路面铺装用彩色胶结料及其制备方法 技术领域
本发明属于新型建筑材料，尤其是一种路面铺装用彩色胶结料及其制备方法。
背景技术
彩色路面因为具有丰富的色彩选择、优良的理化性能、亲善的环境协调功能，所以越来越受到人民的青睐与重视，彩色路面胶结料的研究在国内外也得到了长足的发展。在日本昭57-108267中公开了一种彩色铺装材料的配方为碎石∶筛余物∶粗砂∶细砂∶石粉∶氧化铬∶混合粘接剂＝22.0％∶14.9％∶31.5％∶15.8％∶3.5％∶5.0％(质量百分比)，其中混合粘接剂由混合树脂和沥青组成，组分为混合树脂∶沥青＝100∶10-70(份数比)，该配比中沥青含量很少，仅占总含量的1.5％-3％左右，因此影响路面的质量。在日本昭4332620中也公开了一种彩色铺装材料，其配方为蛭石∶砂石∶粒状沥青∶氧化铁＝2-8∶45-80∶6-18∶10-20∶4-20(质量百分比)，该专利产品中沥青含量约占10-20％，该专利中橡胶用量也较多，随着气候的变化，可能引起橡胶老化，致使路面产生龟裂破坏，并且由于混合料油石比太大，致使彩色混合料强度不高，而造价却很贵。在日本昭62-189203专利中由石油树脂和有机高分子聚合物组成，它易着色、颜色种类多，但价格昂贵、原料来源受限制、工艺也较为复杂，难以大批量生产，由于使用的都是聚合物，加热温度为160-170℃，不但耗能，而且不利于施工操作。另外在上个世纪60年代苏联就具备有氧茚树脂或拉芙桑生产的废料作为聚合胶结料形式的彩色塑性混凝土。这种广泛应用的彩色混凝土成分为细碎砂∶石灰岩粉∶赤铅∶氧茚树脂∶锭子油＝58.5∶21.5∶5∶13.3∶1.7(质量百分比)，在实验场地运营三年后使用状况良好，但美中不足的是这种塑性混凝土生产过程太过于复杂，需要用平均分子量5000和软化温度93℃的聚烯烃6.5％与加热到232℃的砂93.5％拌和，混合拌和温度也要达到170℃，十分浪费能源。
国内研究彩色沥青、彩色胶结料技术起步较晚，约源于上世纪80年代末期，相关的专利申请号93107531.9中，公布了一种成分主要包括软化点为80-120℃的石油树脂35-45wt％、360-560℃润滑油精制抽出油40-55wt％、SBS(丁苯热塑性弹性体)8-20wt％的彩色胶结料。在专利申请号01138806.4中也公开了一种彩色沥青及其制备方法，其重量配比为石油脱质沥青90#40-44％、石油树脂120#26-30％、石油树脂90#3-5％、抽出油4-6％、二甲苯2-4％、五氯酚钠盐5-7％、铬2-4％、氧化铁30#3-5％、松香2-4％、氧化钛1-3％、颜料适量，采用减压蒸馏后提出沥青质，进入分流塔分流，然后添加树脂、钛、颜料等进行高温合成。以上两种方法类同于国外相关研究成果，制备过程中都需要多次升温加热，都存在工艺复杂的弊端，而且成型的彩色路面混合料路用性能并没有得到一定的提高。在另外一专利申请02134506.6中公布了一种彩色微表处技术，利用微表处的技术优点与颜料的掺入方式，实现微表处路面的彩色化，但我们通过试验发现这种彩色微表处成型后容易发生松散破坏，同时成型地彩色混合料色泽难于均匀、鲜艳。华东某大学近几年也开发了一种彩色路面铺装方案，即运用高分子无色胶结料的胶结特性，在150℃以上充分与彩色石料拌和而形成彩色路面。这种方式虽然能够实行，但成型后的路面往往颜色不鲜艳，局部一般是颜色不均，影响观赏效果。
综上所述现有彩色路面胶结料存在以下的缺点：①制备过程中都需要加热；②污染环境、浪费能源；③制备工艺复杂；④彩色胶结料胶体结构只能粘接而无进一步的固化反应能力，由此制备的彩色路面路用性能不佳，尤其在耐磨耗性、高低温性以及色彩均匀度方面不能达到应用要求。
