本發(fā)明屬于基建材料領(lǐng)域，具體涉及一種大空隙冷拌環(huán)氧樹脂混合料及其制備方法，可用于水泥混凝土橋面鋪裝層下面層。
背景技術(shù)：
截止2015年底，中國公路橋梁達(dá)77.92萬座，里程達(dá)4592.77萬m，水泥混凝土橋占絕大部分。但人們對橋梁也從最基本的通行需求，發(fā)展到行車舒適性、安全性及耐久性等更高要求，因此瀝青混凝土就以其獨(dú)特優(yōu)勢愈來愈超越傳統(tǒng)的水泥混凝土成為橋面主流鋪裝層。
現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(jtud50-2006)明確提出“表面層+防水體系(下面層+下封層+防水層)”的典型結(jié)構(gòu)組合?！豆窐蚝O(shè)計通用規(guī)范》(jtud60-2004)中規(guī)定：高速公路和一級公路上特大橋、大橋的橋而鋪裝宜采用瀝青混凝土橋而鋪裝，且厚度不宜小于70mm，其設(shè)計尚應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(jtud50-2006)的要求。《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(jtu/tf50-2011)只要求在混凝土橋面板鋪筑瀝青混凝土前應(yīng)灑布0.3-0.5l/m2的粘層瀝青?！冻鞘袠蛄涸O(shè)計規(guī)范》(cjj11-2011)規(guī)定可采用瀝青混凝土或水泥混凝土材料?？焖俾?、主干路橋梁和次干路上特大橋、大橋橋面鋪裝宜采用與橋頭引道瀝青面層一致的瀝青混凝土，厚度不宜小于80mm，一般采用上層細(xì)粒式hma+下層中粒式hma雙層式結(jié)構(gòu)；次干路、支路時，橋梁瀝青混凝土鋪裝層和水泥混凝土整平層厚度均不宜小于60mm.《城市橋梁橋而防水工程技術(shù)規(guī)程》(cjj139-2010)規(guī)定：對防水等級為工級的橋梁，卷材防水層以上瀝青混凝土面層的厚度不應(yīng)小于80mm。總體上，從目前國內(nèi)主要采用的鋪裝層結(jié)構(gòu)來看，基本趨勢為：組合由單層式向雙層式發(fā)展，且以4-5cmsma+4-6cmsma及樹脂反應(yīng)類更為普遍，鋪裝層厚度基本上維持在60-100mm之間。
但隨著交通量的增加和荷載等級的提高以及工程實(shí)際應(yīng)用效果，橋面鋪裝層的破壞情況越來越嚴(yán)重，有為數(shù)不少的橋梁在通車后不久，橋面就不同程度地出現(xiàn)不同程度的早期病害，諸如：車轍、推移、坑槽以及推移等。分析原因很大一部分原因是防水粘結(jié)層處理不當(dāng)。同時，由于我國的特殊國情，超載超速車輛較多，使得高溫多雨地區(qū)的水泥混凝土橋面早期水損害和車轍等也比較頻繁。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對當(dāng)前水泥混凝土橋面早期病害的形成原因，本發(fā)明第一目的在于提供一種適用于水泥混凝土橋面鋪裝層下面層的大空隙冷拌環(huán)氧樹脂混合料，以降低水泥混凝土橋面早期病害的形成；本發(fā)明第二目的在于提供該混合料的制備方法。
本發(fā)明的上述目的是通過下面的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種大空隙冷拌環(huán)氧樹脂混合料，通過如下重量份的原料制成：礦料100份，礦粉0-5份，環(huán)氧樹脂膠結(jié)料5-6份，橡膠顆粒0-0.5份，抗老化劑0-0.3份；其中，每100份礦料中，0-3mm粒徑的礦料占10-15份，5-10mm粒徑的礦料占55-65份，10-15mm粒徑的礦料占25-30份；所述環(huán)氧樹脂膠結(jié)料由a、b兩個組分組成，a組分為環(huán)氧樹脂乳液，b組分為環(huán)氧樹脂乳液對應(yīng)的固化劑，b組分占a組分質(zhì)量百分含量的30-50％；所述橡膠顆粒粒徑為1-3mm。
