一种环氧沥青浇注式混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及路面铺筑材料，具体为一种环氧沥青浇注式混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着我国大跨径钢桥建设发展，大跨径钢桥作为跨越江河的重要通道，采用大跨径钢桥的桥梁应用越来越多，钢桥梁桥面铺装方案多采用浇注式沥青混凝土铺装体系和环氧沥青混凝土铺装体系。
3.浇注式沥青混凝土是指在高温下依靠混合料自身的流动性摊铺成型，无须碾压的一种高沥青含量与高矿粉含量、空隙率小于1％的沥青材料，防水性好，与钢板追从性能及耐久性优；环氧沥青混凝土是将集料、基质沥青、环氧树脂及固化剂等与一定级配的矿料按特定工艺制成的热固性材料，强度高，高温性能好，粘结强度高，抗侵蚀性强，对温度的敏感程度较低。
4.中国专利文献cn100569691公开了一种环氧沥青浇注式混凝土材料及制备方法，其组成的质量组分为：a组分：沥青45份～90份、环氧树脂4.5份～36份、改性烷基酚9份～27 份、缩水甘油醚0～3份；b组分：固化剂；a、b组分质量比例为50:1～8:1，石料与a组分质量组分比例为9:1～3:1。
5.该现有技术具有以下不足：环氧沥青浇注式混凝土材料需要在拌合站进行高温拌合，然后运输至桥面进行铺设，但是由于各组分混合后发生快速不可逆反应，若拌合站距离铺设地远，环氧沥青浇注式混凝土材料在还未到达铺设点就失去了流动性，无法进行后续铺设作业。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种环氧沥青浇注式混凝土及其制备方法，以解决环氧沥青浇注式混凝土操作时间短，进而流动性不足，无法进行后续铺设作业的问题。
7.为了达到上述目的，本发明提供了一种环氧沥青浇注式混凝土，包括环氧树脂主剂、固化剂、石油沥青和石料，其特征在于：a组分为环氧树脂主剂，包括环氧树脂、活性稀释剂和低黏度非活性稀释剂，比例为90份～110 份：5份～30份：5份～20份；b组分为固化剂，采用长链脂肪族伯胺、脂环族二胺与聚酰胺固化剂的复配物，比例为60份～85份：5份～15份：10份～25份；c组分为石油沥青；由a组分、b组分、c组分和石料混合制得。
8.为了保证体系混合的均匀性，首先将a组分与b组以80份～100份：40份～80份比例混合成环氧树脂胶结料；环氧树脂胶结料与c组分以30份～100份：80份～120份的比例混合成环氧沥青胶结料，环氧沥青胶结料和石料的按60份～80份：400份～800份的比例混合，搅拌均匀，制得环氧沥青浇注式混凝土。
9.优选的，长链脂肪族伯胺：顺式油基伯胺、芥基伯胺、十六烷基伯胺、十四烷基伯胺和椰油烷基伯胺中的一种或几种任意组合，提高柔韧性和低温性能，并延长可操作时间。
10.优选的，脂环族二胺：异佛尔酮二胺、甲基环己二胺、4,4'-二氨基二环己基甲烷和孟烷二胺中的一种或几种任意组合，进一步调控可操作时间。
11.优选的，活性稀释剂：单环氧基缩水甘油醚、双环氧基缩水甘油醚、三环氧基缩水甘油醚、缩水甘油酯中的一种或几种任意组合。
12.优选的，低黏度非活性稀释剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯，25℃黏度小，稀释效果更佳。低黏度非活性稀释剂与活性稀释剂可以协同发挥作用，提高体系的流动性，延长可操作时间，并进一步提高柔韧性和低温性能，同时还可降低成本。
13.为了进一步提高流动性，所述石油沥青采用低粘度石油沥青。
14.优选的，低粘度石油沥青：sasobit改性沥青、rediset改性沥青、sla改性沥青和sak 改性沥青中的一种或几种任意组合，可进一步降低粘度，提高流动性，施工可操作时间得以延长。
