CN100569691C - 环氧沥青浇注式混凝土材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及浇注式路面铺筑材料。针对现有环氧沥青混凝土存在低温性能差，铺装时需要进行三次碾压，施工复杂；浇注式沥青混凝土存在高温性能差，拌和温度高，浪费能源，而提出具有施工温度低、流动性好、施工便利的环氧沥青浇注式混凝土材料及制备方法。所采用技术方案是：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；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。制备方法：按质量比将沥青、环氧树脂、改性烷基酚加入拌和锅，在120～160℃搅拌，再将加热的石料加入搅拌，最后将加热的固化剂加入搅拌，保温放置0～120分钟，即得产品。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种新型浇注式路面铺筑材料，尤其是提供了一种环氧沥青浇注式混凝土材料及制备方法。
二、背景技术
随着交通量的不断增长和轴载的明显增大，以及高等级公路交通车辆的渠化作用，沥青混凝土路面面临着新的严峻考验，尤其是传统的连续级配沥青混凝土路面受到了挑战。有些高速公路在通车一两年内，就出现了不同程度的破坏，严重地影响了路面的使用功能和寿命。这是由于沥青路面本身材料的粘弹性质决定了它不可避免的缺点：(1)沥青的热塑性使沥青路面产生不可恢复的永久变形，如车辙、推挤等；(2)沥青路面易受自然因素影响而逐渐损坏，耐久性较差。因此，许多国家长期以来花费很大的投资致力于沥青性能改善的研究，并且在工程实践中推广应用。沥青改性的方法主要是采取在沥青中添加外掺剂，主要是橡胶弹性材料和热塑性树脂材料。在沥青中添加橡胶或热塑性树脂，其性能都有很大程度的改善。但是沥青的热塑性质仍然存在，所以在应用这些改性材料铺筑路面时路面车辙的永久变形虽然可以推迟出现，但却无法从根本上避免。这对某些希望不出现永久变形或者要求具有高性能和耐久性的工程结构物来说，就不能满足要求。于是人们研究寻找一种性能更为优越的铺面材料。国外从20世纪60年代就开始研究并推广使用环氧沥青混合料。自壳牌石油沥青公司在世界上首次开发出环氧沥青，并在世界各地的不同环境下应用以来，已充分显示出该产品优良的路用性能。USP4162998中公开了一种采用多胺和环氧树脂改性沥青的方法；USP5576363中公开了一种由含有环氧基团的共聚物及羧酸等改性来制备的热固性沥青；USP4499215中公开了一种环氧树脂和改性沥青的混合物，这种改性沥青是以芳磺酸为催化剂制得的沥青和一种非热反应性苯酚树脂的缩合产物；中国专利CN200310106597.X中公开了一种用环氧树脂、固化剂以及酸酐和羧酸进行改性的环氧沥青材料。目前，国内外的环氧沥青混合料均只能采用常规碾压的施工技术，在铺装时需要经过初压、复压和终压三次碾压。
浇注式沥青混凝土起源于德国，20世纪90年代我国引进了此项技术，并在江阴长江大桥上进行了首次施工。它是一种在高温拌和后具有良好流动性、采用浇注方法摊铺施工、无需碾压成型的沥青混凝土。具有不透水(空隙率极小)、耐腐蚀、耐磨耗、又极具粘韧性(适应变形能力强)等特点。浇注式沥青混凝土的主要缺点是：高温稳定性差，易形成车辙。此外，浇注式沥青混凝土施工对沥青搅拌站要求比较高，正常情况下要求将骨料加热到300～340℃，对一般的搅拌站来说布袋温度及热料提升机是一个挑战，因此十分浪费能源。
综上所述现有环氧沥青混凝土存在的缺点是：低温性能不是特别理想，铺装时需要进行三次碾压，施工复杂；浇注式沥青混凝土的缺点是高温性能差，拌和温度高，浪费能源。
三、发明内容
本发明的思路是将环氧沥青材料运用到浇注式沥青混凝土中，从而可以改善普通环氧沥青混凝土的低温性能，大大提高浇注式沥青混凝土的高温性能，同时还能降低浇注式沥青混凝土的施工温度，节省能源。这种沥青混凝土采用浇注式沥青混凝土的施工技术，操作简便。
本发明的目的是提供一种具有优良的高低温性能和耐久性以及拌和温度低、流动性好、且施工便利的环氧沥青浇注式混凝土材料及其制备方法。
本发明是这样实现的：一种环氧沥青浇注式混凝土材料，由A组分、B组分和石料组成，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
不含环氧基的缩水甘油醚 0～3份
B组分：固化剂改性异佛尔酮二胺或590改性芳香胺
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
本发明，所述的沥青为70号或者90号或者110号重交道路沥青。
本发明，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或聚醚型特殊环氧树脂。
本发明，所述改性烷基酚为改性丁基酚、改性辛基酚或改性壬基酚。
本发明，所述不含环氧基的缩水甘油醚为缩水甘油醚为丁基缩水甘油醚、丙烯酸酯缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚或甲酚缩水甘油醚，这类添加剂可以降低环氧沥青材料的粘度，提高环氧沥青浇注式混凝土的流动性。
本发明，所述的固化剂为改性异佛尔酮二胺或590改性芳香胺，这类固化剂在中高温下具有较长的可操作时间，冷却后在常温下能继续固化。