利用環(huán)氧樹脂高強(qiáng)度和剛度，同時采用1-3mm橡膠顆粒等量取代0-3mm粒徑的礦料，使整個混合料結(jié)構(gòu)保證強(qiáng)度的同時又呈現(xiàn)一定的柔韌性，使混合料具備較好的高溫抗變形性能的同時又具備良好的抗低溫開裂性能。
優(yōu)選地，該混合料的空隙率≥15％。
優(yōu)選地，所述礦料為玄武巖碎石。
優(yōu)選地，所述礦粉為磨細(xì)石灰石粉。
優(yōu)選地，所述固化劑為環(huán)氧樹脂柔性固化劑。
優(yōu)選地，所述的抗老化劑為多酚類抗氧劑或亞磷酸酯抗氧劑。
上述混合料的制備方法，包括如下步驟：
步驟s1，按重量份稱取各粒徑要求的礦料以及1-3mm粒徑的橡膠顆粒在攪拌裝置中進(jìn)行預(yù)攪拌，使充分混合，備用；
步驟s2，按重量份稱取a組分環(huán)氧樹脂乳液置于干燥的容器中，然后按重量份加入b組分固化劑，使充分混合，備用；
步驟s3，將步驟s2制備的混合物倒入充分混合的礦料和橡膠顆粒的混合物中，攪拌均勻后停止，加入礦粉和抗老化劑，再繼續(xù)攪拌，至混合料無花白料即可。
優(yōu)選地，步驟s1預(yù)攪拌1分鐘。
優(yōu)選地，步驟s3攪拌1分鐘后停止，加入礦粉和抗老化劑，再繼續(xù)攪拌1-2分鐘，至混合料無花白料即可。
上述混合料在水泥混凝土橋面鋪裝層下面層的應(yīng)用。
本發(fā)明技術(shù)效果：
本發(fā)明混合料力學(xué)性能優(yōu)異，穩(wěn)定度高，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和低溫性能，且水穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度高，還具有大空隙率，滲水系數(shù)高，飛散損失低；
本發(fā)明混合料具有較高的模量，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中可根據(jù)具體的交通狀況選擇合適的鋪裝厚度，但與常規(guī)的鋪裝層厚度相比要薄，降低橋梁質(zhì)量，延長橋梁服役壽命；
本發(fā)明混合料空隙率大，與常規(guī)透水性路面結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明混合料主要應(yīng)用于水泥混凝土橋面鋪裝層的下面層，采用反置結(jié)構(gòu)；本發(fā)明混合料鋪筑在水泥混凝土橋面鋪裝層的下面層，一方面較大的表面粗糙度使冷拌樹脂混合料與橋面板和上面層之間具有較高粘結(jié)強(qiáng)度和抗剪切能力，另一方面起到承重、排水和防水的作用，使得鋪裝層中不長期存在水，將路表的水通過橋面的排水設(shè)施排走，減緩路面表層的水損害，提高了路面行車安全指數(shù)；
本發(fā)明提供的大空隙冷拌環(huán)氧樹脂混合料在常溫下拌合即可，無需加熱，低碳環(huán)保，具有較好的施工性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例具體介紹本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)驗(yàn)中未詳述的試驗(yàn)操作均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)試驗(yàn)操作。
實(shí)施例1：混合料的制備
原料組成：礦料100份，由玄武巖碎石組成；礦粉2份，為磨細(xì)石灰石粉；環(huán)氧樹脂膠結(jié)料5份，由a、b兩個組分組成，a組分為e51環(huán)氧樹脂乳液，b組分為環(huán)氧樹脂乳液對應(yīng)的t系列柔性固化劑，b組分占a組分質(zhì)量百分含量的40％；1-3mm粒徑的橡膠顆粒0.3份，抗老化劑1010為0.1份；其中，每100份礦料中，0-3mm粒徑的礦料占10.7份，5-10mm粒徑的礦料占62份，10-15mm粒徑的礦料占27.3份。