15.一种环氧沥青浇注式混凝土的制备方法，其特征在于：步骤1、在50℃～60℃下，将环氧树脂、活性稀释剂和低黏度非活性稀释剂按90份～110 份：5份～30份：5份～20份的比例混合，搅拌均匀，制成a组分环氧树脂主剂；步骤2、将长链脂肪族伯胺、脂环族二胺与聚酰胺固化剂按60份～85份：5份～15份：10 份～25份比例混合，50℃～80℃下反应制成b组分固化剂；步骤3、将a组分和b组分加热至50℃～60℃，按80份～100份：40份～80份的比例混合，制成均匀的环氧树脂胶结料；步骤4、将c组分石油沥青加热至100℃～150℃，石油沥青与环氧树脂胶结料按80份～120 份：30份～100份的比例混合，制成均匀的环氧沥青胶结料，温度保持；步骤5、将石料加热至170℃～200℃，然后将环氧沥青胶结料和石料按60份～80份：400 份～800份的比例混合，搅拌均匀，拌和温度为160℃～185℃，制得所述环氧沥青浇注式混凝土。
16.本发明的有益效果：1)可操作时间长：环氧沥青浇注式混凝土需要在拌合站进行高温搅拌混合后运输至现场进行铺设，这一过程会发生不可逆的反应，由液态逐渐转变为固态，进而将无法铺设。现有的环氧沥青浇注式混凝土可操作时间短，无法满足施工要求。本方案采用长链脂肪族伯胺、脂环族二胺与聚酰胺固化剂的复配固化体系，活性稀释剂和低黏度非活性稀释剂的复配体系以及低粘度沥青，既可延缓体系的反应速度，又可降低体系的粘度，环氧沥青胶结料在高温下旋转黏度上升至500mpa
·
s的时间≥180min，大大延长环氧沥青浇注式混凝土的施工可操作时间，在2.5h后依然具有良好的流动性，完全能满足施工要求；2)自流平铺设：本发明所述的环氧沥青浇注式混凝土可以自流成型，无需压实便能达到最终强度，因此不会出现因压实不足而产生的缺陷和病害；并且施工温度较高(160℃～185℃)，避免了水汽在施工过程中无法完全挥发而导致的早期病害。3)高低温性能优异：与现有钢桥面铺装技术相比，环氧沥青浇注式混凝土兼具优异的力学性能、高温性能和防水性能；特别是低温性能和疲劳性能大幅度提升，明显优于现有的钢桥面铺装材料，可显著提升钢桥面铺装的耐久性；现有的环氧沥青浇注式混凝土，动
稳定度 (70℃)为7810次/mm，-10℃抗弯拉强度为10.8mpa，-10℃弯拉应变为3.66
×
10-3
，-10℃弯曲劲度模量为2955mpa；本发明的环氧沥青浇注式混凝土动稳定度(70℃)为17500次/mm，
ꢀ‑
10℃抗弯拉强度为20.6mpa，-10℃弯拉应变为5.31
×
10-3
，-10℃弯曲劲度模量为3886mpa，四点弯曲疲劳次数(标载)》150万次。本发明的动稳定度(70℃)是现有的环氧沥青浇注式混凝土的2倍以上，-10℃抗弯拉强度是现有的环氧沥青浇注式混凝土的2倍左右，-10℃弯拉应变是现有的环氧沥青浇注式混凝土的1.45倍。70℃动稳定度反映高温抗车辙性能，-10℃弯拉应变反映低温抗开裂性能，可见本发明环氧沥青浇注式混凝土的高低温性能远优于现有环氧沥青浇注式混凝土。
具体实施方式
17.下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。
18.一种环氧沥青浇注式混凝土，包括a组分、b组分、c组分3个组分：a组分为环氧树脂主剂，包括环氧树脂、活性稀释剂和低黏度非活性稀释剂，比例为100 份：20份：10份；b组分为固化剂，采用长链脂肪族伯胺、脂环族二胺与聚酰胺固化剂的复配物，比例为70份：10份：15份；c组分为低粘度石油沥青；a组分与b组以100份：60份的比例混合成环氧树脂胶结料；环氧树脂胶结料与c组分以50份：90份的比例混合成环氧沥青胶结料，环氧沥青胶结料和石料的按60份：500份比例混合。
