CN103964751B - 一种环氧砂浆桥面薄层铺装材料及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧砂浆桥面薄层铺装材料及其制备方法，环氧砂浆桥面薄层铺装材料，其特征在于：由环氧砂浆和级配碎石组成，级配碎石用量为4‑10kg/m2；所述环氧砂浆是由黏结剂和石英砂按质量比1:3混合而成；石英砂含水率≤0.2％；所述黏结剂由树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5‑2:1混合而成；所述树脂A包括以下按质量份数配比的组分：环氧树脂50‑70份、二聚酸改性环氧树脂5‑15份、增韧剂1‑8份、稀释剂20‑40份；改性胺固化剂B包括以下按质量份数配比的组分：聚醚胺D230为20‑40份、聚醚胺D400为20‑40份、聚醚胺D2000为15‑25份、氨乙基哌嗪AEP为1‑10份、促进剂DMP‑30为2‑6份。本发明具有厚度薄、摩擦数值高、不透水性好、耐化学腐烛性高、相容性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥面铺装材料，具体地指一种环氧砂浆桥面薄层铺装材料及其制备方法。
背景技术
桥梁作为交通运输的连接枢纽，其安全、耐久、舒适是关系到人群车辆出行，货物资源运输的重要工程，是关乎民生大计的重要基础设施。而桥面铺装层作为直接暴露在车辆载荷作用、环境温度变化、雨水冲刷、阳光暴晒、各种酸碱盐侵蚀以及碰撞车祸等恶劣因素下的磨耗层，其结构安全直接关系到车辆行人的生命财产安全。
目前使用较多的桥面铺装材料为沥青铺装层和环氧沥青铺装层。沥青铺装层作为一种成熟的铺装材料，得到了广泛的应用，然而工程实例表明，沥青铺装层在桥面尤其是钢桥面的应用中容易出现高温车辙、低温裂缝、推移、水损害、疲劳破坏等病害，而且一旦发生病害，其修补往往比较复杂，耗时费力。环氧沥青铺装层比较成功的解决了上述病害，但由于其施工工艺严格且困难，操作时间短，价格昂贵，且低温性能不稳定，不能满足使用要求。
申请号为201110034932.4的发明专利《冷涂型环氧薄层桥面铺装材料及其制备方法》介绍了一种冷涂型环氧桥面铺装材料及施工方法，采用黏结剂直接铺设，在横坡较大的桥面容易产生侧向流动，造成厚度不均匀、缺料与溢料的等现象同时存在，最终导致铺设效果不理想。采用多层结构时由于单级配碎石的堆积作用又会造成孔隙的增多，降低了防水性能，同时也对结构受力有影响；施工时间跨度大，因为每层碎石撒布完后需要等待环氧树脂固化再进行下一层的施工，多层结构未完成施工时，不能开放交通，所以需要较长的交通封闭时间。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种新型的具有抗滑防水、耐磨耗、与桥面粘接强度好、与混凝土/钢材低温相容性好、模量低柔韧性好且具有自流平效果的一种环氧砂浆桥面薄层铺装材料及其制备方法。
本发明的技术方案为：一种桥面环氧砂浆薄层铺装材料，其特征在于：包括环氧砂浆和级配碎石铺设而成，所述级配碎石用量为4-10kg/m2，所述环氧砂浆是由黏结剂和石英砂按质量比1:2-5混合而成，
所述黏结剂由树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1混合而成，所述树脂A由以下组分按质量份数配比而成：环氧树脂40-70份、二聚酸改性环氧树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份，所述改性胺固化剂B由以下组分按质量份数配比而成：聚醚胺D230为20-40份、聚醚胺D400为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、氨乙基哌嗪为1-10份、促进剂DMP-30为2-6份。
优选的，所述级配碎石为1.0mm-5.0mm级配碎石，莫氏硬度≥7，水洗干燥后含水率以质量百分数表示为≤0.2％。
进一步的，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂E-51。
进一步的，所述二聚酸改性环氧树脂是由双酚A环氧树脂E-51与二聚酸C36H64O4在催化剂作用下，于130-140℃温度下反应6h左右制备，其分子结构如下：
进一步的，所述催化剂为NaOH。
进一步的，所述增韧剂为聚氨酯增韧橡胶，结构式为：
进一步的，所述稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚稀释剂。
本发明还提供一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
a.将黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上；
b.待黏结剂固化至仍有粘性但不沾手时将环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆；
c.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，待固化完全之后将表面浮石扫除干净，得到环氧砂浆薄层铺装材料。
优选的，所述黏结剂由树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1混合而成。
所述树脂A包括以下按质量份数配比的组分：环氧树脂40-70份、二聚酸改性环氧树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份；
所述改性胺固化剂B包括以下按质量份数配比的组分：聚醚胺D230为20-40份、聚醚胺D400为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、氨乙基哌嗪AEP为1-10份、促进剂DMP-30为2-6份。
优选的，包括如下步骤：
a.黏结剂的制备：
1)将下列组分按质量份数：环氧树脂40-70份、二聚酸改性环氧树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份在130-140℃温度下反应6h，得到树脂A；
2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为20-40份、聚醚胺D400为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、氨乙基哌嗪AEP为1-10份、促进剂DMP-30为2-6份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；
3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1混合搅拌3min成黏结剂；
b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量比1:2-5混合均匀搅拌2min；
c.在环境温度20-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；
d.待c中黏结剂固化3-4h后，当黏结剂仍有粘性但不沾手时将b中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为5-7mm；
e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为4-10kg/m2，待固化8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为7-14mm，得到环氧砂浆薄层铺装材料。
本发明的主要优点：
(1)固化时间短，施工过程中可不中断交通，铺装完成后8个小时即可开放交通，一般夜间施工，白天即可开放交通。厚度薄，一般小于14mm，可以有效减轻桥身的静态荷载。且环氧砂浆拌合简单方便，具有自流平效果。
