本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著高速公路的迅速發(fā)展，公路交通量急劇增大，車輛行駛速度和車輛軸重不斷增加，伸縮縫發(fā)生破壞的情況更加突出，若不能及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，將嚴(yán)重影響路用性能、行車安全及舒適性。在橋梁伸縮縫的更換期間，交通擁擠是一個(gè)普遍的大問題，常規(guī)的伸縮縫更換方法封堵交通時(shí)間較長，經(jīng)常需要實(shí)行交通管制，經(jīng)常導(dǎo)致堵塞，容易引發(fā)安全事故，給群眾的生產(chǎn)生活帶來諸多安全隱患。同時(shí)，現(xiàn)有的橋梁伸縮縫更換技術(shù)并未從根本上接近新老材料之間的結(jié)合問題，新伸縮縫在遠(yuǎn)未達(dá)到其使用壽命時(shí)即發(fā)生破壞，需要在短時(shí)間內(nèi)再次更換，造成了極大了人力物力的浪費(fèi)。因此，開發(fā)出一種用于伸縮縫快速更換的瀝青混凝土材料顯得尤為必要。工程中常以開發(fā)新型瀝青混凝土材料來解決上述問題，而硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土是新型材料的一種。該材料不僅強(qiáng)度大、粘結(jié)性強(qiáng)、低溫抗裂性好。而且與環(huán)氧瀝青混凝土相比更便于施工、施工時(shí)間易控等優(yōu)點(diǎn)。具有實(shí)用性意義和顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
為縮短伸縮縫材料的硬化時(shí)間并同時(shí)提高材料的粘結(jié)性和抗裂性，施工中可以通過在瀝青混合料中添加環(huán)氧樹脂來提高材料的性能。對(duì)于環(huán)氧瀝青混合料為了保證其能順利施工，在凝膠之前必須完成卸料、攤鋪、碾壓等一系列施工工藝。然而由于環(huán)氧樹脂與固化劑混合后即發(fā)生固化反應(yīng)，固化反應(yīng)受溫度和時(shí)間的影響較大并且不易控制，為了保證施工質(zhì)量從而使施工難度加大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種硬化時(shí)間短、粘結(jié)性強(qiáng)和抗裂性好的伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，并對(duì)應(yīng)提供其制備方法和應(yīng)用，具有便于施工，使用安全環(huán)保，成本較低，應(yīng)用范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，包括按質(zhì)量份計(jì)的以下原料：瀝青100份、環(huán)氧樹脂15~40份、硅藻土20~55份、固化劑5~15份。
其中：所述的固化劑為三乙醇胺、間苯二胺和/或己內(nèi)酰胺。其最佳的配比是質(zhì)量比為4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺。
一種上述伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青的制備方法，包括以下步驟：
1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:1~2攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min，以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。
2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。
3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。
其中：重復(fù)步驟1）中的保溫及其后的攪拌兩次以上。
在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結(jié)塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。
硅藻土環(huán)氧瀝青需要解決的主要問題是減少材料裝鋪時(shí)間及簡(jiǎn)化施工工藝。利用硅藻土體輕、質(zhì)軟、多孔、耐酸, 比表面積大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定, 熱穩(wěn)定性和吸附能力強(qiáng)等特性，通過添加合適的組分分別將環(huán)氧樹脂與固化劑充分吸附后均勻混合為一體。環(huán)氧樹脂與固化劑接觸后發(fā)生固化反應(yīng)，使強(qiáng)度迅速達(dá)到通行要求，從而減小材料裝鋪至通行時(shí)間。同時(shí)，硅藻土的存在能較好控制固化反應(yīng)速度和溫度，并且硅藻土環(huán)氧瀝青生產(chǎn)工藝、儲(chǔ)存方法簡(jiǎn)單，使施工過程簡(jiǎn)單高效。
在實(shí)際生產(chǎn)中，可以先制備好A料和B料并分別儲(chǔ)存，在施工現(xiàn)場(chǎng)再完成步驟3），然后進(jìn)行以下應(yīng)用：
一種上述伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青在伸縮縫材料更換中的應(yīng)用，包括以下步驟：
（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。
（2）于110~150℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。
（3）將該硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。
其中：步驟（2）中的伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比可視工程要求取為1:5~10。所述的集配砂石材料由質(zhì)量份分別為500~1800份的石灰?guī)r和100~500份的河砂混合而成。石灰?guī)r粒徑范圍為13.2~4.75mm，河砂粒徑范圍為0.08~2.36mm。
本發(fā)明具有能縮短伸縮縫材料的硬化時(shí)間并同時(shí)提高材料的粘結(jié)性和抗裂性，便于施工，使用安全環(huán)保，成本較低，應(yīng)用范圍較廣，在生產(chǎn)工藝、儲(chǔ)存方法上有較大的優(yōu)勢(shì)。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1、性能可調(diào)節(jié)。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土的耐磨性和防滲性可調(diào)，其調(diào)整方式是改變硅藻土和環(huán)氧樹脂的組成配比。提高硅藻土的用量可增加最終固化物的耐磨性及抗裂性；提高硅藻土的用量比例可降低空隙率提高拌合物的密實(shí)度。因此可根據(jù)具體不同的工程應(yīng)用環(huán)境，通過適當(dāng)調(diào)整原料的比例使固化物表現(xiàn)出不同性能。
2、低揮發(fā)的環(huán)保性。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土中的硅藻土有較強(qiáng)的吸附能力，能將環(huán)氧樹脂和固化劑完全吸附，因此在制備和使用過程中毒性揮發(fā)物很小；另外，本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土對(duì)固化劑無特殊要求，僅需選用低揮發(fā)的固化劑即可大幅度提高制備及使用過程中的安全性。當(dāng)完全采用固體原料時(shí)可做到制備和應(yīng)用過程中無有機(jī)物揮發(fā)。
