一种环氧沥青钢桥面铺装坑槽修补材料及其应用的制作方法

1.本发明涉及道路工程技术领域，具体为一种环氧沥青钢桥面铺装坑槽修补材料及其应用。


背景技术：

2.环氧沥青由于其优良的使用性能被广泛应用于钢桥面铺装。随着钢桥面使用年限的增长，环氧沥青混凝土铺装层的病害问题逐渐突出，其中坑槽是常见的病害之一。
3.由于多方面的原因，已修补坑槽常出现再破损的现象，其中坑槽材料的选择不当是产生二次损坏的主要原因。受钢桥箱梁箱室效应的影响，在高温天气情况下，桥面板温度急剧升高，因此对铺装层修补材料的高温抗永久变形能力有较高的要求。同时，由于钢桥面板柔度大，加之大交通量和重载的影响，钢桥面板的局部变形更大，因此坑槽修补材料应当与钢桥面板有较好的变形协调性。
4.目前钢桥面修补材料主要分为环氧类和沥青类两种。环氧类修补材料是由环氧树脂、固化剂等混合形成的一种大骨架交联结构的热固性材料。常用的环氧沥青材料强度高、且具有良好的温度稳定性和抗疲劳性，但是其固化后往往会变得硬脆，与原铺装层变形协调性较差，容易发生界面处的脆性开裂或引起层间粘结失效导致破坏。沥青类修补材料具有良好的变形协调性，但高温稳定性和强度与环氧沥青相差较大，难以达到修补后长久服役的要求。当前的修补材料很难兼顾强度和良好的变形特性。
5.因此，开展面向环氧沥青铺装层坑槽病害的修补材料研究，在满足强度、温度稳定性的前提下，使其兼具良好的变形协调能力，对提升坑槽病害的修复效果和延长铺装层的使用寿命具有重要意义。
6.常规的环氧沥青材料是由环氧树脂主剂、固化剂和基质沥青混合而成，环氧树脂掺量占50％，沥青被牢牢束缚在环氧树脂的交联结构中，主要表现为环氧树脂的性质。若在50％的环氧树脂掺量基础上，降低环氧树脂掺量会逐渐表现出沥青热塑性材料的性质。由于基质沥青具有良好的变形协调性，沥青掺量增加可以提高环氧沥青的变形协调性，但同时由于基质沥青的高温稳定性和强度较差，掺量的增加会导致环氧沥青整体无法满足桥面铺装高温、重载的要求。而橡胶复合改性沥青是一种具有良好的高温稳定性和强度的材料，同时由于其中弹性体的改性作用，在低应力下显示出高可逆性应变和良好的韧性。因此与基质沥青相比，橡胶复合改性沥青更能适应钢桥高温和重载的作用，而与环氧类材料相比，橡胶复合改性沥青与钢桥面板具有更好的变形协调能力。若采用橡胶复合改性沥青代替基质沥青制备环氧沥青材料，同时降低环氧树脂掺量，既能解决由于基质沥青掺量提高带来的材料整体高温稳定性和强度的损失，又能发挥橡胶复合改性沥青变形协调性好的优点，克服环氧沥青本身硬脆的缺陷。
7.所以需要针对上述问题设计一种环氧沥青钢桥面铺装坑槽修补材料及其应用。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种环氧沥青钢桥面铺装坑槽修补材料及其应用，以解决现有坑槽修补材料强度、温度稳定性和变形协调性相对立的问题，在现有环氧沥青材料组分设计上，减少环氧树脂的掺量，选用宽温度域的橡胶复合改性沥青替代基质沥青。在充分发挥橡胶复合改性沥青变形协调能力优异的同时，尽量弥补因树脂掺量减少带来的强度损失。在满足规范要求的拉伸强度的前提下，实现强度和变形能力的平衡，制备一种兼具强度和变形协调性的环氧沥青坑槽修补材料。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
10.一种环氧沥青钢桥面铺装坑槽修补材料及其应用，该环氧沥青钢桥面铺装坑槽修补材料的原料包括：环氧树脂主剂、环氧树脂固化剂、橡胶复合改性沥青和相容剂，所述环氧树脂主剂、环氧树脂固化剂、橡胶复合改性沥青和相容剂的用量关系为：环氧树脂主剂：环氧树脂固化剂＝(4-5)：(5-6)，相容剂：橡胶复合改性沥青＝(1-2)：(98-99)，所述环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂组成环氧树脂混合物，所述相容剂和橡胶复合改性沥青组成沥青混合物，所述环氧树脂混合物：沥青混合物＝(30-40)：(60-70)。
11.优选的，所述环氧树脂主剂为双酚a型环氧树脂，23℃黏度为1000-5000，环氧当量为170-200。
12.优选的，所述环氧树脂固化剂为用于固化环氧树脂的胺类固化剂，23℃黏度为500-1100，酸值为130-170。
13.优选的，所述橡胶复合改性沥青主要参数：pg高温等级不低于88，低温等级不高于-22，76摄氏度的jnr，3.2≤1.0kpa-1，弹性恢复不小于85。
