專利名稱：一種環(huán)氧瀝青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧浙青鋪裝憑借其優(yōu)異的性能，自國(guó)內(nèi)2001年在南京長(zhǎng)江二橋的成功應(yīng)用后， 相繼在潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江三橋、蘇通大橋等項(xiàng)目上得到推廣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)已有 30余座大橋采用環(huán)氧浙青鋼橋面鋪裝，鋪裝面積超過50萬m2。然而隨著環(huán)氧浙青鋪裝在我國(guó)使用時(shí)間的延長(zhǎng)，加之國(guó)內(nèi)高溫重載、南方地區(qū)還存在多雨氣候的使用條件，不少環(huán)氧浙青鋪裝出現(xiàn)了較嚴(yán)重的破損。由于環(huán)氧浙青是熱固性材料，其修復(fù)難度大的缺點(diǎn)也逐漸暴露出來。目前國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)氧浙青鋪裝病害的養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究中，對(duì)裂縫的修補(bǔ)技術(shù)研究比較多，而在修補(bǔ)坑槽方面，主要是簡(jiǎn)單地采用一般的浙青類混合料、環(huán)氧樹脂混合料等單一結(jié)構(gòu)和材料來修補(bǔ)，導(dǎo)致鋪裝表面的防水性能、接縫的密水性能以及層間粘結(jié)性能難以達(dá)到國(guó)內(nèi)的使用要求。修復(fù)后的使用效果并不盡如人意，有的坑槽修補(bǔ)一年后就出現(xiàn)二次破壞， 部分坑槽修補(bǔ)后甚至在一個(gè)雨季后就出現(xiàn)二次破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)中的缺陷，提供一種防水性能和層間粘結(jié)性能好的復(fù)合材料。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，該復(fù)合結(jié)構(gòu)材料包括防水粘結(jié)層、混凝土層和碎石封層；所述防水粘結(jié)層涂布于所述坑槽內(nèi)壁表面，由環(huán)氧樹脂和撒布在環(huán)氧樹脂表面的碎石固化而成，其中環(huán)氧樹脂的用量為 1 1. 2kg/m2，碎石用量為1 1. 5kg/m2 ；所述混凝土層攤鋪于所述坑槽內(nèi)，由環(huán)氧樹脂和集料混合固化而成，其中環(huán)氧樹脂與集料的重量比為7 8 :100 ；所述碎石封層涂布于混凝土層表面，由環(huán)氧樹脂和撒布在環(huán)氧樹脂表面的碎石固化而成，其中環(huán)氧樹脂用量為1 1. 5kg/m2，碎石用量為1 1. 5kg/m2 ；所述碎石封層上表層為固化在環(huán)氧樹脂中的碎石裸露部分。本發(fā)明還提供了一種上述復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
(1)將待修補(bǔ)的所述坑槽清理干凈；
(2)取防水粘結(jié)層用環(huán)氧樹脂和固化劑混和、攪拌均勻；
(3)將步驟(2)中混合均勻的環(huán)氧樹脂和固化劑均勻地涂布在坑槽內(nèi)壁表面，用量為 1 1.2kg/m2，形成膠料表面；
(4)在步驟(3)形成的膠料表面撒布防水粘結(jié)層用碎石，所述碎石用量為1 1.5kg/
m2；
(5)取混凝土層用環(huán)氧樹脂和固化劑混和、攪拌均勻；
(6)將步驟(5)中混合均勻的環(huán)氧樹脂和固化劑與集料混合，并攪拌均勻，其中環(huán)氧樹脂和固化劑的總重量與集料的重量比為7 8 :100 ；
(7)將步驟(6)中混合均勻的混凝土層混合料攤鋪在待修補(bǔ)的坑槽內(nèi)；
(8)將步驟 (7)中的混凝土層碾壓密實(shí)并整平。(9)取碎石封層用環(huán)氧樹脂和固化劑混和、攪拌均勻，形成環(huán)氧樹脂膠料；