制備方法：
步驟s1，按重量份稱取各粒徑要求的礦料以及1-3mm粒徑的橡膠顆粒在攪拌裝置中進(jìn)行預(yù)攪拌1分鐘，使充分混合，備用；
步驟s2，按重量份稱取a組分環(huán)氧樹脂乳液置于干燥的容器中，然后按重量份加入b組分固化劑，使充分混合，備用；
步驟s3，將步驟s2制備的混合物倒入充分混合的礦料和橡膠顆粒的混合物中，攪拌1分鐘至均勻后加入礦粉和抗老化劑，再繼續(xù)攪拌約1.5分鐘，至混合料無花白料即可。
實(shí)施例2：混合料的制備
原料組成：礦料100份，由玄武巖碎石組成；礦粉2份，為磨細(xì)石灰石粉；環(huán)氧樹脂膠結(jié)料5.5份，由a、b兩個組分組成，a組分為e51環(huán)氧樹脂乳液，b組分為環(huán)氧樹脂乳液對應(yīng)的t系列柔性固化劑，b組分占a組分質(zhì)量百分含量的30％；1-3mm粒徑的橡膠顆粒0.4份，抗老化劑1010為0.1份；其中，每100份礦料中，0-3mm粒徑的礦料占10.6份，5-10mm粒徑的礦料占60份，10-15mm粒徑的礦料占29.4份。
制備方法：
步驟s1，按重量份稱取各粒徑要求的礦料以及1-3mm粒徑的橡膠顆粒在攪拌裝置中進(jìn)行預(yù)攪拌1分鐘，使充分混合，備用；
步驟s2，按重量份稱取a組分環(huán)氧樹脂乳液置于干燥的容器中，然后按重量份加入b組分固化劑，使充分混合，備用；
步驟s3，將步驟s2制備的混合物倒入充分混合的礦料和橡膠顆粒的混合物中，攪拌1分鐘至均勻后加入礦粉和抗老化劑，再繼續(xù)攪拌約1.5分鐘，至混合料無花白料即可。
實(shí)施例3：混合料的制備
原料組成：礦料100份，由玄武巖碎石組成；礦粉2份，為磨細(xì)石灰石粉；環(huán)氧樹脂膠結(jié)料6份，由a、b兩個組分組成，a組分為e51環(huán)氧樹脂乳液，b組分為環(huán)氧樹脂乳液對應(yīng)的t系列柔性固化劑，b組分占a組分質(zhì)量百分含量的50％；1-3mm粒徑的橡膠顆粒0.5份，抗老化劑1010為0.1份；其中，每100份礦料中，0-3mm粒徑的礦料占10份，5-10mm粒徑的礦料占65份，10-15mm粒徑的礦料占25份。
制備方法：
步驟s1，按重量份稱取各粒徑要求的礦料以及1-3mm粒徑的橡膠顆粒在攪拌裝置中進(jìn)行預(yù)攪拌1分鐘，使充分混合，備用；
步驟s2，按重量份稱取a組分環(huán)氧樹脂乳液置于干燥的容器中，然后按重量份加入b組分固化劑，使充分混合，備用；
步驟s3，將步驟s2制備的混合物倒入充分混合的礦料和橡膠顆粒的混合物中，攪拌1分鐘至均勻后加入礦粉和抗老化劑，再繼續(xù)攪拌約1.5分鐘，至混合料無花白料即可。
實(shí)施例4：混合料的制備
原料組成：礦料100份，由玄武巖碎石組成；礦粉2份，為磨細(xì)石灰石粉；環(huán)氧樹脂膠結(jié)料6份，由a、b兩個組分組成，a組分為e51環(huán)氧樹脂乳液，b組分為環(huán)氧樹脂乳液對應(yīng)的t系列柔性固化劑，b組分占a組分質(zhì)量百分含量的50％；1-3mm粒徑的橡膠顆粒0.5份，抗老化劑1010為0.1份；其中，每100份礦料中，0-3mm粒徑的礦料占15份，5-10mm粒徑的礦料占55份，10-15mm粒徑的礦料占30份。
制備方法：
步驟s1，按重量份稱取各粒徑要求的礦料以及1-3mm粒徑的橡膠顆粒在攪拌裝置中進(jìn)行預(yù)攪拌1分鐘，使充分混合，備用；
步驟s2，按重量份稱取a組分環(huán)氧樹脂乳液置于干燥的容器中，然后按重量份加入b組分固化劑，使充分混合，備用；
步驟s3，將步驟s2制備的混合物倒入充分混合的礦料和橡膠顆粒的混合物中，攪拌1分鐘至均勻后加入礦粉和抗老化劑，再繼續(xù)攪拌約1.5分鐘，至混合料無花白料即可。
實(shí)施例5：效果實(shí)施例