发明内容
本发明的任务是提供一种能在常温下拌和及施工、制备简单、无须加热、无烟雾污染、胶结强度高的路面铺装用彩色胶结料，同时还提供这种彩色胶结料的制备方法。
本发明是这样实现的：一种路面铺装用彩色胶结料，其特征在于按如下原料进行重量百分配比：
环氧树脂 57％～78％
液态环氧树脂稀释增韧剂 11％～17％
无机颜料 2％～14％
液态环氧树脂固化剂 8％～15％
本发明所述环氧树脂为环氧值为0.23～0.56的双酚A型环氧树脂或它们的混合物。其主要作用是：①未固化前为线型热塑性树脂，有一定的流动性，作为彩色胶结料的主体结构胶；②它与环氧树脂固化剂发生交联反应后，成为不熔不溶的硬化物。
本发明所述环氧树脂稀释增韧剂是常温液态的邻苯二甲酸二丁脂、邻苯二甲酸二甲脂、邻苯二甲酸二乙脂、邻苯二甲酸二戊脂、邻苯二甲酸二辛脂、磷酸三乙脂、磷酸三丁脂、丙酮、正丁醇、甲苯单独物质或者它们的混合物。其主要作用是：①稀释环氧树脂，降低环氧树脂的粘度，改善环氧树脂的渗透性，使彩色胶结料在常温条件下具有较好的流动性，便于常温拌和、施工；②增强彩色胶结料的韧性，降低其硬化性能，使成型的彩色路面具有一定的柔性。
本发明所指无机颜料是氧化铁、氧化铬、氧化钴、氧化钛单独物质或者它们的混合物。其主要作用是：①赋予彩色胶结料的色彩化；②调整用这种彩色胶结料成型的彩色路面混合料的石料级配。
本发明所述环氧树脂固化剂为液态低粘度、能快速固化、且无色或浅色的环氧树脂固化剂，如593固化剂、烷基醇胺、三甲基乙二胺。其主要作用是：①与环氧树脂进行交联固化反应，使固化后的彩色路面具有较高的强度；②控制彩色路面施工开放交通时间。
本发明的的制备方法是：在常温条件下，将环氧树脂、环氧树脂稀释增韧剂搅拌均匀后，又加入无机颜料充分拌和，制成均匀相组分A；将常温状态下为液态的环氧树脂固化剂装备为组分B；使用时，按A∶B＝4.67∶1～13.7∶1的比例充分搅拌均匀，即得彩色胶结料。在使用时，组分A与组分B的优选配比是A∶B＝7.6∶1～12∶1，将其充分搅拌均匀，制得彩色胶结料。
由于组分A与组分B充分搅拌混合均匀后形成彩色胶结料，这种彩色胶结料的固化成型需要一定的时间，在A、B组分混合后一段时间内彩色胶结料呈流动性良好的液态，有利于与石料的拌和，保证施工时的和易性，此外还可以根据组分B的用量来调整彩色路面混合料固化成型的强度，从而可以控制彩色路面施工开放交通的时间。
组分A、B及彩色胶结料基本性能见表1，彩色胶结料与其他同类产品的比较结果见表2。
表1 各组分及彩色胶结料基本性能 性能 环氧值 颜色 热变形 温度 (℃) 粘度状 态 抗拉 强度 固化条 件 有无烟 雾产生 组分A0.23～0.56彩色-流动态--无组分B-无色-液态--无彩色胶 结料 0.23～0.56 彩色 ＞120 流动态 ≥1.2 常温， 1～7h 无
表2 本发明彩色胶结料性能与同类产品对比
本发明的彩色胶结料与现有技术相比具有如下优点：
1.在常温条件下拌和、施工，胶结料制备工艺简单，无须加热，节省能源，无烟雾污染，耐油酸碱盐腐蚀性能优异。
2.不但具有其他彩色胶结料的粘结特性，而且具备胶结料组成材料产生交联固化反应的优点，所以用该种彩色胶结料成型的彩色路面胶结强度高，彩色路面混合料高低温性能、耐磨耗性能以及使用寿命等路用性能远远优于一般的彩色胶结料。
3.彩色路面施工开放交通时间可根据组分B的用量进行相应调整，从而可以有效控制开放交通时间。
4.色彩均匀分散于彩色胶结料中，所以成型的彩铺混合料色彩种类多、色彩均匀，观赏效果十分显著。
