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CN110564348B - 一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料及其制备方法，所述灌缝材料由A、B组成，其中A包括双酚A型环氧树脂、环氧化合物活性稀释剂和硅烷偶联剂，B包括改性脂肪胺固化剂、酚醛胺固化剂、聚硫橡胶增韧剂和消泡剂，A、B质量比为100:(40～45)，A、B分别制备并储存，现场使用时再混合。本发明灌缝材料具有粘结强度高、流动性好、韧性好、常温施工、固化速率快等特点，避免了传统沥青路面灌缝过程中加热灌缝的施工方法，操作简单、能耗低，并且能够有效渗入裂缝深处，实现快速固化，固化后裂缝两壁完全粘结，不易产生二次破坏，极大的提高了沥青路面裂缝修补时的效率和修补后的效果。

Description

一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，涉及一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料及其制备方法。
背景技术
沥青路面已被广泛的应用于高速公路及市政道路建设中，并且仍将代表未来路面铺装的主流发展趋势。尽管沥青路面使用性能优异，但仍不可避免的会出现一些早期病害，其中裂缝就是最为主要的病害形式。裂缝主要分为汽车荷载作用下产生的荷载型裂缝和自然环境所导致的非荷载型裂缝，路面裂缝产生后若不及时进行修补，裂缝处极易产生应力集中，导致二次裂缝的产生，当雨水渗入裂缝后，在汽车荷载及动水压力的作用下易导致唧浆、坑槽等更为严重的病害。对裂缝及时进行修补，可以有效延缓路面恶化速率，延长路面使用寿命。
目前，我国主要采用热沥青和乳化沥青灌缝对沥青路面裂缝进行修补。使用沥青灌缝的过程中需进行加热处理使之保持流动性，但在持续加热的过程中不仅会加速沥青的老化，还会有苯、萘、吡啶等有害物质挥发出来，并且热沥青粘度较大，灌入率低；另一方面，由于沥青自身温度敏感性高，高温易变软、低温易脆裂，且粘结性能一般，修补质量较差。乳化沥青常用作路面应急修补，虽可在常温下使用，其粘度低，在裂缝中也有较好的渗透能力，但随着破乳反应的发生，其自身会产生较大的体积收缩，加之粘结性能差，修补处常常会重新开裂。
专利CN108384497A使用了一种自身粘度较低的腰果酚改性环氧树脂，并配合酯类稀释剂得到了一种低粘度灌缝胶，但固化产物断裂延伸率低，变形适应性较差，而沥青路面属于柔性路面，荷载作用下灌缝材料与路产生同步变形，该灌缝胶无法适应路面内部产生较大应变的使用环境下；专利CN106810129提供的一种路面灌缝材料，采用相容剂使得乳化沥青与水性环氧树脂相容，但水性环氧树脂固化和乳化沥青破乳过程中都会产生较大的体积收缩，且粘结强度较低，影响灌缝质量。
发明内容
针对现有沥青路面灌缝材料性能的不足，本发明提供一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料，该灌缝材料粘结强度高，流动性、韧性好，固化速率快，可常温灌缝.
