一种环氧砂浆桥面薄层铺装材料及其施工方法

摘要

本发明公开了一种环氧砂浆桥面薄层铺装材料及其制备方法，环氧砂浆桥面薄层铺装材料，其特征在于：由环氧砂浆和级配碎石组成，级配碎石用量为4-10kg/m

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥面铺装材料，具体地指一种环氧砂浆桥面薄层铺 装材料及其制备方法。

背景技术

桥梁作为交通运输的连接枢纽，其安全、耐久、舒适是关系到人群 车辆出行，货物资源运输的重要工程，是关乎民生大计的重要基础设施。 而桥面铺装层作为直接暴露在车辆载荷作用、环境温度变化、雨水冲刷、 阳光暴晒、各种酸碱盐侵蚀以及碰撞车祸等恶劣因素下的磨耗层，其结 构安全直接关系到车辆行人的生命财产安全。

目前使用较多的桥面铺装材料为沥青铺装层和环氧沥青铺装层。沥 青铺装层作为一种成熟的铺装材料，得到了广泛的应用，然而工程实例 表明，沥青铺装层在桥面尤其是钢桥面的应用中容易出现高温车辙、低 温裂缝、推移、水损害、疲劳破坏等病害，而且一旦发生病害，其修补 往往比较复杂，耗时费力。环氧沥青铺装层比较成功的解决了上述病害， 但由于其施工工艺严格且困难，操作时间短，价格昂贵，且低温性能不 稳定，不能满足使用要求。

申请号为201110034932.4的发明专利《冷涂型环氧薄层桥面铺装 材料及其制备方法》介绍了一种冷涂型环氧桥面铺装材料及施工方法， 采用黏结剂直接铺设，在横坡较大的桥面容易产生侧向流动，造成厚度 不均匀、缺料与溢料的等现象同时存在，最终导致铺设效果不理想。采 用多层结构时由于单级配碎石的堆积作用又会造成孔隙的增多，降低了 防水性能，同时也对结构受力有影响；施工时间跨度大，因为每层碎石 撒布完后需要等待环氧树脂固化再进行下一层的施工，多层结构未完成 施工时，不能开放交通，所以需要较长的交通封闭时间。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种新型的具 有抗滑防水、耐磨耗、与桥面粘接强度好、与混凝土/钢材低温相容性 好、模量低柔韧性好且具有自流平效果的一种环氧砂浆桥面薄层铺装材 料及其制备方法。

本发明的技术方案为：一种桥面环氧砂浆薄层铺装材料，其特征在 于：包括环氧砂浆和级配碎石铺设而成，所述级配碎石用量为 4-10kg/m²，所述环氧砂浆是由黏结剂和石英砂按质量比1:2-5混合而 成，

所述黏结剂由树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1混合而成， 所述树脂A由以下组分按质量份数配比而成：环氧树脂40-70份、二聚 酸改性环氧树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份，所述改性 胺固化剂B由以下组分按质量份数配比而成：聚醚胺D230为20-40份、 聚醚胺D400为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、氨乙基哌嗪为1-10 份、促进剂DMP-30为2-6份。

优选的，所述级配碎石为1.0mm-5.0mm级配碎石，莫氏硬度≥7， 水洗干燥后含水率以质量百分数表示为≤0.2％。

进一步的，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂E-51。

进一步的，所述二聚酸改性环氧树脂是由双酚A环氧树脂E-51与 二聚酸C₃₆H₆₄O₄在催化剂作用下，于130-140℃温度下反应6h左右制 备，其分子结构如下：

进一步的，所述催化剂为NaOH。

进一步的，所述增韧剂为聚氨酯增韧橡胶，结构式为：

进一步的，所述稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚稀释剂。

本发明还提供一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，其特征在于 包括如下步骤：

a.将黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后的桥面上；

b.待黏结剂固化至仍有粘性但不沾手时将环氧砂浆采用摊铺设备 进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域需将黏结剂铲除重新涂刷后再 摊铺环氧砂浆；

c.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，待固化完全之后将表面浮石 扫除干净，得到环氧砂浆薄层铺装材料。

优选的，所述黏结剂由树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1 混合而成。

所述树脂A包括以下按质量份数配比的组分：环氧树脂40-70份、 二聚酸改性环氧树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份；