本发明，所述的石料为玄武岩碎石料和矿粉。
本发明，所述的玄武岩碎石料，其粒径为0～10mm的用量为石料的65％～80％。
本发明，所述的矿粉用量为石料的20％～35％。
本发明，环氧沥青浇注式混凝土材料的制备方法包括以下几个步骤：
步骤1：将45份～90份沥青、4.5份～36份环氧树脂、9份～27份改性烷基酚和0～3份不含环氧基的缩水甘油醚加入到拌和锅中，在120℃～160℃下搅拌30min～60min，制成均匀组分A，保持温度为90～150℃之间；
步骤2：按质量比将石料加热到120～200℃，然后加入到拌和锅内的A组分中，保持温度为120～160℃，搅拌5min～30min；
步骤3：按质量比将B组分加热到90～150℃，然后加入到拌和锅中，保持温度为120～160℃，搅拌5min～30min。保温放置0min~120min，即得本发明的一种环氧沥青浇注式混凝土材料。
本发明的环氧沥青浇注式混凝土材料施工时，要使用浇注式专用的运输设备以及专用摊铺机，操作简便，无需碾压、自流成型。
本发明的环氧沥青浇注式混凝土材料强度高、高低温性能好。与现有的环氧沥青混凝土相比，它的低温性能更加优异，由于它具有很好的流动性，不需要经过初碾、复碾和终碾三次碾压，因此施工工艺更加简便；与现有的浇注式沥青混凝土相比，它的施工温度低，更加环保且节省能源；更重要的是，它的高温抗车辙能力远好于普通浇注式沥青混凝土。
四、具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行具体描述。
实施例
(一)按下述配比称取原料
A组分：90号沥青 11份
双酚A型环氧树脂E44 1.7份
改性壬基酚 3.4份
甲酚缩水甘油醚 0.1份
B组分：改性异佛尔酮二胺 0.8份
石料玄武岩碎石料和矿粉总量 83份
石料粒径及用量：矿粉用量为24％，粒径0～10mm的用量为76％
(二)制备工艺
1.将90号沥青、双酚A型环氧树脂E44、改性壬基酚、甲酚缩水甘油醚加入到拌和锅中，加热至120℃，搅拌混合1小时，即得A组分；
2.将石料加热到160℃，加入到拌和锅中，和A组分充分搅拌5min，保持温度为120℃；
3.将B组分加热到130℃，加入到石料和A组分的混合物中，在120℃下充分搅拌15min，保温90min后即得环氧沥青浇注式混凝土材料。
(三)结果测试
由此制备出的环氧沥青浇注式混凝土的路用性能见表1。
表1环氧沥青浇注式混凝土路用性能
| 实施例 | 1 |
| 流动性(s) | 9.3 |
| 70℃动稳定度(次/mm) | 7810 |
| -10℃抗弯拉强度(MPa) | 10.8 |
| -10℃弯拉应变(×10<sup>-3</sup>) | 3.66 |
| -10℃弯曲劲度模量(MPa) | 2955 |
表1的结果可以看到，实施例中的环氧沥青浇注式混凝土的流动性很好，无需碾压，施工简便；动稳定度高，具有优良的高温性能；低温时弯拉应变大，劲度模量较小，表明其低温变形能力强。
备注：以上的流动性试验采用刘埃尔流动性试验方法，试验温度为混合料的保温温度，其余试验方法均采用JTJ052-2000《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》。低温弯曲试验中，采用由轮碾成型的车辙试件切制成长(250±2)mm，宽(30±2)mm，高(35±2)mm棱柱体小梁，跨径为(200±0.5)mm，跨中加载，加载速率为50mm/min条件下，测试-10℃时沥青混合料的抗弯拉强度、极限应变及弯曲劲度模量。
Claims (8)
1.一种环氧沥青浇注式混凝土材料，由A组分、B组分和石料组成，其特征是组成的质量组分为：
A组分：沥青 45份～90份
环氧树脂 4.5份～36份
和改性烷基酚 9份～27份
B组分：固化剂为改性异佛尔酮二胺或590改性芳香胺
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。
2.按照权利要求1所述的一种环氧沥青浇注式混凝土材料，其特征是：所述的沥青为70号或者90号或者110号重交道路沥青。
3.按照权利要求1所述的一种环氧沥青浇注式混凝土材料，其特征是：所述的环氧树脂是双酚A型环氧树脂。
4.按照权利要求1所述的一种环氧沥青浇注式混凝土材料，其特征是：所述改性烷基酚为是改性丁基酚、改性辛基酚或改性壬基酚。
5.按照权利要求1所述的一种环氧沥青浇注式混凝土材料，其特征是：所述的石料为玄武岩碎石料和矿粉。
6.按照权利要求5所述所述的一种环氧沥青浇注式混凝土材料，其特征是：所述的玄武岩碎石料粒径为0～10mm的用量为石料的65％～80％。
7.按照权利要求5所述的一种环氧沥青浇注式混凝土材料，其特征是：所述的矿粉的用量为石料的20％～35％。
8.一种环氧沥青浇注式混凝土材料的制备方法，其特征是制备方法由以下几个步骤组成：
步骤1：将45份～90份沥青、4.5份～36份环氧树脂和9份～27份改性烷基酚加入到拌和锅中，在120℃～160℃下搅拌30min～60min，制成均匀A组分，保持温度为90～150℃之间；
步骤2：按质量比将石料加热到120～200℃，然后加入到拌和锅内的A组分中，保持温度为120～160℃，搅拌5min～30min；
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