3、良好的工藝可調(diào)性。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土其制備與應(yīng)用過程中的工藝參數(shù)均可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。如拌合站距施工場(chǎng)地距離較遠(yuǎn)或交通不便，可適當(dāng)提高硅藻土的用量以延緩環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)時(shí)間；如拌合站距施工場(chǎng)地距離較近，可適當(dāng)減少硅藻土的用量以提升固化反應(yīng)時(shí)間。
4、較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)適用性。本發(fā)明的硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土組成中，硅藻土為大規(guī)模通用的化工產(chǎn)品，原料來源豐富。硅藻土價(jià)格約為環(huán)氧樹脂的一半；在滿足使用要求前提下，可調(diào)整原料組成比例達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例一
采用以下質(zhì)量份的原料來制備伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青：瀝青100份、環(huán)氧樹脂30.8份、硅藻土40份、固化劑9.2份（由質(zhì)量比是4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺構(gòu)成）。
其制備的步驟為：
1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:1攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min（可以重復(fù)保溫、攪拌兩次），以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。冷卻至室溫的A料中有結(jié)塊現(xiàn)象，升溫至90℃并攪拌均勻。
2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。
3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。
在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結(jié)塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。
在伸縮縫材料更換中應(yīng)用伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，具體包括以下步驟：
（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。
（2）于120℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。其中：硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比為1：5。所述的集配砂石材料為石灰?guī)r700份，河砂200份。
（3）將該伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。
實(shí)施例二
采用以下質(zhì)量份的原料來制備伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青：瀝青100份、環(huán)氧樹脂30.8份、硅藻土40份、固化劑9.2份（由質(zhì)量比是4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺構(gòu)成）。
其制備的步驟為：
1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:1攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min（可以重復(fù)保溫、攪拌兩次），以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。冷卻至室溫的A料中有結(jié)塊現(xiàn)象，升溫至90℃并攪拌均勻。
2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。
3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。
在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結(jié)塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。
在伸縮縫材料更換中應(yīng)用伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，具體包括以下步驟：
（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。
（2）于135℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。其中：硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比為1：7。所述的集配砂石材料為石灰?guī)r960份，河砂300份。
（3）將該伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。
實(shí)施例三
采用以下質(zhì)量份的原料來制備伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青：瀝青100份、環(huán)氧樹脂40份、硅藻土32份、固化劑12份（由質(zhì)量比是4：2：3的三乙醇胺、間苯二胺和己內(nèi)酰胺構(gòu)成）。
其制備的步驟為：
1）先將硅藻土和環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1:2攪拌均勻，再置于90℃的高溫爐中保溫20min，繼續(xù)攪拌3~5min（可以重復(fù)保溫、攪拌兩次），以使硅藻土吸附環(huán)氧樹脂并排出空氣，然后密封并靜置冷卻至室溫，得到A料。冷卻至室溫的A料中有結(jié)塊現(xiàn)象，升溫至90℃并攪拌均勻。
2）將固化劑和余下的硅藻土混合并攪拌均勻，再置于80℃的高溫爐中加熱30min，繼續(xù)攪拌3~5min，然后自然冷卻至室溫，得到B料。
3）將A料與B料混合并攪拌均勻，再將165℃的瀝青倒入并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青。
在步驟1）中，如果冷卻至室溫的A料中有結(jié)塊現(xiàn)象，則需要升溫至90℃并攪拌均勻。
在伸縮縫材料更換中應(yīng)用伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青，具體包括以下步驟：
（1）先將伸縮縫內(nèi)填充物清除。
（2）于150℃下將硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料混合并攪拌均勻，制成伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土。其中：硅藻土環(huán)氧瀝青與集配砂石材料的質(zhì)量比為1：9。所述的集配砂石材料為石灰?guī)r1270份，河砂380份。
（3）將該伸縮縫更換用硅藻土環(huán)氧瀝青混凝土填充到伸縮縫中，使之自然冷卻至與地表溫度相同即完成施工。
本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。