CN103497487A - 环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料及其制法和应用 - Google Patents

Abstract

一种环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料，它包括A和B两个组分，A组分主要由环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂、触变剂和增强剂组成，B组分主要由固化剂、促进剂、触变剂、消泡剂和增韧剂组成。A组分和B组分的质量比例为100:200-100:260，将A和B的混合物与集料混合得到冷拌环氧树脂混合料，A和B组分之和与集料的质量比例为16:84-19:81。本发明环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料具有粘结强度高、韧性好、防水性好、常温拌合、施工工艺简单、开放交通时间短、节能环保等特点。本发明主要适用于环氧沥青铺装层坑槽的快速修补，同时，也适用于高等级公路、隧道、机场跑道、水泥混凝土桥面等路面的快速修补。本发明公开了其制法。

Description

环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料及其制法和应用

技术领域

本发明涉及一种环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料、制备方法及其应用方法。

背景技术

高性能环氧沥青材料是一种聚合物改性沥青材料，是以高性能环氧树脂及其固化剂作为沥青的改性剂。当沥青中的环氧树脂与固化剂发生固化反应，就会形成不可逆的三维网状交联结构，此时沥青被牢牢地束缚在环氧树脂形成的交联网络中，这样高温时沥青无法流动，并且低温时沥青的抗裂性也得到极大的提高，从根本上改变沥青的热塑性行为，赋予沥青优良的性能。因此，高性能环氧沥青材料具有强度高、韧性好、耐疲劳性能优异、耐温性好以及抗腐蚀性好等特点，被广泛应用于大跨径钢桥面的铺装。我国从2000年开始在南京长江二桥铺装环氧沥青材料，截止到2012年底我国先后有30多座大跨径钢桥采用环氧沥青进行了铺装，其中包括南京长江三桥、润扬长江大桥、苏通大桥、杭州湾跨海大桥、舟山金塘大桥、西睺门大桥、虎门大桥等世界著名的大跨径桥梁，环氧沥青材料的铺装面积已超过100万平方米。

然而，随着高性能环氧沥青材料在钢桥面的广泛使用和通车年限的增长，环氧沥青钢桥面铺装也会产生各种病害，如开裂、翻浆、鼓包、坑槽、网裂、裂缝等，其中裂缝和鼓包是最常见的病害，如果鼓包得不到及时的处理将会发展成坑槽，影响桥梁的正常使用。由于我国在环氧沥青钢桥面铺装方面的研究起步较晚，所用的环氧沥青材料多是从国外进口，目前国内对于环氧沥青钢桥面铺装病害相关的研究比较少，用于环氧沥青铺装层坑槽维修的材料更是缺乏。因此，迫切需要开发新型高性能材料用于钢桥面环氧沥青铺装层坑槽的快速维修。

发明内容

本发明的目的是提出一种环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料及其制备方法和应用，该冷拌环氧树脂材料具有粘结强度高、韧性好、常温拌合、施工工艺简单、开放交通时间短、节能环保等特点，可以实现12小时快速开放交通。

本发明的技术方案如下：

将含有活性稀释剂、偶联剂、触变剂和增强剂的环氧树脂与含促进剂、触变剂、消泡剂和增韧剂的固化剂混合，得到冷拌环氧树脂混合物，在常温下该混合物与集料混合，得到冷拌环氧树脂混合料，将冷拌环氧树脂混合物涂抹在环氧沥青铺装层坑槽的底部和四壁，再将冷拌环氧树脂混合料均匀摊铺在坑槽修补区域内，摊平、压实后，常温养护12小时，即可开发交通。

一种环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料，它包括A和B两个组分，A组分主要由环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂、触变剂和增强剂组成，B组分主要由固化剂、促进剂、触变剂、消泡剂和增韧剂组成，各组分的质量份数为：