19.本发明中，低粘度石油沥青采用sasobit改性沥青、rediset改性沥青、sla改性沥青、 sak改性沥青中的一种或几种任意组合。
20.本发明中，环氧树脂采用双酚a型环氧树脂、氢化双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂中的一种或几种任意组合。
21.本发明中，活性稀释剂采用单环氧基缩水甘油醚、双环氧基缩水甘油醚、三环氧基缩水甘油醚、缩水甘油酯中的一种或几种任意组合。
22.本发明中，低黏度非活性稀释剂采用2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯。
23.本发明中，固化剂采用长链脂肪族伯胺、脂环族二胺与聚酰胺的复配物。其中，长链脂肪族伯胺：顺式油基伯胺、芥基伯胺、十六烷基伯胺、十四烷基伯胺、椰油烷基伯胺中的一种或几种任意组合；脂环族二胺：异佛尔酮二胺、甲基环己二胺、4,4'-二氨基二环己基甲烷、孟烷二胺中的一种或几种任意组合。
24.石料包含粗集料、细集料和矿粉，比例为30份～50份：25份～50份：20份～30份。粗细集料：玄武岩、辉绿岩、石灰岩和凝灰岩中的一种或几种任意组合，石灰石矿粉。实施例1
25.一种环氧沥青浇注式混凝土的制备方法，制备工艺如下：步骤1、在55℃下，将双酚a型环氧树脂、双环氧基缩水甘油醚和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯按100份：20份：10份的比例混合，搅拌10min，制成环氧树脂主剂；
步骤2、将顺式油基伯胺、甲基环己二胺与聚酰胺固化剂按70份：10份：15份比例混合，65℃下搅拌60min，制成固化剂；步骤3、将环氧树脂主剂和固化剂按100份：60份的比例加热至50℃，按比例混合，搅拌5min，制成均匀的环氧树脂胶结料；步骤4、将sasobit改性沥青加热至135℃，然后保持温度不变，按比例将sasobit改性沥青与环氧树脂胶结料按90份：60份的比例混合，搅拌5min，制成均匀的环氧沥青胶结料，保持温度在135℃；步骤5、将粗集料、细集料和石灰石矿粉加热至180℃，保持5h，接着将粗集料、细集料和石灰石矿粉按40份：35份：25份的比例混合均匀；然后将环氧沥青胶结料和混合好的石料按60份：500份的比例加入到拌和锅中，保持拌和温度170℃，搅拌20min，即得到所述环氧沥青浇注式混凝土。
26.环氧沥青浇注式混凝土养护完成后，根据(jtg+e20-2011)《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，测试出以下数据，具体性能指标见下表。表2环氧沥青浇注式混凝土性能指标
27.由上述表格中对比可知，本发明环氧沥青浇注式混凝土的170℃操作时间长达150min， 60℃马歇尔稳定度高达43.7kn，70℃动稳定度为17500次/mm，-10℃抗弯拉强度为20.6mpa，
ꢀ‑
10℃弯拉应变为5.31
×
10-3
，-10℃弯曲劲度模量为3886mpa，标载下四点弯曲疲劳次数》150 万次；本发明环氧沥青浇注式混凝土的动稳定度(70℃)是现有环氧沥青浇注式混凝土的2 倍以上，-10℃抗弯拉强度是现有环氧沥青浇注式混凝土的2倍左右，-10℃弯拉应变是现有环氧沥青浇注式混凝土的1.45倍，各项数据均远优于现有环氧沥青浇注式混凝土。70℃动稳定度反映高温抗车辙性能，-10℃弯拉应变反映低温抗开裂性能，可见本发明环氧沥青浇注式混凝土的高低温性能远优于现有环氧沥青浇注式混凝土。