(10 )將步驟(9 )中混合均勻環(huán)氧樹脂膠料涂布于混凝土層表面，形成封層，環(huán)氧樹脂的用量為1 1. 5kg/m2 ；
(11)在步驟(10)中形成的封層表面撒布一層碎石，使之與環(huán)氧樹脂膠料一起固化，最終形成碎石封層；所述碎石的撒布量為1 1. 5kg/m2 ；所述碎石封層總厚度為1 2mm ；所述碎石封層上表層為固化在環(huán)氧樹脂中的碎石裸露部分。對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于上述防水粘結(jié)層中，碎石均勻撒布在環(huán)氧樹脂表面， 其中碎石部分鑲嵌在環(huán)氧樹脂中，部分裸露在環(huán)氧樹脂表面。碎石采用單粒徑玄武巖，碎石中粒徑大于4. 75mm的碎石占碎石總重量的5%以下，粒徑小于2. 36mm的碎石占碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 075mm的碎石占碎石總重量的1%以下，碎石盡量水洗并烘干，并且含水率小于1%，優(yōu)選粒徑為2. 36 4. 75mm ；環(huán)氧樹脂優(yōu)選雙酚A型環(huán)氧樹脂，固化劑優(yōu)選胺類固化劑?；炷翆又校喜捎眯鋷r碎石，集料與環(huán)氧樹脂均勻混合。集料級(jí)配如下表所示，集料粒徑小于13. 2mm，其中粒徑大于9. 5mm的集料占混凝土層用集料總重量的5%以下， 粒徑小于4. 75mm的集料占混凝土層用集料總重量的65% 85%，粒徑小于2. 36mm的集料占混凝土層用集料總重量的50% 70%，粒徑小于0. 6mm的集料占混凝土層用集料總重量的 28% 40%，粒徑小于0. 075mm的集料占混凝土層用集料總重量的7% 14% ；環(huán)氧樹脂優(yōu)選雙酚A型環(huán)氧樹脂，固化劑優(yōu)選胺類固化劑。表1 混凝土層中集料級(jí)配
篩孔(mm) |13. 2 |9. 5丨4. 75 |2. 36 |θ. 6|θ. 075~ 上限(％) 100 100 85 70~ 40 14 “ 下限(％) 1100 |θ5 |θ5 |50 |28 \7 “
碎石封層中，碎石均勻撒布在環(huán)氧樹脂表面，其中碎石部分鑲嵌在環(huán)氧樹脂中，部分裸
露在環(huán)氧樹脂表面。碎石采用單粒徑玄武巖，碎石中粒徑大于1. 18mm的碎石占碎石總重量
的5%以下，粒徑小于0. 6mm的碎石占碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 075mm的碎石占碎
石總重量的1%以下，碎石盡量水洗并烘干，并且含水率小于1%，優(yōu)選粒徑為0. 6 1. 18mm ；
環(huán)氧樹脂優(yōu)選雙酚A型環(huán)氧樹脂，固化劑優(yōu)選胺類固化劑。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、采用防水粘結(jié)層，依靠環(huán)氧樹脂與鋼板的高粘結(jié)強(qiáng)度，可以很好地使鋪裝與鋼板形成一整體，協(xié)同受力；依靠同時(shí)對(duì)環(huán)氧樹脂表面撒布單粒徑碎石，使得碎石部分嵌固在樹脂中，部分裸露在樹脂表面，待其固化后，環(huán)氧碎石層依靠裸露碎石形成的粗糙表面增大與上層混凝土層鋪裝的接觸面，提高層間粘結(jié)強(qiáng)度，尤其是抗剪切強(qiáng)度；
2、采用碎石封層，依靠環(huán)氧樹脂自身的高強(qiáng)度及其與混凝土層鋪裝的高粘結(jié)強(qiáng)度，可以與混凝土層形成整體，承受車輛荷載；同時(shí)對(duì)環(huán)氧樹脂表面撒布單粒徑碎石，使得碎石部分嵌固在樹脂中，部分裸露在樹脂表面，待其固化后，碎石封層依靠裸露碎石形成的粗糙表面可以提高原環(huán)氧浙青鋪裝的抗滑性能；依靠碎石封層中的環(huán)氧樹脂的高滲透性能，可以對(duì)混凝土層與原環(huán)氧浙青鋪裝的接縫進(jìn)行很好地密實(shí)粘合，提高接縫的防水性能。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明。材料優(yōu)選實(shí)施例