A组分：

B组分：

其中，A组分和B组分的质量比例为100:200-100:260；

所述的环氧树脂选用液体双酚A型缩水甘油醚环氧树脂（DGEBA），其结构式如下：

双酚A型缩水甘油醚环氧树脂（DGEBA）

所述的活性稀释剂选用环氧树脂活性稀释剂，如烯丙基缩水甘油醚和丙三醇三缩水甘油醚的混合物，其结构式分别如下：

烯丙基缩水甘油醚

丙三醇三缩水甘油醚

烯丙基缩水甘油醚与丙三醇三缩水甘油醚的质量比为2:1-1:2；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂，如γ-(2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-560）或γ-(3,4-环氧环己烷）乙基三甲氧基硅烷（KH-530），其结构式分别如下：

γ-(2,3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-560）

γ-(3,4环氧环己烷）乙基三甲氧基硅烷（KH-530）

所述的触变剂为有机化改性凹凸棒土或油溶性气相二氧化硅；

所述的增强剂为炭黑；

所述的固化剂选用的是混合脂肪族伯胺，即聚酰胺多胺和脂肪胺的混合胺，脂肪胺如二乙烯三胺或三乙烯四胺，其结构式如下：

二乙烯三胺

三乙烯四胺

聚酰胺多胺与脂肪胺的质量比为：48:2-73:2；

所述的促进剂选用的是咪唑类促进剂，如1-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑，其结构式如下：

1-甲基咪唑

2-乙基-4-甲基咪唑

所述的消泡剂选用的是聚硅氧烷消泡剂；

所述的增韧剂选用焦油，如乙烯焦油或煤焦油。

一种制备上述环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的方法，它包括下列步骤：

A组分制备方法是：将环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂、触变剂和增强剂按比例称量，加热到60℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的A组分；

B组分制备方法是：将固化剂、促进剂、消泡剂、触变剂和增韧剂按比例称量，加热到80℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的B组分。

一种上述环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的具体应用方法，它是将A组分与B组分室温混合，迅速搅拌5min，得到冷拌环氧树脂混合物，常温下与集料混合，拌合5min，得到冷拌环氧树脂混合料。将冷拌环氧树脂混合物涂抹在环氧沥青铺装层坑槽的底部和四壁，再将冷拌环氧树脂混合料均匀摊铺在坑槽修补区域内，采用手工摊平、压实后，常温养护12h，即可开发交通，其中A和B组分之和与集料的质量比例为16:84-19:81。

本发明的特点是环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料粘结强度高、韧性好、防水性能好、常温拌合、施工工艺简单、开放交通时间短、节能环保等。本发明主要适用于环氧沥青铺装层坑槽的快速修补，同时，也适用于高等级公路、隧道、机场跑道、水泥混凝土桥面等路面坑槽的快速修补。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明，在以下各实施例中，各组分的份数均为质量份数。

环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料A组分制备方法如下：

实施例1：称取100份（质量份，下同）双酚A型缩水甘油醚环氧树脂（E51）（无锡蓝星石油化工有限公司提供），加入10份烯丙基缩水甘油醚（无锡蓝星石油化工有限公司提供）、5份丙三醇三缩水甘油醚（无锡蓝星石油化工有限公司提供）、0.2份γ-(2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-560）（南京裕德恒精细化有限公司提供）、1份油溶性气相二氧化硅（德国德固赛公司提供）、0.1份炭黑（N660）（美国卡博特公司提供），加热到60℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的A组分。

实施例2：称取100份双酚A型缩水甘油醚环氧树脂（E51），加入10份烯丙基缩水甘油醚、10份丙三醇三缩水甘油醚、0.2份γ-(3,4环氧环己烷）乙基三甲氧基硅烷（KH-530）（南京万达硅业有限公司提供）、1份油溶性气相二氧化硅、0.2份炭黑（N660），加热到60℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的A组分。

