[发明专利]一种钢桥面用水性环氧改性乳化沥青混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种钢桥面用水性环氧改性乳化沥青混凝土及其制备方法。

背景技术

大跨径钢箱梁桥面铺装材料在国际上一直是一个热点和难点。桥面铺装材料直接铺设在钢板上，在行车荷载、风载、温度变化及地震等因素影响下，其受力和变形远较公路路面或机场道面复杂，因而对其强度、变形稳定性、疲劳耐久性等均有更高要求。

大跨径钢桥在温度和荷载的作用下变形量很大，钢箱梁具有良好的温度传导性，易受外界温度变化的影响。在夏天高温季节，钢箱梁顶面的钢板实测温度可达70℃，这些都是钢箱梁桥有别于其他桥梁的显著特点。这就要求钢箱梁桥面铺装材料本身应具有很高的强度、优良的耐疲劳、优良的高温稳定性和水稳定性，并且在低温条件下的收缩系数应与钢板相近等一系列的优良特性。目前，国内大跨径钢桥沥青铺装层材料普遍出现高温车辙、横向推移、纵向推移、疲劳开裂等早期损坏，严重影响了桥梁的服务品质，造成了巨大的经济损失。

目前国内普遍使用的改性SMA沥青混凝土（石胶泥沥青混凝土）存在着使用寿命严重不足的情况，往往服役不到2年就出现大面积的损害，造成很大的经济损失。国外应用比较成功的钢桥面铺装材料主要包括浇筑式沥青混凝土和环氧沥青混凝土。浇筑式沥青混凝土虽然与钢板粘结力强，但施工温度高（达到210℃以上）、能耗大，而且沥青含量高，易受高温破坏。环氧沥青混凝土的性能受温度、环境湿度、钢板洁净程度的影响较大，如果施工控制不严格，将会造成环氧沥青混凝土出现车辙、推移、裂缝等病害。而且，环氧沥青混凝土成本太高、养护时间长。以上国外的成功方案受其自身的局限性以及我国特殊的复杂气候影响，对其大规模推广应用产生了很大的限制。热拌沥青混凝土（HMA）是另外一种所使用的钢桥面铺装材料。使用热拌沥青混凝土会排放污染气体，造成对环境的破坏、能源的大量消耗和人的生存圈的缩小，这与我国发展绿色的可持续道路是背道而驰的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中存在的不足，提供一种钢桥面用水性环氧改性乳化沥青混凝土及其制备方法，该方法制备得到的铺装材料具有环保、与钢板粘结强度高、高低温稳定性和水稳定性能优良、高韧性、耐疲劳性能好的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种钢桥面用水性环氧改性乳化沥青混凝土，它主要由粗集料、细集料、填料、水性环氧树脂改性乳化沥青、及水泥组成，各原料（粗集料、细集料、填料、水性环氧树脂改性乳化沥青、水泥）的质量比为100：30～50：15～25：15～20：5～9；所述水性环氧树脂改性乳化沥青主要由质量比为100：5～10：2～5：2～8的改性乳化沥青：水性环氧树脂：环氧固化剂：稳定剂原料制备而成。

上述方案中，所述的改性乳化沥青为阳离子中裂改性乳化沥青或阳离子慢裂改性乳化沥青。

上述方案中，所述的水性环氧树脂为水性环氧乳液 GEM03、水性环氧乳液 GEM02、AB-EP-51水性环氧树脂、或AB-EP-44水性环氧树脂。

上述方案中，所述的环氧固化剂为水性环氧固化剂 GCA01、水性环氧固化剂 GCA02、AB-HGA水性环氧固化剂、或AB-HGT水性环氧树脂固化剂。

上述方案中，所述的稳定剂为乙烯基硅橡胶、丙烯酰基异硫氰酸酯或氨基磺酸钠。

上述方案中，所述的水性环氧树脂改性乳化沥青的蒸发残留物的指标为：残留物含量59～62%，针入度52～58，软化点59～66℃，5℃下的延度24～27cm。

上述方案中，所述的粗集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩，最大公称粒径9.5毫米；所述的细集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩，最大公称粒径4.75毫米。

上述钢桥面用水性环氧改性乳化沥青混凝土的制备方法，它包括以下步骤：

1）水性环氧树脂改性乳化沥青的制备：

按质量比为改性乳化沥青：水性环氧树脂：环氧固化剂：稳定剂=100：5～10：2～5：2～8，选取改性乳化沥青、水性环氧树脂、环氧固化剂和稳定剂，备用；

在容器中先加入改性乳化沥青，调节pH为5.5～6.5，边搅拌边加入水性环氧树脂、环氧固化剂及稳定剂，持续搅拌至混合液均匀，再进行剪切，得到水性环氧树脂改性乳化沥青乳液；

2）水性环氧改性乳化沥青混凝土的制备：

按质量比为粗集料：细集料：填料：水性环氧树脂改性乳化沥青：水泥=100：30～50：15～25：15～20：5～9，选取粗集料、细集料、填料、上述制备得到的水性环氧树脂改性乳化沥青、及水泥，备用；