[发明专利]环氧沥青、其制备方法、及包括其的混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及沥青制备技术领域，具体而言，涉及一种环氧沥青、其制备方法及其包括其的混凝土。

背景技术

沥青因良好的矿物附着力和粘弹性而被广泛应用于铺设道路。因它是一种粘性和流动性共存的材料，所以温度较高时，它倾向于流动；而温度降到一定程度时又表现出强烈的抵抗流动。正是这种特性使得沥青高温变软，低温变脆，加热易老化，以至于道路上车流量及负荷的增加，沥青路面夏天经常出现车辙，冬天出现裂缝等破坏问题。因此，必须对对沥青进行改性以改善其性能，以满足不同场合和环境条件下的使用需要。

我国现有规范给出了改性沥青的定义：基质沥青与改性剂通过合适的工艺加工形成的混合物。通常指在沥青中加入树脂、橡胶类的聚合物、胶粉以及其他填料等改性剂，使沥青混合料的性能得到显著改善。从广义上讲，改性沥青分为聚合物改性和非聚合物改性沥青；狭义上来说改性沥青一般指聚合物改性沥青。非聚合物改性沥青又分为矿物质填料改性沥青和添加剂改性沥青。聚合物改性沥青指使用橡胶等人工合成的高聚物作为改性剂的改性沥青，主要包括热塑性弹性体改性沥青、橡胶改性沥青和树脂改性沥青。

在改性沥青的中，高分子聚合物改性是应用最广泛、研究最集中的一种。用于沥青改性的聚合物主要有以下三类：(1)热塑性弹性体：主要指苯乙烯嵌段共聚物：如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯等嵌段共聚物。这类材料兼具橡胶和树脂两类改性剂的结构性质。(2)橡胶类：包括丁苯橡胶、天然橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯、氯丁橡胶、乙丙橡胶、异丁烯异戊二烯共聚物、丙烯腈丁二烯共聚物、苯乙烯异戊二烯橡胶等。其中丁苯橡胶是世界上应用最广泛的改性剂之一，其主要应用方式是胶乳。(3)树脂类：包括热塑性树脂和热固性树脂等。热塑性树脂如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、无规聚丙烯(APP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺等，还包括乙烯乙基丙烯酸共聚物(EEA)、聚丙烯(PP)等。

其中环氧树脂改性沥青是将环氧树脂加入沥青中，经过与固化剂发生的固化反应后，沥青分子分散于环氧树脂形成的网状结构中，形成不可逆的固化物，从而赋予沥青以优良的物理、力学性能。环氧沥青从根本上改变了沥青的热塑性性质，其新的性能使得环氧沥青在路面铺装的工程中有着十分优异的特性：强度高、刚度大、韧性好；优良的抗疲劳性能；良好的层间结合能力；良好的温度稳定性和良好的耐腐蚀性。它是钢桥面铺装、路面磨耗层、超重载交通道路的理想筑路材料，具有广泛的应用前景。

国外上世纪60年代就开始研究环氧树脂改性石油沥青。1961年，USP3012487中用松焦油作共容剂最终形成了一种不熔不溶的材料。此后，环氧树脂改性沥青材料不断涌现。1967年环氧树脂沥青混合料首次成功应用于美国San Mateo.Hayward大桥正交异性钢桥面的铺装层，至今保持良好性能。1979年，USP4139511中提出了一种双组分的环氧树脂改性沥青，其中A组分是一种环氧树脂，B组分是顺酐改性的沥青类物质加上胺类的环氧树脂固化剂。然而B组分中的顺酐和胺类会发生反应降低稳定性。

我国的一些科研机构在20世纪90年代就开始对环氧沥青的配制方法和机理进行研究，主要应用于防腐涂料行业，将环氧树脂、煤焦油沥青、固化剂及其他助剂混合，涂覆于屋顶、钢桥、管道、码头等表面进行防腐。由于煤焦油沥青中含有苯、萘等对人体健康有害的物质，从而限制其作为道路铺装材料的大规模使用。1997年开始对道桥用环氧沥青进行研究，取得了不小的成果。

在专利CN 1837290A中，首先制备带羧基或酸酐基的改性沥青，以脂肪族二元酸、二聚酸或醇酸树脂、脂肪酸酐为固化剂，加入固化促进剂以胶体磨高速混合制得A组分，B组分为环氧树脂。A组分与B组分按一定比例混合即得环氧沥青材料。在专利CN1592012A中，A部分为沥青、甲基四氢苯酐和自制增溶剂，B部分为环氧树脂。各组分在80～90℃混合均匀，固化完全后材料拉伸强度1.5～1.8MPa，断裂伸长率190～260％，马歇尔稳定度为59～76kN。在专利CN101003688中给出了以沥青、固化剂、促进剂、消泡剂为B组分，环氧树脂为A组分的高性能环氧沥青路面材料。