实施例3：称取100份双酚A型缩水甘油醚环氧树脂（E51），加入5份烯丙基缩水甘油醚、10份丙三醇三缩水甘油醚、0.5份γ-(2,3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、2份有机化改性凹凸棒土（江苏点金石凹土研究开发有限公司提供）、0.3份炭黑（N660），加热到60℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的A组分。

冷拌环氧树脂材料B组分制备方法如下：

实施例4：分别称取96份聚酰胺多胺322（台湾允德实业有限公司提供）、4份二乙基三胺（南京古田化工有限公司提供）、1份1-甲基-咪唑（无锡振日化工产品有限公司提供）、1份有机化改性凹凸棒土、0.1份聚硅氧烷消泡剂（BYK-A530）（厦门康迪隆贸易有限公司提供）和100份乙烯焦油（中国石化扬子石油化工有限公司提供），加热到80℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的B组分。

实施例5：分别称取120份聚酰胺多胺、6份三乙基四胺（南京古田化工有限公司提供）、2份2-乙基4-甲基-咪唑（无锡振日化工产品有限公司提供）、1份有机化改性凹凸棒土、0.3份聚硅氧烷消泡剂（BYK-A530）和120份乙烯焦油，加热到80℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的B组分。

实施例6：分别称取146份聚酰胺多胺、4份二乙基三胺、3份2-乙基4-甲基-咪唑、2份油溶性气相二氧化硅、0.5份聚硅氧烷消泡剂（BYK-A530）和150份煤焦油（金桐石油化工有限公司提供），加热到80℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的B组分。

下面给出以本发明提供的环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料A组分和B组分制备得到热固性环氧树脂材料的实施例和测试结果：

实施例7：将100份实施例1中得到的冷拌环氧树脂材料的A组分和200份实施例4中得到的冷拌环氧树脂材料的B组分在室温下混合，高速搅拌5min，即可得到冷拌环氧树脂混合物，取少量混合物倒入聚四氟乙烯模具中，常温固化3d，得到固化的环氧树脂材料。将固化后的环氧树脂材料冲裁成拉伸试样条作力学性能测试，测试条件为23℃，拉伸速度为500mm/min。上述测试结果见附表1。

实施例8：将100份实施例2中得到的冷拌环氧树脂材料的A组分和254份实施例5中得到的冷拌环氧树脂材料的B组分在室温下混合，高速搅拌5min，即可得到冷拌环氧树脂混合物，取少量混合物倒入聚四氟乙烯模具中，常温固化3d，得到固化的环氧树脂材料。将固化后的环氧树脂材料冲裁成拉伸试样条作力学性能测试，测试条件为23℃，拉伸速度为500mm/min。上述测试结果见附表1。

实施例9：将100份实施例3中得到的冷拌环氧树脂材料的A组分和260份实施例6中得到的冷拌环氧树脂材料的B组分在室温下混合，高速搅拌5min，即可得到冷拌环氧树脂混合物，取少量混合物倒入聚四氟乙烯模具中，常温固化3d，得到固化的环氧树脂材料。将固化后的环氧树脂材料冲裁成拉伸试样条作力学性能测试，测试条件为23℃，拉伸速度为500mm/min。上述测试结果见附表1。

表1.冷拌环氧树脂材料的力学性能

实施例	拉伸强度（MPa，23℃）	断裂伸长率（%，23℃）
			7	5.39	131
8	5.12	145
			9	4.59	158
技术要求	≥1.50	≥100

下面给出以本发明提供的环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料A组分和B组分制备得到冷拌环氧树脂混合料的实施例和测试结果：

实施例10：称取16份实施例7中得到冷拌环氧树脂混合物和84份干燥过的集料(江苏句容茅迪集团有限公司提供)，其中集料的级配见附表2，常温拌合3min，采用轮碾法压实成型后，常温分别养护12h和72h，得到冷拌环氧树脂混合料。将得到的冷拌环氧树脂混合料进行马歇尔试验，上述材料马歇尔试验测试结果见附表3。

