【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路工程，尤其是涉及一种沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料及其制备方法。
技术介绍
1、环氧沥青既不是环氧树脂，也不是沥青，而是一种通过精确组分和相态设计，经化学反应形成的多组分互穿网络三维立体结构热固性材料，兼具环氧树脂和沥青两种材料的优点，是一种具有高强度、高粘接力、高柔韧性的新型路面防水、铺装的复合材料。桥面铺装是当前跨江跨河大桥桥面主要铺装结构形式，其直接与服役对象相接触，承担了主要的行车荷载、气候变化等环境效应，因此，高耐久的桥面铺装是保证跨江跨河大桥质量的关键。在桥面铺装中，其铺装材料是最重要的组成部分，而环氧沥青因其较高的强度、良好的温度稳定性、优越的耐水损害能力、抗疲劳性以及耐油腐蚀性能等特点，成为当前主要的桥面铺装材料。
2、现阶段，环氧沥青使用性能优良，占比最高，但工艺相对苛刻，施工质量控制严格。由于使用条件相对恶劣，如重载、高温和多雨等极端荷载和气候条件，尤其是超载情况较为严重，桥面铺装使用寿命相对较短，往往使用几年就开始出现裂缝病害，并逐渐发展至坑槽。坑槽病害若得不到及时和有效的处治，将引起铺装出现大面积的病害。并且，与传统热塑性沥青材料不同，环氧沥青铺装属于热固性材料，且需要长期的养生，因此修复技术尤为困难。在此背景下，桥面铺装病害及其维修养护技术逐渐成为桥面沥青铺装研究的一个重点。目前，我国有较多桥面铺装需要维修及养护，同时还有一些桥梁正在建设，桥面铺装技术逐渐成为我国道路建设中一项急需解决的技术难题。
技术实现思路
1、专利技术
2、本专利技术的目的是在于提供一种沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料及其制备方法，保留普通环氧沥青材料具有的优异的低温变形特性、粘结性强和抗滑性好等优势的同时，降低环氧沥青材料的固化时间且提高修补后桥面铺装材料服役年限和抗拉折性，使在工程应用时能够兼具多重功能。
3、技术方案
4、。一种沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，包含以下重量份的组分：4份～8份固化剂、66份～76份环氧树脂、90份～110份沥青、1份～3份沥青基碳纤维。进一步的，所述固化剂为用于固化环氧树脂的甲基纳迪克酸酐固化剂、六亚甲基二异氰酸酯固化剂或甲基环己二胺固化剂。
5、进一步的，所述环氧树脂为bpa型环氧树脂-128。
6、进一步的，所述沥青为70号基质沥青、90号基质沥青或110号基质沥青。
7、进一步的，所述环氧树脂主要参数如下：25℃黏度在5000cps-12000cps之间，环氧当量在240-290之间。
8、一种沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料的制备方法，包括以下步骤：
9、s1、将环氧树脂在80℃-90℃下预热40min-80min备用，沥青在110℃-130℃固化温度下预热2.5h-3.5h备用；
10、s2、将环氧树脂与固化剂在80℃-100℃下高速搅拌混合3min-5min，得到复配环氧树脂；
11、s3、将复配环氧树脂和已完成预热的沥青在110℃-130℃固化温度下低速搅拌混合15min-25min，即得环氧树脂沥青胶结料；
12、s4、将沥青基碳纤维通过管式炉进行低温碳化处理，开始从室温开始升温速度5-9℃/min，第一阶段温度为300℃-500℃持续1h-1.5h，之后6-10℃/min逐步升温至第二阶段，第二阶段温度为700℃-900℃持续2h-2.5h，最后在25min-40min内逐步降温至第三阶段，第三阶段温度为300℃-500℃持续1h-1.5h；
13、s5、将网带炉的炉温升至750℃-850℃，通入甲醇至网带炉内，流量计流量调节到2l/min-4l/min，将低温碳化完成的沥青基碳纤维置于网带炉进行氧化处理80min-100min；
14、s6、将氧化完成的沥青基碳纤维，取出后立刻用电加热反应釜进行高温碳化处理，以2200℃-2600℃持续20min-40min；
15、s7、将氧化完成的沥青基碳纤维放置至室温，将环氧树脂沥青胶结料在90℃-100℃下，均匀加入沥青基碳纤维低速搅拌10min-15min，得到沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料。
16、进一步的，所述高速搅拌的速率为400r/min-600r/min，所述低速搅拌的速率为100r/min-200r/min。
17、进一步的，所述步骤s2和s3中，高速搅拌使用的设备为高温机械搅拌釜。
18、优点及效果
19、(1)本专利技术的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料及其制备方法，环氧树脂沥青胶结料中，环氧树脂与沥青具有良好的相容性，不发生离析，掺入沥青基碳纤维后，相容性依旧很好；
