本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青及其制备方法和应用。
背景技术：
随着高速公路的迅速发展，公路交通量急剧增大，车辆行驶速度和车辆轴重不断增加，伸缩缝发生破坏的情况更加突出，若不能及时进行修复，将严重影响路用性能、行车安全及舒适性。在桥梁伸缩缝的更换期间，交通拥挤是一个普遍的大问题，常规的伸缩缝更换方法封堵交通时间较长，经常需要实行交通管制，经常导致堵塞，容易引发安全事故，给群众的生产生活带来诸多安全隐患。同时，现有的桥梁伸缩缝更换技术并未从根本上接近新老材料之间的结合问题，新伸缩缝在远未达到其使用寿命时即发生破坏，需要在短时间内再次更换，造成了极大了人力物力的浪费。因此，开发出一种用于伸缩缝快速更换的沥青混凝土材料显得尤为必要。工程中常以开发新型沥青混凝土材料来解决上述问题，而硅藻土环氧沥青混凝土是新型材料的一种。该材料不仅强度大、粘结性强、低温抗裂性好。而且与环氧沥青混凝土相比更便于施工、施工时间易控等优点。具有实用性意义和显著的社会经济效益。
为缩短伸缩缝材料的硬化时间并同时提高材料的粘结性和抗裂性，施工中可以通过在沥青混合料中添加环氧树脂来提高材料的性能。对于环氧沥青混合料为了保证其能顺利施工，在凝胶之前必须完成卸料、摊铺、碾压等一系列施工工艺。然而由于环氧树脂与固化剂混合后即发生固化反应，固化反应受温度和时间的影响较大并且不易控制，为了保证施工质量从而使施工难度加大。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种硬化时间短、粘结性强和抗裂性好的伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青，并对应提供其制备方法和应用，具有便于施工，使用安全环保，成本较低，应用范围较广等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青，包括按质量份计的以下原料：沥青100份、环氧树脂15~40份、硅藻土20~55份、固化剂5~15份。
其中：所述的固化剂为三乙醇胺、间苯二胺和/或己内酰胺。其最佳的配比是质量比为4：2：3的三乙醇胺、间苯二胺和己内酰胺。
一种上述伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青的制备方法，包括以下步骤：
1）先将硅藻土和环氧树脂按质量比1:1~2搅拌均匀，再置于90℃的高温炉中保温20min，继续搅拌3~5min，以使硅藻土吸附环氧树脂并排出空气，然后密封并静置冷却至室温，得到A料。
2）将固化剂和余下的硅藻土混合并搅拌均匀，再置于80℃的高温炉中加热30min，继续搅拌3~5min，然后自然冷却至室温，得到B料。
3）将A料与B料混合并搅拌均匀，再将165℃的沥青倒入并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青。
其中：重复步骤1）中的保温及其后的搅拌两次以上。
在步骤1）中，如果冷却至室温的A料中有结块现象，则需要升温至90℃并搅拌均匀。
硅藻土环氧沥青需要解决的主要问题是减少材料装铺时间及简化施工工艺。利用硅藻土体轻、质软、多孔、耐酸, 比表面积大、化学性质稳定, 热稳定性和吸附能力强等特性，通过添加合适的组分分别将环氧树脂与固化剂充分吸附后均匀混合为一体。环氧树脂与固化剂接触后发生固化反应，使强度迅速达到通行要求，从而减小材料装铺至通行时间。同时，硅藻土的存在能较好控制固化反应速度和温度，并且硅藻土环氧沥青生产工艺、储存方法简单，使施工过程简单高效。
在实际生产中，可以先制备好A料和B料并分别储存，在施工现场再完成步骤3），然后进行以下应用：
一种上述伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青在伸缩缝材料更换中的应用，包括以下步骤：
（1）先将伸缩缝内填充物清除。
（2）于110~150℃下将硅藻土环氧沥青与集配砂石材料混合并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青混凝土。
（3）将该硅藻土环氧沥青混凝土填充到伸缩缝中，使之自然冷却至与地表温度相同即完成施工。
其中：步骤（2）中的伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青与集配砂石材料的质量比可视工程要求取为1:5~10。所述的集配砂石材料由质量份分别为500~1800份的石灰岩和100~500份的河砂混合而成。石灰岩粒径范围为13.2~4.75mm，河砂粒径范围为0.08~2.36mm。
本发明具有能缩短伸缩缝材料的硬化时间并同时提高材料的粘结性和抗裂性，便于施工，使用安全环保，成本较低，应用范围较广，在生产工艺、储存方法上有较大的优势。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、性能可调节。本发明的硅藻土环氧沥青混凝土的耐磨性和防渗性可调，其调整方式是改变硅藻土和环氧树脂的组成配比。提高硅藻土的用量可增加最终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实度。因此可根据具体不同的工程应用环境，通过适当调整原料的比例使固化物表现出不同性能。
2、低挥发的环保性。本发明的硅藻土环氧沥青混凝土中的硅藻土有较强的吸附能力，能将环氧树脂和固化剂完全吸附，因此在制备和使用过程中毒性挥发物很小；另外，本发明的硅藻土环氧沥青混凝土对固化剂无特殊要求，仅需选用低挥发的固化剂即可大幅度提高制备及使用过程中的安全性。当完全采用固体原料时可做到制备和应用过程中无有机物挥发。
3、良好的工艺可调性。本发明的硅藻土环氧沥青混凝土其制备与应用过程中的工艺参数均可在一定范围内调整。如拌合站距施工场地距离较远或交通不便，可适当提高硅藻土的用量以延缓环氧树脂固化反应时间；如拌合站距施工场地距离较近，可适当减少硅藻土的用量以提升固化反应时间。