5.由于彩色胶结料的颜色可以调配，所以可以作沥青路面(黑色)以及水泥混凝土路面(灰白色)破坏的常温修补混合料的胶结料。
具体实施方式
实施例1
(一)按下述配比称取原料(千克)：
1.环氧树脂E-44 71
2.邻苯二甲酸二丁脂 15.5
3.氧化铁 3.5
4. 593固化剂 10
(二)制备工艺
1.在常温条件下，将呈液态的环氧树脂稀释增韧剂(邻苯二甲酸二丁脂)放入搅拌锅中；2.在常温条件下，在搅拌锅中加入双酚A型环氧树脂(E-44)，并充分搅拌均匀；3.在常温下，再在搅拌锅内加入无机颜料(氧化铁)，再次充分搅拌均匀，制成A组分，并封装备用。4.在常温条件下，将B组分液态环氧树脂固化剂(593固化剂)装好备用。5.使用时，按A∶B＝9∶1的配比放入搅拌锅中，充分搅拌均匀即得彩色胶结料红色成品。
(三)测试结果
本发明彩色胶结料在固化成型前呈流动性良好的液态，施工和易性特别优越，相关性能指标见表1、表2所示；与石料摊铺1～12h后胶结反应固化成彩色路面用彩色混合料，彩色混合料体系固化过程中不但具有一般重交通道路沥青所具备的粘接性能，而且还具备A组分与B组分发生交联反应的性能，所以成型的路面铺装用彩色混合料综合性能很高，其相关技术性能见表3、表4、表5。
实施例2
(一)按下述配比称取原料(千克)：
1.环氧树脂E-51 65
2.邻苯二甲酸二辛脂 14.9
3.氧化钴 11
4. 593固化剂 9.1
(二)制备工艺
1.在常温条件下，将呈液态的环氧树脂稀释增韧剂(邻苯二甲酸二辛脂)放入搅拌锅中；2.在常温条件下，在搅拌锅中加入双酚A型环氧树脂(E-51)，并充分搅拌均匀；3.在常温下，再在搅拌锅内加入无机颜料(氧化钴)，再次充分搅拌均匀，制成A组分，并封装备用。4.在常温条件下，将B组分液态环氧树脂固化剂(593固化剂)装好备用。5.使用时，按A∶B＝10∶1的配比放入搅拌锅中，充分搅拌均匀即得彩色胶结料蓝色成品。
(三)测试结果
彩色胶结料性能见表1、表2，成型混合料性能见表3、表4、表5。
实施例3
(一)按下述配比称取原料(千克)：
1.环氧树脂E-42 76
2.邻苯二甲酸二丁脂 18
3.氧化铬 4.1
4.三甲基乙二胺固化剂 9
(二)制备工艺
1.在常温条件下，将呈液态的环氧树脂稀释增韧剂(邻苯二甲酸二丁脂)放入搅拌锅中；2.在常温条件下，在搅拌锅中加入双酚A型环氧树脂(E-42)，并充分搅拌均匀；3.在常温下，再在搅拌锅内加入无机颜料(氧化铬)，再次充分搅拌均匀，制成A组分，并封装备用。4.在常温条件下，将B组分液态环氧树脂固化剂(三甲基乙二胺固化剂)装好备用。5.使用时，按A∶B＝9.17∶1的配比加入搅拌锅中，充分搅拌均匀即得彩色胶结料绿色成品。
(三)测试结果
彩色胶结料测试结果见表1、表2，成型混合料性能见表3、表4、表5。
表3 成型混合料高温车辙试验 性能指标 动稳定度(次·mm-1) 60℃ 70℃ 实施例1 几乎无变形 9426 实施例2 12247 8569 实施例3 7021 5012 SMA-13 2998 740 GA-13 1020 576 AC-13 2127 728
表4 成型混合料低温劈裂试验 性能指标 劈裂试验(水平变形，mm) 0℃ -15℃ 实施例1 0.460 0.521 实施例2 0.414 0.470 实施例3 0.325 0.385 AC-13 0.09 0.11
表5 成型混合料水稳定性试验(浸水2d马歇尔) 性能指标 稳定度，KN 残留稳定度，％ 实施例1 69.1 94.2 实施例2 58.4 92.3 实施例3 51.8 90.7 SMA-13 5.5 81