本发明涉及一种抗压改性橡胶集料碎石铺装材料，属于路面结构领域。
背景技术：
当前，伴随着中国经济与基础设施建设的快速发展，一系列的跨河、跨谷和跨海等大跨度钢桥不断涌现，随之而来的是钢箱梁桥面铺装修筑成为了钢桥建设的关键技术之一。因此，截止当前国内外针对钢桥桥面铺装层开展了大量研究，并取得了一些建设性成果。据统计，当前国内广泛用于钢桥桥面铺装层的主要有三种：(1)双层改性sma；(2)浇筑式沥青混凝土(ga10)+高弹sma；(3)双层美国环氧沥青混凝土。然而考虑到我国车辆超限超载现象严重，即使实践工程中使用了性能优异且价格昂贵的环氧沥青混合料进行桥面铺装，也还是远远达不到桥面铺装层设计的正常使用寿命，表明基于现有的铺装材料性能的改进很难取得质的突破。
技术实现要素：
目的：为了延长桥面铺装层的正常使用寿命，本发明提供一种抗压改性橡胶集料碎石铺装材料，采用高分子聚合物和橡胶共混作为胶结剂与碎石按一定配比形成橡胶-碎石复合材料，取代传统的沥青材料作为桥面铺装材料。
本发明的技术方案如下：
一种抗压改性橡胶集料碎石铺装材料，其原料组分及各组分的质量分数如下：
改性环氧树脂：1～15％
改性橡胶集料：15％～21％
硅胶：1％～10％
碎石集料：40％～65％
陶瓷纤维：10％～15％；
固化剂：0.5％～8％
稀释剂：0.2～3％
其中，所述改性环氧树脂包括氢化环氧树脂和双酚a型环氧树脂，且氢化环氧树脂：双酚a型环氧树脂的质量组分比为1:4～2:3；
所述改性橡胶集料按质量比例计包括：5％～12％矿物微粉填料、50％～70％三元乙丙橡胶、5％～20％乙烯-乙酸乙烯酯、1％～5％活化改性剂，按比例机械共混。
优选地，所述矿物微粉包括滑石粉、石英粉、硅微粉和云母粉，且所述矿物微粉的粒径范围为15～25μm。
优选地，所述陶瓷纤维的长度为1～3cm。
优选地，所述固化剂为多元胺、改性脂肪胺或含活性基因聚酰胺中的一种。
优选地，所述稀释剂为醋酸乙酯和醋酸丁酯中的一种。
优选地，所述碎石的粒径为2～5mm。
优选地，所述活化改性剂为六亚甲基四胺与氯化铁或氯化亚铁混合物。
优选地，制备权利要求1所述的一种抗压改性橡胶集料碎石铺装材料的具体步骤如下：
步骤1：改性环氧树脂的制备
按比例称取氢化环氧树脂和双酚a型环氧树脂，加入到反应釜中搅拌加热至100～125℃，同时按比例加入催化剂和交联剂，控制反应体系的ph值为7.0～8.0，在此条件下充分反应20～30分钟；
步骤2：改性橡胶集料的制备
首先按比例称取三元乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯和活化改性剂，加入到搅拌釜中在125℃～140℃条件下进行搅拌混合30～60分钟，静置冷却至常温后，按比例称取矿物微粉填料加入搅拌15～30分钟；
步骤3：按比例称取步骤(1)制备的改性环氧树脂、步骤(2)制备的改性橡胶集料、碎石集料、陶瓷纤维依次加入搅拌釜中在80℃～100℃下混合搅拌20～30分钟直至均匀，静置冷却至45℃，随后按比例称取稀释剂加入搅拌釜中搅拌20分钟，最后按比例称取硅胶和固化剂依次加入搅拌釜进行常温搅拌20～40分钟，制得抗压改性橡胶集料碎石铺装材料。
优选地，步骤(1)所述的催化剂为碱性催化剂，包括二氧化锆、氢氧化钠或钛酸钠中的一种，且催化剂的用量为改性环氧树脂总质量的3％。
优选地，所述交联剂为邻苯二甲酸二烯丙酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种混合物，且交联剂的用量为改性环氧树脂总质量的6％。
有益效果：本发明提供一种抗压改性橡胶集料碎石铺装材料及其制备方法，采用高分子聚合物和橡胶共混作为胶结剂与碎石按一定配比形成橡胶-碎石复合材料，取代传统的沥青材料作为桥面铺装材料，具有良好的耐热、耐寒、耐水性能，且作为桥面铺装材料的基体材料，在-80～180℃的范围内保持优异的弹性，能够适应钢桥面的摇摆、形变、屈挠等，会减少路面开裂、变形、车辙等病害，延长路面使用寿命,且具有良好的减震缓冲性能，会减少噪音，提高乘车舒适性等等。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
一种抗压改性橡胶集料碎石铺装材料，其原料组分及各组分的质量分数如下：
改性环氧树脂：1～15％
改性橡胶集料：15％～21％
硅胶：1％～10％
碎石集料：40％～65％
陶瓷纤维：10％～15％；
固化剂：0.5％～8％
稀释剂：0.2～3％
其中，所述改性环氧树脂包括氢化环氧树脂和双酚a型环氧树脂，且氢化环氧树脂：双酚a型环氧树脂的质量组分比为1:4～2:3；
所述改性橡胶集料按质量比例计包括：5％～12％矿物微粉填料、
50％～70％三元乙丙橡胶、5％～20％乙烯-乙酸乙烯酯、1％～5％活化改性剂，按比例机械共混。
优选地，所述矿物微粉包括滑石粉、石英粉、硅微粉和云母粉，且所述矿物微粉的粒径范围为15～25μm。
优选地，所述陶瓷纤维的长度为1～3cm。
优选地，所述固化剂为多元胺、改性脂肪胺或含活性基因聚酰胺中的一种。
优选地，所述稀释剂为醋酸乙酯和醋酸丁酯中的一种。
优选地，所述碎石的粒径为2～5mm。