本发明还提供所述用于沥青路面修补的环氧灌缝材料的制备方法，该制备方法简单、安全，便于操作。
本发明所采用的技术方案是，一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料，由A、B配制而成，A、B的质量比为100：40～45；
所述A由以下质量百分比的原材料组成：
双酚A型环氧树脂 69％～73％
环氧化合物活性稀释剂 25％～30％
硅烷偶联剂 1％～2％
所述B由以下质量百分比的原材料组成：
Figure BDA0002211446500000021
进一步的，所述双酚A型环氧树脂型号为E-51。
进一步的，所述环氧化合物活性稀释剂为C12-14烷基缩水甘油醚。
进一步的，所述硅烷偶联剂为γ—(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，所述改性脂肪胺固化剂为改性脂肪胺A102固化剂。
进一步的，所述酚醛胺固化剂为酚醛胺910固化剂。
进一步的，所述聚硫橡胶增韧剂为低分子量液态聚硫橡胶JYL-121。
进一步的，所述叔胺固化促进剂为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚。
进一步的，所述消泡剂为硅氟酮复合物XYS-2333。
所述的用于沥青路面修补的环氧灌缝材料的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤S1：A的制备：按照配方称取A原料，依次装入桶中，在50℃～60℃温度的条件下，使用手电搅拌钻顺时针上下搅拌10min～15min至各组分混合均匀，搅拌完成后分装密封储存；
步骤S2：B的制备：按照配方称取B原料，依次装入桶中，在18-22℃条件下，使用手电搅拌钻顺时针上下搅拌5min～10min至混合浆液呈现均匀淡黄色，搅拌完成后分装密封储存；
步骤S3：现场使用时将A、B按照100：(40～45)的比例混搅拌均匀即可进行灌缝施工，少量可人工搅拌，质量超过1kg时，使用手电搅拌钻搅拌，搅拌时间控制在10min以内。
环氧树脂与沥青及其他热固性树脂相比，具有较高的粘结强度，本发明采用双酚A型环氧树脂E-51环氧值高，固化产物交联密度大，向其中引入玻璃化温度更低的柔性链状结构的聚硫橡胶增韧剂，能够较好的吸收固化过程中产生的内应力、有效的减缓外力作用下裂纹的扩散，粘结强度进一步提高。配方中所使用的酚醛胺固化剂是由苯酚、甲醛和多胺通过曼尼斯反应而得到的改性胺类产品，与潮湿表面粘结性较好，耐湿热老化性能强，使得本发明在潮湿条件下仍能发挥较好的粘结作用。
本发明采用的环氧树脂和聚硫橡胶与其他同类产品相比，具有粘度更低的显著特点，活性稀释剂C12-14烷基缩水甘油醚环氧当量为98～102g/mol，粘度为12mPa﹒s，其环氧值高，粘度低，极大的增加了灌缝材料流动性，同时也降低了普通稀释剂对固化产物交联密度的影响，多种材料综合作用下，使得本发明具有充足的可操作时间，初始粘度远低于其他灌缝材料，可灌性良好。
本发明采用的A中各成份分子结构中均含有环氧基，B各成分分子结构中均含有活性氢(消泡剂除外，用量极少可不考虑)，均参与固化反应，而非纯物理混合过程，极大的降低了有机挥发量，较好的解决了非活性物质导致的体积收缩大、机械强度低等弊病。低分子量的聚硫橡胶和长碳链的活性稀释剂使用后可使弯曲强度和冲击强度得以提高，使得固化产物拥有足够的抵抗荷载和适应变形的能力。
本发明采用的改性脂肪胺固化剂是通过多元胺与环氧化合物加成得到的改性多元胺，这类加成物含有较多的羟基、分子量增大，与环氧树脂的反应较快，在叔胺类固化促进剂的作用下，固化反应进一步加快，实现了灌缝修补完成后一小时内开放交通。另外，普通沥青类灌缝须加热后再进行灌缝施工，不仅操作复杂且有有害物质产生，本发明使用时将A、B混合均即可使用，方便易操作，极大的提高了灌缝修补的效率。
本发明的有益效果是：本发明灌缝材料粘结强度高、流动性好、韧性好、固化速率快，采用该灌缝材料可常温灌缝，避免了沥青路面灌缝过程中加热，操作简单、能耗低，并且能够有效渗入裂缝深处，实现快速固化，固化后裂缝两壁完全粘结，不易产生二次破坏，极大的提高了沥青路面裂缝修补时的效率和修补后的效果，其制备方法简单、安全，便于操作。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
A的配制：称取双酚A型环氧树脂E-51(南通星辰合成材料有限公司)69份、C12-14烷基缩水甘油醚(AGE，长沙化工研究所)30份，硅烷偶联剂γ—(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560，南京创世化工助剂有限公司)1份备用，按照称取顺序将各材料依次倒入20L的铁桶中，装入原材料总量不得超过铁桶高度的2/3，然后将混材料加热至50℃～60℃之间，使用手电搅拌钻顺时针上下搅拌10min～15min至各组分混合均匀，搅拌完成后分装密封储存。