4、较强的经济适用性。本发明的硅藻土环氧沥青混凝土组成中，硅藻土为大规模通用的化工产品，原料来源丰富。硅藻土价格约为环氧树脂的一半；在满足使用要求前提下，可调整原料组成比例达到最优的经济性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
采用以下质量份的原料来制备伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青：沥青100份、环氧树脂30.8份、硅藻土40份、固化剂9.2份（由质量比是4：2：3的三乙醇胺、间苯二胺和己内酰胺构成）。
其制备的步骤为：
1）先将硅藻土和环氧树脂按质量比1:1搅拌均匀，再置于90℃的高温炉中保温20min，继续搅拌3~5min（可以重复保温、搅拌两次），以使硅藻土吸附环氧树脂并排出空气，然后密封并静置冷却至室温，得到A料。冷却至室温的A料中有结块现象，升温至90℃并搅拌均匀。
2）将固化剂和余下的硅藻土混合并搅拌均匀，再置于80℃的高温炉中加热30min，继续搅拌3~5min，然后自然冷却至室温，得到B料。
3）将A料与B料混合并搅拌均匀，再将165℃的沥青倒入并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青。
在步骤1）中，如果冷却至室温的A料中有结块现象，则需要升温至90℃并搅拌均匀。
在伸缩缝材料更换中应用伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青，具体包括以下步骤：
（1）先将伸缩缝内填充物清除。
（2）于120℃下将硅藻土环氧沥青与集配砂石材料混合并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青混凝土。其中：硅藻土环氧沥青与集配砂石材料的质量比为1：5。所述的集配砂石材料为石灰岩700份，河砂200份。
（3）将该伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青混凝土填充到伸缩缝中，使之自然冷却至与地表温度相同即完成施工。
实施例二
采用以下质量份的原料来制备伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青：沥青100份、环氧树脂30.8份、硅藻土40份、固化剂9.2份（由质量比是4：2：3的三乙醇胺、间苯二胺和己内酰胺构成）。
其制备的步骤为：
1）先将硅藻土和环氧树脂按质量比1:1搅拌均匀，再置于90℃的高温炉中保温20min，继续搅拌3~5min（可以重复保温、搅拌两次），以使硅藻土吸附环氧树脂并排出空气，然后密封并静置冷却至室温，得到A料。冷却至室温的A料中有结块现象，升温至90℃并搅拌均匀。
2）将固化剂和余下的硅藻土混合并搅拌均匀，再置于80℃的高温炉中加热30min，继续搅拌3~5min，然后自然冷却至室温，得到B料。
3）将A料与B料混合并搅拌均匀，再将165℃的沥青倒入并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青。
在步骤1）中，如果冷却至室温的A料中有结块现象，则需要升温至90℃并搅拌均匀。
在伸缩缝材料更换中应用伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青，具体包括以下步骤：
（1）先将伸缩缝内填充物清除。
（2）于135℃下将硅藻土环氧沥青与集配砂石材料混合并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青混凝土。其中：硅藻土环氧沥青与集配砂石材料的质量比为1：7。所述的集配砂石材料为石灰岩960份，河砂300份。
（3）将该伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青混凝土填充到伸缩缝中，使之自然冷却至与地表温度相同即完成施工。
实施例三
采用以下质量份的原料来制备伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青：沥青100份、环氧树脂40份、硅藻土32份、固化剂12份（由质量比是4：2：3的三乙醇胺、间苯二胺和己内酰胺构成）。
其制备的步骤为：
1）先将硅藻土和环氧树脂按质量比1:2搅拌均匀，再置于90℃的高温炉中保温20min，继续搅拌3~5min（可以重复保温、搅拌两次），以使硅藻土吸附环氧树脂并排出空气，然后密封并静置冷却至室温，得到A料。冷却至室温的A料中有结块现象，升温至90℃并搅拌均匀。
2）将固化剂和余下的硅藻土混合并搅拌均匀，再置于80℃的高温炉中加热30min，继续搅拌3~5min，然后自然冷却至室温，得到B料。
3）将A料与B料混合并搅拌均匀，再将165℃的沥青倒入并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青。
在步骤1）中，如果冷却至室温的A料中有结块现象，则需要升温至90℃并搅拌均匀。
在伸缩缝材料更换中应用伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青，具体包括以下步骤：
（1）先将伸缩缝内填充物清除。
（2）于150℃下将硅藻土环氧沥青与集配砂石材料混合并搅拌均匀，制成伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青混凝土。其中：硅藻土环氧沥青与集配砂石材料的质量比为1：9。所述的集配砂石材料为石灰岩1270份，河砂380份。
（3）将该伸缩缝更换用硅藻土环氧沥青混凝土填充到伸缩缝中，使之自然冷却至与地表温度相同即完成施工。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。