【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于道路工程，尤其是涉及一種瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料及其制備方法。
技術介紹
1、環氧瀝青既不是環氧樹脂，也不是瀝青，而是一種通過精確組分和相態設計，經化學反應形成的多組分互穿網絡三維立體結構熱固性材料，兼具環氧樹脂和瀝青兩種材料的優點，是一種具有高強度、高粘接力、高柔韌性的新型路面防水、鋪裝的復合材料。橋面鋪裝是當前跨江跨河大橋橋面主要鋪裝結構形式，其直接與服役對象相接觸，承擔了主要的行車荷載、氣候變化等環境效應，因此，高耐久的橋面鋪裝是保證跨江跨河大橋質量的關鍵。在橋面鋪裝中，其鋪裝材料是最重要的組成部分，而環氧瀝青因其較高的強度、良好的溫度穩定性、優越的耐水損害能力、抗疲勞性以及耐油腐蝕性能等特點，成為當前主要的橋面鋪裝材料。
2、現階段，環氧瀝青使用性能優良，占比最高，但工藝相對苛刻，施工質量控制嚴格。由于使用條件相對惡劣，如重載、高溫和多雨等極端荷載和氣候條件，尤其是超載情況較為嚴重，橋面鋪裝使用壽命相對較短，往往使用幾年就開始出現裂縫病害，并逐漸發展至坑槽。坑槽病害若得不到及時和有效的處治，將引起鋪裝出現大面積的病害。并且，與傳統熱塑性瀝青材料不同，環氧瀝青鋪裝屬于熱固性材料，且需要長期的養生，因此修復技術尤為困難。在此背景下，橋面鋪裝病害及其維修養護技術逐漸成為橋面瀝青鋪裝研究的一個重點。目前，我國有較多橋面鋪裝需要維修及養護，同時還有一些橋梁正在建設，橋面鋪裝技術逐漸成為我國道路建設中一項急需解決的技術難題。
技術實現思路
1、專利技術
2、本專利技術的目的是在于提供一種瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料及其制備方法，保留普通環氧瀝青材料具有的優異的低溫變形特性、粘結性強和抗滑性好等優勢的同時，降低環氧瀝青材料的固化時間且提高修補后橋面鋪裝材料服役年限和抗拉折性，使在工程應用時能夠兼具多重功能。
3、技術方案
4、。一種瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，包含以下重量份的組分：4份～8份固化劑、66份～76份環氧樹脂、90份～110份瀝青、1份～3份瀝青基碳纖維。進一步的，所述固化劑為用于固化環氧樹脂的甲基納迪克酸酐固化劑、六亞甲基二異氰酸酯固化劑或甲基環己二胺固化劑。
5、進一步的，所述環氧樹脂為bpa型環氧樹脂-128。
6、進一步的，所述瀝青為70號基質瀝青、90號基質瀝青或110號基質瀝青。
7、進一步的，所述環氧樹脂主要參數如下：25℃黏度在5000cps-12000cps之間，環氧當量在240-290之間。
8、一種瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料的制備方法，包括以下步驟：
9、s1、將環氧樹脂在80℃-90℃下預熱40min-80min備用，瀝青在110℃-130℃固化溫度下預熱2.5h-3.5h備用；
10、s2、將環氧樹脂與固化劑在80℃-100℃下高速攪拌混合3min-5min，得到復配環氧樹脂；
11、s3、將復配環氧樹脂和已完成預熱的瀝青在110℃-130℃固化溫度下低速攪拌混合15min-25min，即得環氧樹脂瀝青膠結料；
12、s4、將瀝青基碳纖維通過管式爐進行低溫碳化處理，開始從室溫開始升溫速度5-9℃/min，第一階段溫度為300℃-500℃持續1h-1.5h，之后6-10℃/min逐步升溫至第二階段，第二階段溫度為700℃-900℃持續2h-2.5h，最后在25min-40min內逐步降溫至第三階段，第三階段溫度為300℃-500℃持續1h-1.5h；
13、s5、將網帶爐的爐溫升至750℃-850℃，通入甲醇至網帶爐內，流量計流量調節到2l/min-4l/min，將低溫碳化完成的瀝青基碳纖維置于網帶爐進行氧化處理80min-100min；
14、s6、將氧化完成的瀝青基碳纖維，取出后立刻用電加熱反應釜進行高溫碳化處理，以2200℃-2600℃持續20min-40min；
15、s7、將氧化完成的瀝青基碳纖維放置至室溫，將環氧樹脂瀝青膠結料在90℃-100℃下，均勻加入瀝青基碳纖維低速攪拌10min-15min，得到瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料。
16、進一步的，所述高速攪拌的速率為400r/min-600r/min，所述低速攪拌的速率為100r/min-200r/min。
17、進一步的，所述步驟s2和s3中，高速攪拌使用的設備為高溫機械攪拌釜。
18、優點及效果
19、(1)本專利技術的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料及其制備方法，環氧樹脂瀝青膠結料中，環氧樹脂與瀝青具有良好的相容性，不發生離析，摻入瀝青基碳纖維后，相容性依舊很好；
