[发明专利]环氧橡胶复合改性沥青及其制备方法

说明书

本发明提供了一种环氧橡胶复合改性沥青及其制备方法，包括以下重量份的组份：10‑70份环氧树脂、5‑20份橡胶粉、30‑90份沥青、0‑10份调节油、1‑5份降粘剂、0.1‑0.5份复合稳定剂。本发明具有刚度可调、施工过程中粘度低、服役条件下具有高黏高弹特性、高温稳定性好、高耐久性、节能环保的显著技术特征。

技术领域

本发明涉及道路工程桥面铺装技术领域，具体地，涉及一种环氧橡胶复合改性沥青及其制备方法。

背景技术

钢桥面铺装铺设于桥梁钢制面板之上，对钢桥面起到保护作用，供车辆安全舒适行驶，主要由保护层和磨耗层以及界面功能层(防腐层、防水粘结层、粘层等)组成。其中，保护层的主要作用是与防水黏结层等一起组成防水体系，避免桥面铺装表面雨水渗入到钢面板，腐蚀钢面板，同时提供承载路面载荷的作用。这就要求保护层具有密实不透水和优良的力学性能以及抗疲劳抗开裂等耐久性能。钢桥面保护层一般采用浇注式沥青混合料、环氧沥青混合料或者改性沥青混合料。其中，浇注式沥青混合料常用改性沥青分为三类：1.聚合物改性沥青；2.聚合物改性沥青与天然沥青复合改性沥青；3.道路石油沥青与天然沥青复合改性沥青。为增加浇注式沥青混合料的高温性能，常在沥青中掺入湖沥青等天然沥青。天然沥青虽然有耐老化、高温稳定性好等优点，但其常温、低温下的脆性限制了其在钢桥面铺装中的应用。与此同时，由于钢桥面板的整体刚度和桥面铺装层的刚度存在差异性，在交通载荷的作用下发生的变形不协调，这就造成了钢桥面板和铺装层之间的界面极易发生脱层、推移等病害。除了增加界面粘结强度之外，还可以通过调控铺装层刚度，减少其与钢桥面板刚度的差异性来实现钢桥面铺装材料的高耐久性。

环氧树脂是一种脆硬性的聚合物材料，其模量可达GPa水平，而普通沥青混合料的弹性模量要低一个数量级，只有数千兆帕左右，为了使铺装层材料的刚度和正交异性钢桥面板的刚度相匹配，可采用将环氧树脂和沥青进行复合改性的方式来调控桥面铺装层的模量。另一方面，一般的环氧复合沥青虽然具有很高的模量，优异的高温稳定性，但是其柔韧性欠缺，在寒冷气候条件下，极易发生脆裂破坏。而废旧轮胎橡胶粉具有优异的高低温弹性性能，同时具有显著增加沥青粘度的作用，也就是说胶粉改性沥青具有优异的高黏高弹性能。钢桥面铺装材料的极端服役最高温度可达65℃～68℃,故胶粉改性沥青可满足钢桥面服役性能的需求。与此同时，胶粉的掺入可以有效平衡环氧树脂和沥青材料之间的相分散状态，通过组分调节和制备工艺的优化可以形成均匀的环氧-胶粉-沥青三元微观相结构，进而可以显著提升钢桥面铺装材料的力学性能及耐久性。

基于以上发明构思，本申请采用环氧树脂主剂及固化剂、废旧轮胎橡胶粉作为改性剂，掺入到石油沥青中，配合复合稳定剂、调节油和降粘剂等助剂，通过大量实验室试验研究，制备高性能高耐久的浇注式钢桥面铺装胶结料。

现有技术中未见报道采用环氧树脂、橡胶粉与石油沥青进行复配而制备出高性能高耐久的均相钢桥面浇注式复合材料。浇注式沥青混合料常用改性沥青分为三类：1.聚合物改性沥青；2.聚合物改性沥青与天然沥青复合改性沥青；3.道路石油沥青与天然沥青复合改性沥青。

专利文献为CN111170678A的发明专利公开了一种聚氨酯为结合料的浇筑式混凝土及其制备方法。其胶结料为单一的聚氨酯材料，通过对矿料进行筛分，对浇注式混凝土进行级配设计；根据改进的马歇尔设计方法确定其胶石比；取集料碎石以及聚氨酯胶按照配合比拌和,进行刘埃尔流动度试验；根据劈裂强度确定温度及养护周期；到达步骤四确定的养护时间后,对试件进行高温稳定性及水稳定性测试。该技术文件的优势在于施工方便、冷拌冷铺无污染，但是缺点在于施工过程中极易产生气泡，不仅可以降低浇注式混凝土的强度，同时相互连通的微小孔隙增加了雨水直接接触钢桥面板的风险。