B的配制：称取低分子量液态聚硫橡胶JYL-121(武汉卡斯诺科技有限公司)45份，酚醛胺910固化剂(长沙化工研究所)24份，改性脂肪胺A102固化剂(长沙化工研究所)23份，2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30，长沙化工研究所)7.8份，硅氟酮复合物XYS-2333(云峰化工科技有限公司)0.2份，按照称取顺序将各原料依次倒入20L的铁桶中，装入原料总量不得超过铁桶高度的2/3，18℃～22℃常温条件下，使用手电搅拌钻顺时针上下搅拌5min～10min至混合浆液呈现均匀淡黄色，搅拌完成后分装密封储存。
将制备好的A、B按照100:40混合搅拌均匀即得用于沥青路面修补的环氧灌缝材料，少量可人工搅拌，质量超过1kg时，使用手电搅拌钻搅拌，搅拌时间控制在10min以内。
实施例2～6
按照实施例1所描述的方法生产实施例2～6的用于沥青路面快速修补灌缝的材料，各实施材料配比下表1所示：
表1实施例2～6各原料配比
Figure BDA0002211446500000041
Figure BDA0002211446500000051
各实施例中，酚醛胺910固化剂和改性脂肪胺A102固化剂均购自长沙化工研究所，消泡剂硅氟酮复合物XYS-2333购自云峰化工科技有限公司，其余原材料来源如表2所示：
表2原材料来源
Figure BDA0002211446500000052
由于环氧树脂多用于水泥混凝土路面的修补，用于沥青路面修补还处于发展阶段，其规范和试验标准有待制定。因此本发明充分参考现有环氧树脂及灌缝材料相应规范，结合实际使用要求，从灌缝材料的初始粘度、可操作时间、固化时间、断裂延伸率、粘结强度五个方面对材料的性能进行验证。
灌缝材料的初始粘度决定了材料在裂缝中的渗流能力，其测定方法按照GB/T2794-1995《胶粘剂粘度的测定》进行。参考JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》，环氧树脂灌浆材料的可操作时间即A、B浆液从混合开始，至粘度达到200mPa·s所经历的时间。指干时间是指材料的硬化程度达到指压不变形的时间，即材料的固化时间。断裂延伸率是评价材料变形适应能力的一个指标，其测定方法按照GB/T 2567-2008《树脂浇铸体性能试验方法》进行。粘结强度测定方法参考JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》，试验粘结基材由水泥混凝土更换为沥青混凝土。
各实施例材料性能如表3所示，测试温度均为常温25℃。
表3各实施例材料性能
Figure BDA0002211446500000061
由性能测试结果可知，本发明提供的灌缝材料初始粘度低，可操作时间充足，灌缝操作完成后可实现1h内固化，且固化产物的变形适应性强，观察粘结试件破坏状态，破坏面均出现在沥青混凝土上，故与沥青混凝土的粘结性能良好，能够取到较好的补强效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于沥青路面修补的环氧灌缝材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤S1：A的制备：按照配方称取A原料，依次装入桶中，在50℃～60℃温度的条件下，使用手电搅拌钻顺时针上下搅拌10min～15min至各组分混合均匀，搅拌完成后分装密封储存；
步骤S2：B的制备：按照配方称取B原料，依次装入桶中，在18-22℃条件下，使用手电搅拌钻顺时针上下搅拌5min～10min至混合浆液呈现均匀淡黄色，搅拌完成后分装密封储存；
步骤S3：现场使用时将A、B按照100：(40～45)的比例混搅拌均匀即可进行灌缝施工，少量可人工搅拌，质量超过1kg时，使用手电搅拌钻搅拌，搅拌时间控制在10min以内；
A、B的质量比为100：40～45；
所述A由以下质量百分比的原材料组成：
双酚A型环氧树脂 69％～73％
环氧化合物活性稀释剂 25％～30％
硅烷偶联剂 1％～2％
所述B由以下质量百分比的原材料组成：
Figure FDA0003261211000000011
所述改性脂肪胺固化剂为改性脂肪胺A102固化剂；
所述酚醛胺固化剂为酚醛胺910固化剂；
所述环氧化合物活性稀释剂为C12-14烷基缩水甘油醚；
所述硅烷偶联剂为γ—(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；
所述聚硫橡胶增韧剂为低分子量液态聚硫橡胶JYL-121；
所述叔胺固化促进剂为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚；
所述消泡剂为硅氟酮复合物XYS-2333；
所述双酚A型环氧树脂型号为E-51。
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