為了解決環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)的難題、提高新舊鋪裝接縫的粘結(jié)性能、提高鋪裝與鋼板的粘結(jié)性能、提高鋪裝的耐久性能，以及提高鋪裝的防水性能和抗滑性能，本發(fā)明首先對(duì)材料環(huán)氧樹脂和碎石進(jìn)行了篩選。1、防水粘結(jié)層用環(huán)氧樹脂材料性能要求
(1)自身抗拉、抗彎強(qiáng)度高、與鋼板、環(huán)氧浙青混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度高，可以與鋼板形成整體，有很好的變形協(xié)調(diào)性；
(2)斷裂延伸率較高，可以很好地適應(yīng)車輛作用下鋼板表面產(chǎn)生的拉應(yīng)變，不易開裂；
(3)耐高溫性能好，要求環(huán)氧樹脂能夠在70°C高溫狀態(tài)下，與鋼板的粘結(jié)性能滿足要
求；
(4)固化時(shí)間適中，有一定的施工和易性，根據(jù)交通開放要求，選用不同固化時(shí)間的環(huán)氧樹脂，比如要滿足當(dāng)天施工，當(dāng)天開放交通的要求，要求碎石環(huán)氧樹脂的常溫固化時(shí)間在 3 5h左右；
表2防水粘結(jié)層主要性能要求
_項(xiàng)目I單位I技術(shù)要求I試驗(yàn)方法 拉伸強(qiáng)度(25°C )_MPa S 10_GB/T528_
-斷裂伸長(zhǎng)率(25°C )% ~15GB/T528
life強(qiáng)度(25°C )(與鋼板) 5拉拔試驗(yàn)—
拉拔強(qiáng)度(70°C)(與鋼板)_MPa _拉拔試驗(yàn)
拉拔強(qiáng)度(25°C )(與環(huán)氧浙青混凝土)_MPa ^ 12_拉拔試驗(yàn)
拉拔強(qiáng)度(70°C)(與環(huán)氧浙青混凝土)_MPa _拉拔試驗(yàn)
固化時(shí)間(25°C )_h_滿足交通要求_拉拔試驗(yàn)
M (25°C )I適于刮除，不流淌
根據(jù)以上要求，篩選出最優(yōu)環(huán)氧樹脂所述環(huán)氧樹脂采用常溫固化體系，一般環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧，常溫固化劑類型為胺類固化劑，環(huán)氧樹脂與固化劑比例按照各個(gè)廠家說明進(jìn)行混合。比如型號(hào)為Epoxy resin-18的國(guó)產(chǎn)環(huán)氧樹脂和固化劑。2、防水粘結(jié)層用碎石要求
(1)碎石采用玄武巖碎石，碎石要篩分，其中各方孔篩通過率分別達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)，盡量
水洗并烘干，并且含水率小于1% ；
表3防水粘結(jié)層碎石料的粒徑要求
WlL/mm I 通過率 T^T 4. 75 -大于 95 2. 36 “小于5 0. 075 丨/j、于 1
(2)碎石撒布率基本達(dá)到滿布面積的80%，并將未在環(huán)氧樹脂表面固化的碎石掃除。根據(jù)以上要求，選取粒徑為2. 36 4. 75mm的單粒徑玄武巖碎石，在環(huán)氧樹脂的用量為1 1. 2kg/m2的條件下，撒布量為1 1. 5kg/m2，使其撒布率基本達(dá)到滿布面積的80%。3、碎石封層用環(huán)氧樹脂材料性能要求(1)自身抗拉、抗彎強(qiáng)度高、與鋼板的粘結(jié)強(qiáng)度高，可以與環(huán)氧樹脂混凝土鋪裝形成整體，有很好的變形協(xié)調(diào)性；
(2)斷裂延伸率較高，可以很好地適應(yīng)車輛作用下鋪裝表面產(chǎn)生的拉應(yīng)變，不易開裂；
(3)耐高溫性能好，要求環(huán)氧樹脂能夠在70°C高溫狀態(tài)下，自身性能、與環(huán)氧樹脂混凝土鋪裝的粘結(jié)性能滿足要求；
(4)固化時(shí)間適中，根據(jù)交通開放要求，選用不同固化時(shí)間的環(huán)氧樹脂，比如要滿足當(dāng)天施工，當(dāng)天開放交通的要求，要求碎石環(huán)氧樹脂的常溫固化時(shí)間在3 5h左右；
