CN111363374A - 一种早强型环氧沥青材料及其制备方法 - Google Patents

一种早强型环氧沥青材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种早强型环氧沥青材料及其制备方法，该沥青材料由A组分和B组分组成，A组分按质量份数配比如下：环氧树脂60～100份、基质沥青150～250份、环氧树脂稀释剂20～40份、相容剂30～60份，B组分为固化剂，A组分和B组分的质量份数比例为100：20～40；该沥青材料制备方法包括以下步骤：(1)将基质沥青加热至90～120℃，加入相容剂和稀释剂搅拌、混合均匀得到沥青混合液；(2)将沥青混合液冷却至40～80℃，加入环氧树脂搅拌混合均匀，即得到A组分；(3)将B组分在常温下加入A组分中，充分搅拌后即得早强型环氧沥青材料。该材料能够在常温下进行拌合施工，养护12小时即可达所需承载强度；施工工艺简单，在常温环境下具备良好的施工和易性，并充分固化。

Description

一种早强型环氧沥青材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种沥青材料及其制备方法，更具体地，涉及一种早强型环氧沥青材料及其制备方法。
背景技术
环氧沥青是一种由沥青、环氧树脂、固化剂以及其他添加剂等多种材料掺配而成的新型改性沥青，作为一种热固性材料，不同于一般的热塑性改性沥青，环氧树脂固化反应生成的三维立体网状结构具有不溶(熔)的特点，因而环氧沥青具有比普通沥青优异得多的力学性能、耐久性、抗腐蚀性、抗疲劳性及抗老化性能等。目前，环氧沥青材料包含以日本环氧为代表的热拌环氧沥青、以美国环氧和国产环氧为代表的温拌环氧沥青以及部分冷拌环氧沥青，其中美国环氧和国产环氧沥青材料的施工拌合温度高，施工完成后需养生30天以上才能达到足以承载车辆通行的强度，日本环氧也需要一周以上的养生时间才可以通车，部分冷拌环氧沥青虽然已经将养生时间缩短至2～3天，但是，为了避免长时间、较大程度地阻碍交通，环氧沥青混凝土往往只能在夜间施工，而白天就需要开放交通，环氧沥青混凝土可容许的养生时间只有几个小时，现有沥青混凝土不足以满足短时养生的要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够在常温下拌合施工、短时快速固化的早强型环氧沥青材料，本发明的另一目的是提供该沥青材料的制备方法。
技术方案：本发明所述一种早强型环氧沥青材料，由A组分和B组分组成，A组分按质量份数配比如下：环氧树脂60～100份、基质沥青150～250份、环氧树脂稀释剂20～40份、相容剂30～60份，B组分为固化剂，A组分和B组分的质量份数比例为100：20～40。
其中，环氧树脂为E44液体双酚A型环氧树脂或E51，液体双酚A型环氧树脂基质沥青为石油沥青70#或者90#；环氧树脂稀释剂为沥青和环氧树脂的良溶剂，为丁基缩水甘油醚或丙烯基缩水甘油醚；相容剂为环氧基或脂肪长链的硬脂酸脂类；固化剂为改性胺类固化剂或改性芳胺类固化剂。
本发明所述的早强型环氧沥青材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将基质沥青加热至90～120℃，加入相容剂和稀释剂搅拌、混合均匀得到沥青混合液；
(2)将沥青混合液冷却至40～80℃，加入环氧树脂搅拌混合均匀，即得到A组分；
(3)将B组分在常温下加入A组分中，充分搅拌后即得早强型环氧沥青材料。
其中，步骤1中搅拌速度为450～600r/min，搅拌时间为1～3h；步骤2中搅拌速度为450～600r/min，搅拌时间为0.5～1.5h；步骤3中搅拌速度为250～350r/min，搅拌时间为5～10min。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、能够在常温下进行拌合施工，养护12小时即可达所需承载强度；2、施工工艺简单，在常温环境下具备良好的施工和易性，并能够充分固化，减少了能源消耗，节能环保。
附图说明
图1是实施例1～5和对比例的黏度试验曲线图。
具体实施方式
实施例1
制备早强型环氧沥青材料：A组分按质量份数配比如下：E51液体双酚A型环氧树脂80份、70#石油沥青200份、丙烯基缩水甘油醚30份、环氧基硬脂酸甲酯50份，B组分为改性胺类593固化剂，A组分和B组分的质量份数比例为100：20。
将70#石油沥青加热至100℃，加入环氧基硬脂酸甲酯和丙烯基缩水甘油醚后在500r/min的搅拌速度下充分搅拌2h，混合均匀，冷却至40℃得到沥青混合液；将E51液体双酚A型环氧树脂加入到沥青混合液中，在500r/min的搅拌速度下搅拌1h，静置后即得早强型环氧沥青A组分；将改性胺类593固化剂在常温下加入A组分中，在300r/min的搅拌速度下充分搅拌10min，即得早强型环氧沥青结合料。
实施例2
制备早强型环氧沥青材料：A组分按质量份数配比如下：E51液体双酚A型环氧树脂80份、70#石油沥青200份、丙烯基缩水甘油醚30份、环氧基硬脂酸甲酯50份，B组分为改性胺类593固化剂，A组分和B组分的质量份数比例为100：30。