分別按照實(shí)施例1-4的原料組成和制備方法制成混合料并在室內(nèi)成型試件，對大空隙冷拌混合料的性能進(jìn)行了檢測，其中實(shí)施例中1-4的試件的成型方法和養(yǎng)護(hù)方式是基于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，采用馬歇爾擊實(shí)法，裝入試模先雙面各擊實(shí)50次，然后將試件放入60℃的恒溫箱中，24小時后，脫模制成，放置于室溫24小時后即可進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)檢測。
分別對實(shí)施例1～4制備的大空隙冷拌樹脂混合料的路用性能(力學(xué)性能、高溫穩(wěn)定性能、低溫性能)和混合料的施工性能進(jìn)行了檢測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明各項(xiàng)性能測試結(jié)果均符合相關(guān)的技術(shù)要求。下表1為實(shí)施例1～3的相關(guān)性能測試結(jié)果，實(shí)施例4與實(shí)施例3結(jié)果基本一致。
表1大空隙冷拌樹脂混合料性能檢測結(jié)果
冷拌樹脂混合料的性能評價指標(biāo)現(xiàn)在還沒有一個明確的評價手段，為了說明本發(fā)明的性能優(yōu)勢，各性能與熱拌瀝青ogfc混合料技術(shù)要求值的各性能進(jìn)行對比。從表1中可以看出，與常規(guī)的熱拌瀝青ogfc混合料的技術(shù)要求相比，本發(fā)明大空隙冷拌樹脂混合料力學(xué)強(qiáng)度和動穩(wěn)定度極高，熱穩(wěn)定性具有顯著的優(yōu)勢，且與熱拌瀝青ogfc混合料具有相當(dāng)?shù)牡蜏匦阅?，同時本發(fā)明大空隙冷拌樹脂混合料在常溫下拌合即可，無需加熱，節(jié)能環(huán)保、施工性良好。
本發(fā)明利用環(huán)氧樹脂高強(qiáng)度和剛度，同時采用1-3mm橡膠顆粒等量取代0-3mm粒徑的礦料，使整個混合料結(jié)構(gòu)保證強(qiáng)度的同時又呈現(xiàn)一定的柔韌性，使混合料具備較好的高溫抗變形性能的同時又具備良好的抗低溫開裂性能。
本發(fā)明混合料力學(xué)性能優(yōu)異，穩(wěn)定度高，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和低溫性能，且水穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度高，還具有大空隙率，滲水系數(shù)高，飛散損失低。
本發(fā)明混合料具有較高的模量，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中可根據(jù)具體的交通狀況選擇合適的鋪裝厚度，但與常規(guī)的鋪裝層厚度相比要薄，降低橋梁質(zhì)量，延長橋梁服役壽命。
本發(fā)明混合料空隙率大，與常規(guī)透水性路面結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明混合料主要應(yīng)用于水泥混凝土橋面鋪裝層的下面層，采用反置結(jié)構(gòu)；本發(fā)明混合料鋪筑在水泥混凝土橋面鋪裝層的下面層，一方面較大的表面粗糙度使冷拌樹脂混合料與橋面板和上面層之間具有較高粘結(jié)強(qiáng)度和抗剪切能力，另一方面起到承重、排水和防水的作用，使得鋪裝層中不長期存在水，將路表的水通過橋面的排水設(shè)施排走，減緩路面表層的水損害，提高了路面行車安全指數(shù)。
本發(fā)明提供的大空隙冷拌環(huán)氧樹脂混合料在常溫下拌合即可，無需加熱，低碳環(huán)保，具有較好的施工性。
上述實(shí)施例的作用在于具體介紹本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，不應(yīng)將本發(fā)明的保護(hù)范圍局限于該具體實(shí)施例。