(5)滲透性能好，要求環(huán)氧樹脂具有較高的滲透性，能夠使冷拌環(huán)氧樹脂混凝土鋪裝表面的微裂縫、以及新舊鋪裝的接縫更加密實(shí)，粘結(jié)牢固。(6)粘度適中，施工時(shí)不流淌，易刮除。(7)抗紫外線老化能力強(qiáng)，保證碎石封層在日光照射下，性能衰減幅度不大，不影響磨耗層的路用性能。
表4碎石封層用環(huán)氧樹脂主要性能要求
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料，其特征在于所述復(fù)合材料包括防水粘結(jié)層、混凝土層和碎石封層；所述防水粘結(jié)層涂布于所述坑槽內(nèi)壁表面，由環(huán)氧樹脂和撒布在環(huán)氧樹脂表面的碎石固化而成，其中環(huán)氧樹脂的用量為ι 1.2kg/m2，碎石用量為1 1.5kg/m2 ；所述混凝土層攤鋪于所述坑槽內(nèi)，由環(huán)氧樹脂和集料混合固化而成，其中環(huán)氧樹脂與集料的重量比為7 8 :100 ；所述碎石封層涂布于混凝土層表面，由環(huán)氧樹脂和撒布在環(huán)氧樹脂表面的碎石固化而成，其中環(huán)氧樹脂用量為1 1. 5kg/m2，碎石用量為1 1. 5kg/ m2 ；所述碎石封層上表層為固化在環(huán)氧樹脂中的碎石裸露部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料，其特征在于所述防水粘結(jié)層用碎石中粒徑大于4. 75mm的碎石占防水粘結(jié)層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于2.36mm的碎石占防水粘結(jié)層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 075mm的碎石占防水粘結(jié)層用碎石總重量的1%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料，其特征在于所述混凝土層用集料粒徑小于13. 2mm，其中粒徑大于9. 5mm的集料占混凝土層用集料總重量的5%以下，粒徑小于0. 075mm的集料占混凝土層用集料總重量的14%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料，其特征在于所述碎石封層用碎石中粒徑大于1. 18mm的碎石占碎石封層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 6mm 的碎石占碎石封層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 075mm的碎石占碎石封層用碎石總重量的1%以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料，其特征在于所述碎石采用單粒徑玄武巖，所述集料采用玄武巖碎石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，固化采用胺類固化劑。
7.一種環(huán)氧浙青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將待修補(bǔ)的所述坑槽清理干凈，將鋼板進(jìn)行除銹處理，并達(dá)到相關(guān)要求；(2)取防水粘結(jié)層用環(huán)氧樹脂和固化劑混和、攪拌均勻；(3)將步驟(2)中混合均勻的環(huán)氧樹脂和固化劑均勻地涂布在坑槽內(nèi)壁表面，用量為 1 1.2kg/m2，形成膠料表面；(4)在步驟(3)形成的膠料表面撒布防水粘結(jié)層用碎石，所述碎石用量為1 1.5kg/m2；(5)取混凝土層用環(huán)氧樹脂和固化劑混和、攪拌均勻；(6)將步驟(5)中混合均勻的環(huán)氧樹脂和固化劑與集料混合，并攪拌均勻，其中環(huán)氧樹脂和固化劑的總重量與集料的重量比為7 8 100 ；(7)將步驟(6)中混合均勻的混凝土層混合料攤鋪在待修補(bǔ)的坑槽內(nèi)；(8)將步驟(7)中的混凝土層碾壓密實(shí)并整平；(9)取碎石封層用環(huán)氧樹脂和固化劑混和、攪拌均勻，形成環(huán)氧樹脂膠料；(10)將步驟(9)中混合均勻環(huán)氧樹脂膠料涂布于混凝土層表面，形成封層，環(huán)氧樹脂的用量為1 1. 