20、(2)本专利技术的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料及其制备方法，在环氧树脂沥青胶结料中引入沥青基碳纤维，利用的沥青基碳纤维高长径比、高韧度，掺入到环氧树脂中可使孔隙率和矿料间隙率发挥的桥连作用，能够贯穿环氧树脂内部孔隙(vma)不断增大；马歇尔稳定性取决于纤维的增强程度和纤维的分散性，其流动性有增加的趋势，当胶结料内沥青基碳纤维分散得较为均匀时，在一定程度内，随着纤维掺量越大，胶结料的稳定性明显提高，从而显著改善环氧树脂的耐久性；
21、(3)本专利技术的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料及其制备方法，低温碳化分为三个阶段，第一阶段(300℃-500℃)在氮气中对沥青基纤维进行热牵伸，促进分子内环化，抑制分子间交联，形成刚性耐热的梯型分子，抑制分子的解取向，大大提高了沥青基碳纤维的力学性质；第二阶段(700℃-900℃)在空气中对纤维进行热处理，使分子发生进一步的环化反应和氧化交联反应，得到含氧的、耐热性更好的、具有复合稠环芳烃结构的梯型分子；第三阶段(300℃-500℃)在氮气中低温碳化，提高了后续氧化过程的反应活性，降低了氧化反应活化能，可以使氧化反应在更低的温度下进行；应力的发展分为“增大-衰减-再增大”三个阶段，一般在碳化(600℃)后纤维拉伸硬度可达到200mpa～300mpa，实现后续的连续牵伸高温碳化处理；
22、(4)本专利技术的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料及其制备方法，将低温碳化完成后的沥青基碳纤维置于网带炉在氧化气氛中进行氧化处理，步骤中沥青分子上的甲基、亚甲基等官能团与氧反应形成羰基、羧基等含氧化学键，完成纤维热塑性向热固性的转变，保持纤维在低温碳化过程中形成的轴向取向和径向组织；氧化过程结束后，提高了氧化纤维中梯型分子的取向度和环化度；提高了氧化纤维在碳化过程中的碳收率；提高了碳纤维的微晶取向度，减小了碳纤维的石墨层片间距和微孔隙率，从而提高了碳纤维的拉伸强度和模量；
23、(5)本专利技术的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料及其制备方法，由于沥青基碳纤维是一种缺陷控制材料，其力学性能受控于微晶非取向与错位、孔隙、皮芯、表面损伤等结构缺陷，高温碳化处理指在惰性气体氛围保护下在2200℃～2600℃高温下的处理，随着热处理温度的提高，沥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：包含以下重量份的组分：4份～8份固化剂、66份～76份环氧树脂、90份～110份沥青、1份～3份沥青基碳纤维。
2.根据权利要求1所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：所述固化剂为用于固化环氧树脂的甲基纳迪克酸酐固化剂、六亚甲基二异氰酸酯固化剂或甲基环己二胺固化剂。
3.根据权利要求1所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：所述环氧树脂为BPA型环氧树脂-128。
4.根据权利要求1所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：所述沥青为70号基质沥青、90号基质沥青或110号基质沥青。
5.根据权利要求1或3所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：所述环氧树脂主要参数如下：25℃黏度在5000cps-12000cps之间，环氧当量在240-290之间。
6.一种沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，高速搅拌使用的设备为高温机械搅拌釜。
...【技术特征摘要】
1.一种沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：包含以下重量份的组分：4份～8份固化剂、66份～76份环氧树脂、90份～110份沥青、1份～3份沥青基碳纤维。
2.根据权利要求1所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：所述固化剂为用于固化环氧树脂的甲基纳迪克酸酐固化剂、六亚甲基二异氰酸酯固化剂或甲基环己二胺固化剂。
3.根据权利要求1所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：所述环氧树脂为bpa型环氧树脂-128。
4.根据权利要求1所述的沥青基碳纤维环氧沥青桥面修补材料，其特征在于：所述沥青为70号基质沥青、90号基质沥青或110号基质沥青。
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