将A组分和B组分混合均匀脱除气泡，倒入模具中固化。按照GB/T2567—2008《树脂浇铸体性能试验方法》测试了新型环氧树脂胶黏剂材料拉伸强度、伸长率及弯曲强度。还按照GB/T7193.6—1987《不饱和聚醋树脂25℃凝胶时间测定方法》测试了新型环氧树脂胶黏剂材料的固化时间。测试的结果如下表1所示。
另一方面，按实施例1-4的配比将树脂胶粘剂与石料及矿粉混合搅拌，压实成型后，即得由新型环氧树脂胶黏剂材料制备的环氧树脂混凝土，并参考JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对实施例1-4所制备的环氧树脂混凝土行了测试。测试的结果如下表1所示。
表1用于钢桥面铺装的新型环氧树脂胶黏剂材料性能汇总表
从表1的结果可以看出，实施例1-4中的一种用于钢桥面铺装的新型环氧树脂胶黏剂材料固化物拉伸强度和弯曲强度高，具有一定的变形能力，固化速度快；对应的树脂混凝土高低温性能优异，疲劳耐久性优异。