14.优选的，所述相容剂为用于增加环氧树脂和沥青相容性的表面活性剂。
15.优选的，该环氧沥青钢桥面铺装坑槽修补材料的制备方法，包括如下步骤：
16.步骤一：
17.将满足要求的各原材料计量；
18.步骤二：
19.将环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂在30-60℃下预热备用，将橡胶复合改性沥青和相容剂在180℃下预热备用；
20.步骤三：
21.将橡胶复合改性沥青和相容剂混合，在剪切作用下搅拌0.5-1h；
22.步骤四：
23.环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂在50-60℃下混合均匀，搅拌1-3min；
24.步骤五：
25.将环氧树脂混合物加入到沥青混合物中，在175-180℃的固化温度下混合均匀，搅拌3-5min，即得到用于钢桥铺装的柔韧性环氧沥青材料。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.1.本发明所述环氧沥青材料的拉伸强度满足规范要求的同时，还具有变形协调性好的优点；
28.2.本发明所述环氧沥青材料与钢桥面板的变形协调性好、不易发生脆性破坏，疲劳性能得到提高；
29.3.本发明所述环氧沥青材料在保证强度的前提下，减少环氧树脂的用量，降低了环氧沥青材料的生产成本，具有显著的经济效益。
具体实施方式
30.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1：
34.环氧沥青材料配比：环氧树脂主剂22.4份、环氧树脂固化剂17.6份、相容剂0.9份、橡胶复合改性沥青59.1份。首先将环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂在50-60℃下混合均匀1-3min；最后将环氧树脂混合物加入到180℃的相容剂和沥青的混合物中，在175-185℃下混合均匀，搅拌3-5min。
35.对该环氧沥青材料进行拉伸试验测试，其拉伸强度为2.4mpa，断裂延伸率为428.5％。拉伸强度满足公路钢桥面铺装设计与施工技术规范(jtg/t3364-02—2019)中，热拌环氧沥青结合料拉伸强度≥2.0mpa的要求实施例二：
36.环氧沥青材料配比：环氧树脂主剂16.8份、环氧树脂固化剂13.2份、相容剂1.05份、橡胶复合改性沥青68.95份。首先将环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂在50-60℃下混合均匀1-3min；最后将环氧树脂混合物加入到180℃的相容剂和沥青的混合物中，在175-185℃下混合均匀，搅拌3-5min。
37.对该环氧沥青材料进行拉伸试验测试，其拉伸强度为2.1mpa，断裂延伸率为537.1％。拉伸强度满足公路钢桥面铺装设计与施工技术规范(jtg/t3364-02—2019)中，热拌环氧沥青结合料拉伸强度≥2.0mpa的要求。
38.对比例一：
39.环氧沥青材料配比：环氧树脂主剂28份、环氧树脂固化剂22份、70#基质沥青50份。首先将环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂在50-60℃下混合均匀1-3min；最后将环氧树脂混合物加入到180℃的基质沥青中，在175-185℃下混合均匀，搅拌3-5min。
40.对该环氧沥青材料进行拉伸试验测试，其拉伸强度为3.6mpa，断裂延伸率为341.2％。
41.对比例二：
42.环氧沥青材料配比：环氧树脂主剂28份、环氧树脂固化剂22份、sbs改性沥青50份。首先将环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂在50-60℃下混合均匀1-3min；最后将环氧树脂混
合物加入到180℃的sbs改性沥青中，在175-185℃下混合均匀，搅拌3-5min。
43.对该环氧沥青材料进行拉伸试验测试，其拉伸强度为3.2mpa，断裂延伸率为310.4％。
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以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。