将70#石油沥青加热至100℃，加入环氧基硬脂酸甲酯和丙烯基缩水甘油醚后在600r/min的搅拌速度下充分搅拌1h，混合均匀，冷却至60℃得到沥青混合液；将E51液体双酚A型环氧树脂加入到沥青混合液中，在600r/min的搅拌速度下搅拌1h，静置后即得早强型环氧沥青A组分；将改性胺类593固化剂在常温下加入A组分中，在350r/min的搅拌速度下充分搅拌5min，即得早强型环氧沥青结合料。
实施例3
制备早强型环氧沥青材料：A组分按质量份数配比如下：E51液体双酚A型环氧树脂80份、70#石油沥青250份、丙烯基缩水甘油醚30份、环氧基硬脂酸甲酯50份，B组分为改性胺类593固化剂，A组分和B组分的质量份数比例为100：30。
将70#石油沥青加热至100℃，加入环氧基硬脂酸甲酯和丙烯基缩水甘油醚后在450r/min的搅拌速度下充分搅拌1h，混合均匀，冷却至80℃得到沥青混合液；将E51液体双酚A型环氧树脂加入到沥青混合液中，在450r/min的搅拌速度下搅拌1h，静置后即得早强型环氧沥青A组分；将改性胺类593固化剂在常温下加入A组分中，在250r/min的搅拌速度下充分搅拌10min，即得早强型环氧沥青结合料。
实施例4
制备早强型环氧沥青材料：A组分按质量份数配比如下：E51液体双酚A型环氧树脂100份、70#石油沥青250份、丙烯基缩水甘油醚40份、环氧基硬脂酸甲酯60份，B组分为改性胺类593固化剂，A组分和B组分的质量份数比例为100：30。
将70#石油沥青加热至100℃，加入环氧基硬脂酸甲酯和丙烯基缩水甘油醚后在450r/min的搅拌速度下充分搅拌1h，混合均匀，冷却至80℃得到沥青混合液；将E51液体双酚A型环氧树脂加入到沥青混合液中，在450r/min的搅拌速度下搅拌1h，静置后即得早强型环氧沥青A组分；将改性胺类593固化剂在常温下加入A组分中，在250r/min的搅拌速度下充分搅拌10min，即得早强型环氧沥青结合料。
实施例5
制备早强型环氧沥青材料：A组分按质量份数配比如下：E51液体双酚A型环氧树脂60份、70#石油沥青150份、丙烯基缩水甘油醚20份、环氧基硬脂酸甲酯30份，B组分为改性胺类593固化剂，A组分和B组分的质量份数比例为100：40。
将70#石油沥青加热至100℃，加入环氧基硬脂酸甲酯和丙烯基缩水甘油醚后在450r/min的搅拌速度下充分搅拌1h，混合均匀，冷却至80℃得到沥青混合液；将E51液体双酚A型环氧树脂加入到沥青混合液中，在450r/min的搅拌速度下搅拌1h，静置后即得早强型环氧沥青A组分；将改性胺类593固化剂在常温下加入A组分中，在250r/min的搅拌速度下充分搅拌10min，即得早强型环氧沥青结合料。
对比例
制备国产冷拌环氧沥青材料：A组分按质量份数配比如下：70#石油沥青120份、环氧沥青稀释剂苯乙烯15份、环氧树脂增容剂聚乙二醇油酸酯20份，固化剂聚酰胺30份；B组分按质量份数配比如下：E51液体双酚A型环氧树脂40份，环氧树脂稀释剂脂肪酸聚氧乙烯酯8份，A组分和B组分的质量份数比例为100：50。
将70#石油沥青加热至80℃，加入苯乙烯、聚乙二醇油酸酯和聚酰胺后在500r/min的搅拌速度下充分搅拌2h，混合均匀，静置冷却后即得环氧沥青材料的A组分；将E51液体双酚A型环氧树脂加热至60℃，加入脂肪酸聚氧乙烯酯后在500r/min的搅拌速度下充分搅拌0.5h，静置冷却后即得环氧沥青材料的B组分；然后将A组分和B组分在常温下混合，在250r/min的搅拌速度下充分搅拌10min，即得国产冷拌环氧沥青结合料。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中沥青黏度测试方法T0625-2011对实施例1～3和对比例进行常温下的黏度试验，其黏度随时间变化的曲线如附图1，从图中可知，五组实施例中早强型环氧沥青结合料在常温下120min内粘度均在3Pa·s内，而国产冷拌环氧沥青结合料的粘度在100min后就超过3Pa·s，说明早强型环氧沥青材料的施工可操作时间在120min以上，优于国产冷拌环氧沥青材料，能够满足实际施工过程中的时间需求。按照《建筑防水涂料实验方法》(GB/T 16777-2008)中材料拉伸性能测试方法对常温下固化完全后的实施例1～5和对比例进行拉伸强度和断裂延伸率测试，结果如表1所示，从表中可以看出早强型环氧沥青结合料的拉伸性能略低于国产冷拌环氧沥青结合料，但依旧满足规范中的技术指标要求。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中混合料马歇尔稳定度测试方法T0709-2011，油石比为采用8.3％，级配采用钢桥面铺装密集配EA-10，对拌合成型实施例1～5和对比例马歇尔试件进行稳定度跟踪测试，得到其马歇尔稳定度随时间变化如表格2所示，从表中可以看出，五组实施例中早强型环氧沥青混合料的马歇尔稳定度在常温养护12h后均超过40MPa，而国产冷拌环氧沥青混合料则需要养生48h后才能达到40MPa，因此早强型环氧沥青混合料在常温下的强度增长更快，能够实现快速开放交通的目的。
表1实施例1～5和对比例拉伸试验结果
Figure BDA0002482270960000051
表2实施例1～5和对比例马歇尔稳定度试验结果
Figure BDA0002482270960000052