20、(2)本專利技術的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料及其制備方法，在環氧樹脂瀝青膠結料中引入瀝青基碳纖維，利用的瀝青基碳纖維高長徑比、高韌度，摻入到環氧樹脂中可使孔隙率和礦料間隙率發揮的橋連作用，能夠貫穿環氧樹脂內部孔隙(vma)不斷增大；馬歇爾穩定性取決于纖維的增強程度和纖維的分散性，其流動性有增加的趨勢，當膠結料內瀝青基碳纖維分散得較為均勻時，在一定程度內，隨著纖維摻量越大，膠結料的穩定性明顯提高，從而顯著改善環氧樹脂的耐久性；
21、(3)本專利技術的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料及其制備方法，低溫碳化分為三個階段，第一階段(300℃-500℃)在氮氣中對瀝青基纖維進行熱牽伸，促進分子內環化，抑制分子間交聯，形成剛性耐熱的梯型分子，抑制分子的解取向，大大提高了瀝青基碳纖維的力學性質；第二階段(700℃-900℃)在空氣中對纖維進行熱處理，使分子發生進一步的環化反應和氧化交聯反應，得到含氧的、耐熱性更好的、具有復合稠環芳烴結構的梯型分子；第三階段(300℃-500℃)在氮氣中低溫碳化，提高了后續氧化過程的反應活性，降低了氧化反應活化能，可以使氧化反應在更低的溫度下進行；應力的發展分為“增大-衰減-再增大”三個階段，一般在碳化(600℃)后纖維拉伸硬度可達到200mpa～300mpa，實現后續的連續牽伸高溫碳化處理；
22、(4)本專利技術的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料及其制備方法，將低溫碳化完成后的瀝青基碳纖維置于網帶爐在氧化氣氛中進行氧化處理，步驟中瀝青分子上的甲基、亞甲基等官能團與氧反應形成羰基、羧基等含氧化學鍵，完成纖維熱塑性向熱固性的轉變，保持纖維在低溫碳化過程中形成的軸向取向和徑向組織；氧化過程結束后，提高了氧化纖維中梯型分子的取向度和環化度；提高了氧化纖維在碳化過程中的碳收率；提高了碳纖維的微晶取向度，減小了碳纖維的石墨層片間距和微孔隙率，從而提高了碳纖維的拉伸強度和模量；
23、(5)本專利技術的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料及其制備方法，由于瀝青基碳纖維是一種缺陷控制材料，其力學性能受控于微晶非取向與錯位、孔隙、皮芯、表面損傷等結構缺陷，高溫碳化處理指在惰性氣體氛圍保護下在2200℃～2600℃高溫下的處理，隨著熱處理溫度的提高，瀝本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：包含以下重量份的組分：4份～8份固化劑、66份～76份環氧樹脂、90份～110份瀝青、1份～3份瀝青基碳纖維。
2.根據權利要求1所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：所述固化劑為用于固化環氧樹脂的甲基納迪克酸酐固化劑、六亞甲基二異氰酸酯固化劑或甲基環己二胺固化劑。
3.根據權利要求1所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：所述環氧樹脂為BPA型環氧樹脂-128。
4.根據權利要求1所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：所述瀝青為70號基質瀝青、90號基質瀝青或110號基質瀝青。
5.根據權利要求1或3所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：所述環氧樹脂主要參數如下：25℃黏度在5000cps-12000cps之間，環氧當量在240-290之間。
6.一種瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料的制備方法，其特征在于：
8.根據權利要求6所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S2和S3中，高速攪拌使用的設備為高溫機械攪拌釜。
...【技術特征摘要】
1.一種瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：包含以下重量份的組分：4份～8份固化劑、66份～76份環氧樹脂、90份～110份瀝青、1份～3份瀝青基碳纖維。
2.根據權利要求1所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：所述固化劑為用于固化環氧樹脂的甲基納迪克酸酐固化劑、六亞甲基二異氰酸酯固化劑或甲基環己二胺固化劑。
3.根據權利要求1所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：所述環氧樹脂為bpa型環氧樹脂-128。
4.根據權利要求1所述的瀝青基碳纖維環氧瀝青橋面修補材料，其特征在于：所述瀝青為70號基質瀝青、90號基質瀝青或110號基質瀝青。
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