(2)摩擦数值高，新铺装摩擦数平均值一般大于80BPN，构造深度则为1.76mm，而撒布的级配碎石表面比撒布单级配碎石的路面更密实。
(3)优异的不透水性和耐化学腐烛，能有效保护桥面不受水和化学物质污染。
(4)良好的高低温性能，其低温下的应变大，可有效抵抗低温开裂，且高温稳定性好，无车辙和推移破坏。同时修复简单，对出现破坏的区域在进行表面处理后直接进行加铺，操作简单易行。
(5)在与混凝土(C25混凝土)的低温相容性试验中，不仅满足规范的5个冻融循环不出现裂缝的规定，在进行了30次冻融循环后仍未出现裂缝，表明该铺装层与混凝土具有较好的低温相容性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：
a.黏结剂的制备：
1)将下列组分按质量份数：环氧树脂65份、二聚酸改性环氧树脂10份、增韧剂5份、稀释剂20份在130-140℃温度下反应6h，得到树脂A；
2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为30份、聚醚胺D400为30份、聚醚胺D2000为18份、氨乙基哌嗪AEP为3份、促进剂DMP-30为3份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；
3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5:1混合搅拌3min成黏结剂；
b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量比1:3混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂按4:6的比例均匀混合所得；
c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；
d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为6mm；
e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为7kg/m2，待固化8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为9mm，得到环氧砂浆薄层铺装材料。
施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为1.56mm，摩擦系数为80BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强度为3.5MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混凝土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过30个循环仍未发现裂缝，且-10℃的弯曲应变大小分别为5569mm/m，表明其低温性能优越。
实施例2
一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：
a.黏结剂的制备：
1)将下列组分按质量份数：环氧树脂45份、二聚酸改性环氧树脂15份、增韧剂7份、稀释剂20份在130-140℃温度下反应6h，得到树脂A；
2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为30份、聚醚胺D400为30份、聚醚胺D2000为20份、氨乙基哌嗪AEP为6份、促进剂DMP-30为4份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；
3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比2:1混合搅拌3min成黏结剂；
b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量比1:3混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂按4:6的比例均匀混合所得；
c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；
d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为6.5mm；
e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为8kg/m2，待固化8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为10mm，得到环氧砂浆薄层铺装材料。
施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为1.76mm，摩擦系数为83BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强度为3.2MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混凝土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过40个循环仍未发现裂缝，且-10℃的弯曲应变大小分别为6154mm/m，表明其低温性能优越。
实施例3
一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：
a.黏结剂的制备：
1)将下列组分按质量份数：环氧树脂55份、二聚酸改性环氧树脂17份、增韧剂6份、稀释剂25份在130-140℃温度下反应6h，得到树脂A；
2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为25份、聚醚胺D400为30份、聚醚胺D2000为18份、氨乙基哌嗪AEP为8份、促进剂DMP-30为3份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；
3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.7:1混合搅拌3min成黏结剂；
b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量比1:2混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂按4:6的比例均匀混合所得；
c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；
d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为5mm；
e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为9kg/m2，待固化8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为10mm得到环氧砂浆薄层铺装材料。
施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为1.65mm，摩擦系数为84BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强度为3.7MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混凝土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过40个循环仍未发现裂缝，且-10℃的弯曲应变大小分别为6022mm/m，表明其低温性能优越。