5kg/m2 ；(11)在步驟(10)中形成的封層表面撒布一層碎石，使之與環(huán)氧樹脂膠料一起固化，最終形成碎石封層；所述碎石的撒布量為1 1. 5kg/m2 ；所述碎石封層總厚度為1 2mm ；所述碎石封層上表層為固化在環(huán)氧樹脂中的碎石裸露部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述制備方法，其特征在于所述防水粘結(jié)層用碎石中粒徑大于 4. 75mm的碎石占防水粘結(jié)層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于2. 36mm的碎石占防水粘結(jié)層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 075mm的碎石占防水粘結(jié)層用碎石總重量的1%以下；所述混凝土層用集料采用玄武巖碎石，碎石粒徑小于13. 2mm，其中粒徑大于9. 5mm的碎石占混凝土層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于4. 75mm的碎石占混凝土層用碎石總重量的65% 85%，粒徑小于2. 36mm的碎石占混凝土層用碎石總重量的50% 70%，粒徑小于 0. 6mm的碎石占混凝土層用碎石總重量的28% 40%，粒徑小于0. 075mm的碎石占混凝土層用碎石總重量的7% 14% ；所述碎石封層用碎石中粒徑大于1. 18mm的碎石占碎石封層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 6mm的碎石占碎石封層用碎石總重量的5%以下，粒徑小于0. 075mm的碎石占碎石封層用碎石總重量的1%以下；所述碎石均水洗烘干，含水率小于 1%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述制備方法，其特征在于所述防水粘結(jié)層用碎石和碎石封層用碎石采用單粒徑玄武巖。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述制備方法，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂， 固化劑為胺類固化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)氧瀝青鋪裝坑槽修補(bǔ)用復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料包括樹脂碎石防水粘結(jié)層、混凝土層和碎石封層；所述防水粘結(jié)層涂布于所述坑槽內(nèi)壁表面，由環(huán)氧樹脂和撒布在環(huán)氧樹脂表面的碎石固化而成；所述混凝土層攤鋪于所述坑槽內(nèi)，由環(huán)氧樹脂和集料混合固化而成；所述碎石封層涂布于混凝土層表面，由環(huán)氧樹脂和撒布在環(huán)氧樹脂表面的碎石固化而成，上表層為固化在環(huán)氧樹脂中的碎石裸露部分。本發(fā)明復(fù)合材料是一個(gè)組合體系，利用碎石封層能有效抗滑耐磨，同時(shí)對(duì)混凝土層與原環(huán)氧瀝青鋪裝的接縫進(jìn)行很好地密實(shí)粘合，提高接縫的防水性能；利用樹脂碎石粘結(jié)層能有效提高混凝土層與鋼板的粘結(jié)性能，以及提高鋼橋面鋪裝體系的防水性能，保護(hù)鋼板不被銹蝕。
文檔編號(hào)C04B26/10GK102433836SQ201110267248
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者張健, 張志祥, 張輝, 曹榮吉, 潘友強(qiáng) 申請(qǐng)人:江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司