Claims (10)

1.一种早强型环氧沥青材料，其特征在于，由A组分和B组分组成，所述A组分按质量份数配比如下：环氧树脂60～100份、基质沥青150～250份、环氧树脂稀释剂20～40份、相容剂30～60份，所述B组分为固化剂，所述A组分和B组分的质量份数比例为100：20～40。
2.根据权利要求1所述的早强型环氧沥青材料，其特征在于，所述环氧树脂为E44液体双酚A型环氧树脂或E51液体双酚A型环氧树脂，所述基质沥青为石油沥青70#或者90#。
3.根据权利要求1所述的早强型环氧沥青材料，其特征在于，所述环氧树脂稀释剂为沥青和环氧树脂的良溶剂。
4.根据权利要求3所述的早强型环氧沥青材料，其特征在于，所述环氧树脂稀释剂为丁基缩水甘油醚或丙烯基缩水甘油醚。
5.根据权利要求1所述的早强型环氧沥青材料，其特征在于，所述相容剂为环氧基或脂肪长链的硬脂酸脂类。
6.根据权利要求1所述的早强型环氧沥青材料，其特征在于，所述固化剂为改性胺类固化剂或改性芳胺类固化剂。
7.一种权利要求1所述的早强型环氧沥青材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将基质沥青加热至90～120℃，加入相容剂和稀释剂搅拌、混合均匀得到沥青混合液；
(2)将沥青混合液冷却至40～80℃，加入环氧树脂搅拌混合均匀，即得到A组分；
(3)将B组分在常温下加入A组分中，充分搅拌后即得早强型环氧沥青材料。
8.根据权利要求7所述的早强型环氧沥青材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中搅拌速度为450～600r/min，搅拌时间为1～3h。
9.根据权利要求7所述的早强型环氧沥青材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中搅拌速度为450～600r/min，搅拌时间为0.5～1.5h。
10.根据权利要求7所述的早强型环氧沥青材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中搅拌速度为250～350r/min，搅拌时间为5～10min。
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