实施例4
一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：
a.黏结剂的制备：
1)将下列组分按质量份数：环氧树脂60份、二聚酸改性环氧树脂10份、增韧剂8份、稀释剂35份在130-140℃温度下反应6h，得到树脂A；
2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为40份、聚醚胺D400为25份、聚醚胺D2000为20份、氨乙基哌嗪AEP为5份、促进剂DMP-30为6份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；
3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比2:1混合搅拌3min成黏结剂；
b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量比1:3.5混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂按4:6的比例均匀混合所得；
c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；
d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为7mm；
e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为10kg/m2，待固化8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为12mm，得到环氧砂浆薄层铺装材料。
施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为1.77mm，摩擦系数为85BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强度为3.6MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混凝土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过40个循环仍未发现裂缝，且-10℃的弯曲应变大小分别为6204mm/m，表明其低温性能优越。
实施例1-4中二聚酸改性环氧树脂是由双酚A环氧树脂E-51与二聚酸C36H64O4在催化剂NaOH作用下，130-140℃温度下反应6h左右制备。该二聚酸改性环氧树脂的引入，增加了固化涂层交联点之间聚合物的相对分子质量，减小了涂层的交联密度，提高了改性环氧树脂涂料的柔韧性，增加了断裂伸长率。而二聚酸C36H64O4的疏水性减小了改性环氧图层的平衡吸水率，水分子在改性环氧树脂涂层中的扩散系数也明显下降。
增韧剂为聚氨酯增韧橡胶，可以大量吸收固化时产生的收缩应力，且稳定持久，固化物的断裂韧性比不加增韧剂体系提高近十倍，粘接强度会大幅度提高，同时不降低耐热性。
稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(C15H26O6)稀释剂。该稀释剂韧性好，增加韧性，提高延伸率，对耐温性影响小，其粘度在23℃时为100-200mPa·S，环氧当量为135-160，环氧值为0.62-0.75。
所述DMP-30为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，25℃时粘度为40-80MPa·S，胺值为600-630mgKOH/g。
所述级配碎石为1.0mm-5.0mm级配碎石，采用玄武岩、花岗岩或石英岩制作，莫氏硬度≥7，且应水洗干燥，含水率≤0.2wt％，其级配范围如下表：
表1级配碎石规格
Claims (6)
1.一种桥面环氧砂浆薄层铺装材料，其特征在于：包括环氧砂浆和级配碎石铺设而成，所述级配碎石用量为4-10kg/m2，所述环氧砂浆是由黏结剂和石英砂按质量比1:2-5混合而成，
所述黏结剂由树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1混合而成，所述树脂A包括以下按质量份数配比的组分：环氧树脂40-70份、二聚酸改性环氧树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份，所述改性胺固化剂B包括以下按质量份数配比的组分：聚醚胺D230为20-40份、聚醚胺D400为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、氨乙基哌嗪AEP为1-10份、促进剂DMP-30为2-6份；
所述二聚酸改性环氧树脂是由双酚A环氧树脂E-51与二聚酸C36H64O4在催化剂下130-140℃反应6h制备而成，
所述级配碎石为1.0mm-5.0mm级配碎石，莫氏硬度≥7，水洗干燥后含水率≤0.2％。
2.如权利要求1所述的桥面环氧砂浆薄层铺装材料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂E-51。
3.如权利要求1所述的桥面环氧砂浆薄层铺装材料，其特征在于：所述催化剂为NaOH。
4.如权利要求1所述的桥面环氧砂浆薄层铺装材料，其特征在于：所述增韧剂为聚氨酯增韧橡胶。
5.如权利要求1所述的桥面环氧砂浆薄层铺装材料，其特征在于：所述稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚稀释剂。
6.一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.黏结剂的制备：
1)将下列组分按质量份数：环氧树脂40-70份、二聚酸改性环氧树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份在130-140℃温度下反应6h，得到树脂A；
2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为20-40份、聚醚胺D400为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、氨乙基哌嗪AEP为1-10份、促进剂DMP-30为2-6份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；
3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1混合搅拌3min成黏结剂；
b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量比1:2-5混合均匀搅拌2min；
c.在环境温度20-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；
d.待c中黏结剂固化3-4h后，当黏结剂仍有粘性但不沾手时将b中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为5-7mm；
e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为4-10kg/m2，待固化8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为7-14mm，得到环氧砂浆薄层铺装材料，所述级配碎石为1.0mm-5.0mm级配碎石，莫氏硬度≥7，水洗干燥后含水率≤0.2％。
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