所述改性胺固化剂B包括以下按质量份数配比的组分：聚醚胺 D230为20-40份、聚醚胺D400为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、 氨乙基哌嗪AEP为1-10份、促进剂DMP-30为2-6份。

优选的，包括如下步骤：

a.黏结剂的制备：

1)将下列组分按质量份数：环氧树脂40-70份、二聚酸改性环氧 树脂10-20份、增韧剂5-20份、稀释剂20-40份在130-140℃温度下反 应6h，得到树脂A；

2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为20-40份、聚醚胺D400 为20-40份、聚醚胺D2000为15-25份、氨乙基哌嗪AEP为1-10份、 促进剂DMP-30为2-6份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改 性胺固化剂B；

3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5-2:1混合搅拌3min成 黏结剂；

b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量 比1:2-5混合均匀搅拌2min；

c.在环境温度20-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理后 的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；

d.待c中黏结剂固化3-4h后，当黏结剂仍有粘性但不沾手时将b 中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域 需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为5-7mm；

e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为4-10kg/m²，待固化 8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为7-14mm，得到环氧砂浆薄 层铺装材料。

本发明的主要优点：

(1)固化时间短，施工过程中可不中断交通，铺装完成后8个小时 即可开放交通，一般夜间施工，白天即可开放交通。厚度薄，一般小于 14mm，可以有效减轻桥身的静态荷载。且环氧砂浆拌合简单方便，具 有自流平效果。

(2)摩擦数值高，新铺装摩擦数平均值一般大于80BPN，构造深度 则为1.76mm，而撒布的级配碎石表面比撒布单级配碎石的路面更密实。

(3)优异的不透水性和耐化学腐烛，能有效保护桥面不受水和化学 物质污染。

(4)良好的高低温性能，其低温下的应变大，可有效抵抗低温开裂， 且高温稳定性好，无车辙和推移破坏。同时修复简单，对出现破坏的区 域在进行表面处理后直接进行加铺，操作简单易行。

(5)在与混凝土(C25混凝土)的低温相容性试验中，不仅满足规 范的5个冻融循环不出现裂缝的规定，在进行了30次冻融循环后仍未 出现裂缝，表明该铺装层与混凝土具有较好的低温相容性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：

a.黏结剂的制备：

1)将下列组分按质量份数：环氧树脂65份、二聚酸改性环氧树脂 10份、增韧剂5份、稀释剂20份在130-140℃温度下反应6h，得到树 脂A；

2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为30份、聚醚胺D400 为30份、聚醚胺D2000为18份、氨乙基哌嗪AEP为3份、促进剂DMP-30 为3份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；

3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.5:1混合搅拌3min成黏 结剂；

b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量 比1:3混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂 按4:6的比例均匀混合所得；

c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理 后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；

d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b 中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域 需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为6mm；

e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为7kg/m²，待固化8h 之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为9mm，得到环氧砂浆薄层铺 装材料。

施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中 相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为1.56 mm，摩擦系数为80BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强度 为3.5MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混凝 土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过30个循环仍未发现裂缝， 且-10℃的弯曲应变大小分别为5569mm/m，表明其低温性能优越。

实施例2

一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：

a.黏结剂的制备：

1)将下列组分按质量份数：环氧树脂45份、二聚酸改性环氧树脂 15份、增韧剂7份、稀释剂20份在130-140℃温度下反应6h，得到树 脂A；

2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为30份、聚醚胺D400 为30份、聚醚胺D2000为20份、氨乙基哌嗪AEP为6份、促进剂DMP-30 为4份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；

3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比2:1混合搅拌3min成黏 结剂；

b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量 比1:3混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂 按4:6的比例均匀混合所得；

c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理 后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；

d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b 中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域 需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为6.5mm；

e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为8kg/m²，待固化8h 之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为10mm，得到环氧砂浆薄层铺 装材料。

施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中 相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为1.76 mm，摩擦系数为83BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强度 为3.2MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混凝 土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过40个循环仍未发现裂缝， 且-10℃的弯曲应变大小分别为6154mm/m，表明其低温性能优越。

实施例3

一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：

a.黏结剂的制备：

1)将下列组分按质量份数：环氧树脂55份、二聚酸改性环氧树脂 17份、增韧剂6份、稀释剂25份在130-140℃温度下反应6h，得到树 脂A；

2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为25份、聚醚胺D400 为30份、聚醚胺D2000为18份、氨乙基哌嗪AEP为8份、促进剂DMP-30 为3份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；