实施例11：称取17份实施例8中得到冷拌环氧树脂混合物和83份干燥过的集料，其中集料的级配见附表2，室温拌合3min，采用轮碾法压实成型后，常温分别养护12h和72h，得到冷拌环氧树脂混合料。将得到的冷拌环氧树脂混合料进行马歇尔试验，上述材料马歇尔试验测试结果见附表3。

实施例12：称取19份实施例9中得到冷拌环氧树脂混合物和81份干燥过的集料，其中集料的级配见附表2，室温拌合3min，采用轮碾法压实成型后，常温分别养护12h和72h，得到冷拌环氧树脂混合料。将得到的冷拌环氧树脂混合料进行马歇尔试验，上述材料马歇尔试验测试结果见附表3。

表2.集料级配

表3.冷拌环氧树脂混合料的性能

Claims (9)

1.一种环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料，它包括A和B两个组分，其特征是：A组分包括环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂、触变剂和增强剂，B组分包括固化剂、促进剂、触变剂、消泡剂和增韧剂，各组分的质量份数为：

A组分：

B组分：

其中，A组分和B组分的质量比例为100:200-100:260；

所述的环氧树脂选用液体双酚A型缩水甘油醚环氧树脂；

所述的活性稀释剂选用环氧树脂活性稀释剂；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂；

所述的触变剂为有机化改性凹凸棒土或油溶性气相二氧化硅；

所述的增强剂为炭黑；

所述的固化剂选用的是混合脂肪族伯胺。

所述的促进剂选用的是咪唑类促进剂。

所述的消泡剂选用的是聚硅氧烷消泡剂；

所述的增韧剂选用的是焦油。

2.根据权利要求1所述的冷拌环氧树脂材料，其特征是：所述的环氧树脂活性稀释剂是烯丙基缩水甘油醚和丙三醇三缩水甘油醚的混合物，烯丙基缩水甘油醚与丙三醇三缩水甘油醚的质量比为2:1-1:2。

3.根据权利要求1所述的冷拌环氧树脂材料，其特征是：所述的硅烷偶联剂是γ-(2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷或γ-(3,4-环氧环己烷）乙基三甲氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述的冷拌环氧树脂材料，其特征是：所述的混合脂肪族伯胺是聚酰胺多胺和脂肪胺的混合胺，聚酰胺多胺与脂肪胺的质量比为：48:2-73:2。

5.根据权利要求4所述的冷拌环氧树脂材料，其特征是：所述的脂肪胺是二乙烯三胺或三乙烯四胺。

6.根据权利要求1所述的冷拌环氧树脂材料，其特征是：所述的咪唑类促进剂是1-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑。

7.根据权利要求1所述的冷拌环氧树脂材料，其特征是：所述的焦油是乙烯焦油或煤焦油。

8.一种制备权利要求1所述的环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的方法，其特征是它包括下列步骤：

A组分制备方法是：将环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂、触变剂和增强剂按权利要求1所述比例称量，加热到60℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的A组分；

B组分制备方法是：将固化剂、促进剂、消泡剂、触变剂和增韧剂按权利要求1所述比例称量，加热到80℃，搅拌1h，冷却至室温，得到环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的B组分。

9.一种权利要求1所述环氧沥青铺装层坑槽快速修补用冷拌环氧树脂材料的应用方法，其特征是：它是将权利要求1所述的A组分与B组分室温混合，迅速搅拌5min，得到冷拌环氧树脂混合物，常温下与集料混合，拌合5min，得到冷拌环氧树脂混合料，将冷拌环氧树脂混合物涂抹在环氧沥青铺装层坑槽的底部和四壁，再将冷拌环氧树脂混合料均匀摊铺在坑槽修补区域内，摊平、压实后，常温养护12h，即可开发交通，其中A和B组分之和与集料的质量比例为16:84-19:81。