优选地，所述活化改性剂为六亚甲基四胺与氯化铁或氯化亚铁混合物。
优选地，制备权利要求1所述的一种抗压改性橡胶集料碎石铺装材料的具体步骤如下：
步骤1：改性环氧树脂的制备
按比例称取氢化环氧树脂和双酚a型环氧树脂，加入到反应釜中搅拌加热至100～125℃，同时按比例加入催化剂和交联剂，控制反应体系的ph值为7.0～8.0，在此条件下充分反应20～30分钟；
步骤2：改性橡胶集料的制备
首先按比例称取三元乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯和活化改性剂，加入到搅拌釜中在125℃～140℃条件下进行搅拌混合30～60分钟，静置冷却至常温后，按比例称取矿物微粉填料加入搅拌15～30分钟；
步骤3：按比例称取步骤(1)制备的改性环氧树脂、步骤(2)制备的改性橡胶集料、碎石集料、陶瓷纤维依次加入搅拌釜中在80℃～100℃下混合搅拌20～30分钟直至均匀，静置冷却至45℃，随后按比例称取稀释剂加入搅拌釜中搅拌20分钟，最后按比例称取硅胶和固化剂依次加入搅拌釜进行常温搅拌20～40分钟，制得抗压改性橡胶集料碎石铺装材料。
优选地，步骤(1)所述的催化剂为碱性催化剂，包括二氧化锆、氢氧化钠或钛酸钠中的一种，且催化剂的用量为改性环氧树脂总质量的3％。
优选地，所述交联剂为邻苯二甲酸二烯丙酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种混合物，且交联剂的用量为改性环氧树脂总质量的6％。
首先优选制备改性环氧树脂和改性橡胶集料备用，具体步骤如下：
步骤1：改性环氧树脂的制备
按比例称取氢化环氧树脂和双酚a型环氧树脂(2:3)加入到反应釜中搅拌加热至100℃，同时按比例加入3％(质量分数)催化剂(二氧化锆)和6％(质量分数)交联剂(邻苯二甲酸二烯丙酯)，控制反应体系的ph值为7.5，在此条件下充分反应20分钟，得到改性环氧树脂，备用；
步骤2：改性橡胶集料的制备
首先按比例称取三元乙丙橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯和活化改性剂(70％三元乙丙橡胶、15％乙烯-乙酸乙烯酯、3％六亚甲基四胺与氯化铁混合物)加入到搅拌釜中在125℃条件下进行搅拌混合30分钟，静置冷却至常温后，称取12％矿物微粉(硅微粉)填料加入搅拌20分钟，得到改性橡胶集料；
实施例1
成品1：首先称取15％上述改性环氧树脂、15％上述改性橡胶集料、50％碎石集料和10％陶瓷纤维依次加入搅拌釜中在90℃下混合搅拌20分钟直至均匀，静置冷却至45℃，随后称取1％稀释剂(醋酸乙酯)加入搅拌釜中搅拌20分钟，最后称取1％硅胶和8％固化剂(多元胺)依次加入搅拌釜进行常温搅拌20～40分钟，制得成品1。
实施例2：
成品2：首先称取8％上述改性环氧树脂、18％上述改性橡胶集料、51％碎石集料和12％陶瓷纤维依次加入搅拌釜中在90℃下混合搅拌30分钟直至均匀，静置冷却至45℃，随后称取2％稀释剂(醋酸乙酯)加入搅拌釜中搅拌20分钟，最后称取8％硅胶和5％固化剂(多元胺)依次加入搅拌釜进行常温搅拌30分钟，制得成品2。
实施例3：
成品3：首先称取1％上述改性环氧树脂、21％上述改性橡胶集料、49.5％碎石集料和15％陶瓷纤维依次加入搅拌釜中在90℃下混合搅拌30分钟直至均匀，静置冷却至45℃，随后称取3％稀释剂(醋酸乙酯)加入搅拌釜中搅拌20分钟，最后称取10％硅胶和0.5％固化剂(多元胺)依次加入搅拌釜进行常温搅拌40分钟，制得成品3。
对照组：将普通橡胶粉(三元乙丙橡胶颗粒)与碎石(≥5mm)按按质量比(9:11)进行混合，得到对照组。
在-20℃和70℃的温度条件下，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtj052-2000)分别对成品1～3和对照组进行力学性能测试，结果如表1所示：
表1成品1～3与对照组的力学性能对照表
根据表1可知，成品1～3在-20℃和70℃时的力学性能均优于对照组，且成品3的力学性能最好。
本发明利用改性后的环氧树脂具有较高的拉伸强度、弹性模量和抗压强度，从而提高了橡胶集料的耐候性和稳定性，同时采用陶瓷纤维加强了铺装材料的抗压压强度。此外，由于大多数矿物表面富含lewis、bronsted酸点等活性点,利用矿物微粉的这些特性与橡胶进行共混结合从而增强了硅橡胶的模量,提高了制品的力学性能。且用它们替代气相白炭黑作为三元乙丙橡胶的增强剂，可大大降低制品的成本。而eva由于分子链上引入了醋酸酯单体，在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击性、耐环境应力开裂性和良好的光学性能、耐低温及无毒特性。在三元乙丙橡胶中加入一定量的eva树脂,可以降低成本,且改善硅橡胶的拉伸性能。本发明中，采用硅胶对橡胶碎石铺装材料的骨架结构进行加固，解决了碎石材料容易于脱落，三元乙丙橡胶橡胶与碎石的握裹性不好的问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。