3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比1.7:1混合搅拌3min成黏 结剂；

b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量 比1:2混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英砂 按4:6的比例均匀混合所得；

c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理 后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；

d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b 中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域 需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为5mm；

e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为9kg/m²，待固化8h 之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为10mm得到环氧砂浆薄层铺装 材料。

施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中 相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为 1.65mm，摩擦系数为84BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强 度为3.7MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混 凝土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过40个循环仍未发现裂 缝，且-10℃的弯曲应变大小分别为6022mm/m，表明其低温性能优越。

实施例4

一种铺装桥面环氧砂浆薄层的施工方法，包括如下步骤：

a.黏结剂的制备：

1)将下列组分按质量份数：环氧树脂60份、二聚酸改性环氧树脂 10份、增韧剂8份、稀释剂35份在130-140℃温度下反应6h，得到树 脂A；

2)将下列组分按质量份数：聚醚胺D230为40份、聚醚胺D400 为25份、聚醚胺D2000为20份、氨乙基哌嗪AEP为5份、促进剂DMP-30 为6份，在50℃条件下混合反应30-50min，得到改性胺固化剂B；

3)将树脂A和改性胺固化剂B按质量比2:1混合搅拌3min成黏 结剂；

b.环氧砂浆的制备：环氧砂浆由a中制得黏结剂和石英砂按质量 比1:3.5混合均匀搅拌2min，所述石英砂为400目石英砂与28目石英 砂按4:6的比例均匀混合所得；

c.在环境温度20℃-28℃时将a中制得黏结剂均匀涂抹在喷砂处理 后的桥面上，此时桥面基层含水率≤5％；

d.待c中黏结剂固化3h-4h后，当黏结剂有粘性但不沾手时将b 中制得环氧砂浆采用摊铺设备进行摊铺作业，黏结剂已固化完全的区域 需将黏结剂铲除重新涂刷后再摊铺环氧砂浆，控制摊铺厚度为7mm；

e.将级配碎石均撒布在环氧砂浆表面，用量为10kg/m²，待固化 8h之后将表面浮石扫除干净，总铺装厚度为12mm，得到环氧砂浆薄层 铺装材料。

施工后的环氧砂浆薄层铺装采用《公路路基路面现场测试规程》中 相关方法进行测试，其主要性能指标为：渗水系数为0，构造深度为1.77 mm，摩擦系数为85BPN，铺装层与基层混凝土之间的7d正拉拔强度 为3.6MPa，且为基层混凝土破坏，表明其抗滑系数高，且与基层混凝 土粘结力高。与混凝土的低温适应性试验超过40个循环仍未发现裂缝， 且-10℃的弯曲应变大小分别为6204mm/m，表明其低温性能优越。

实施例1-4中二聚酸改性环氧树脂是由双酚A环氧树脂E-51与二 聚酸C₃₆H₆₄O₄在催化剂NaOH作用下，130-140℃温度下反应6h左右制 备。该二聚酸改性环氧树脂的引入，增加了固化涂层交联点之间聚合物 的相对分子质量，减小了涂层的交联密度，提高了改性环氧树脂涂料的 柔韧性，增加了断裂伸长率。而二聚酸C₃₆H₆₄O₄的疏水性减小了改性 环氧图层的平衡吸水率，水分子在改性环氧树脂涂层中的扩散系数也明 显下降。

增韧剂为聚氨酯增韧橡胶，可以大量吸收固化时产生的收缩应力， 且稳定持久，固化物的断裂韧性比不加增韧剂体系提高近十倍，粘接强 度会大幅度提高，同时不降低耐热性。

稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(C₁₅H₂₆O₆)稀释剂。该稀释 剂韧性好，增加韧性，提高延伸率，对耐温性影响小，其粘度在23℃ 时为100-200mPa·S，环氧当量为135-160，环氧值为0.62-0.75。

所述DMP-30为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，25℃时粘度为 40-80MPa·S，胺值为600-630mgKOH/g。

所述级配碎石为1.0mm-5.0mm级配碎石，采用玄武岩、花岗岩或 石英岩制作，莫氏硬度≥7，且应水洗干燥，含水率≤0.2wt％，其级配 范围如下表：

表1级配碎石规格