CN103086642A - 一种可放氧快速固化修补材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造材料领域，具体涉及一种受热可放氧且可快速固化的修补材料及其制备方法，以及在快速抢修路面领域中的应用。本发明所述的可放氧快速固化路面修补材料，是由60-95份致密骨料，4-30份热塑性树脂粘结剂，1-10份在加热状态下可以诱发所述热塑性树脂粘结剂快速固化的热引发潜伏固化剂，以及0.5-1份受热可释放氧气的固体氧化剂组成的。所述修补材料在受热状态下可以释放出少量的氧气，可以支持燃物的燃烧放热，以提供修补材料固化所需要的热量，实现快速固化抢修的目的。

Description

一种可放氧快速固化修补材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于铸造材料领域，具体涉及一种受热可放氧且可快速固化的修补材料及其制备方法，以及在快速抢修路面领域中的应用。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，机场跑道数量迅速增加，高等级高速公路大量建设，城市广场及市政公路等混凝土工程的实施，改善了人类的生存质量，促进了国民经济的健康发展。现有的道路中采用混凝土施工路面的较多，不仅质量好而且使用寿命长。但是混凝土路面在使用中其路面损坏后维修比较复杂，需要封闭停用修复，需要动用较大的机械才能将路面刨开重新修筑，同时养护期较长。目前混凝土路面修补常用的修复材料有快速水泥或沥青混凝土或高分子材料等，但都存在着需要长时间封闭路面修整、养护时间长等问题，为道路抢修带来严重影响，尤其是机场路面的抢修就存在更大的问题。

中国专利CN101121812A公开了一种环氧树脂基快速修补材料，该修补材料由砂石、滑石粉、环氧树脂、聚酰胺和稀释剂组成。该快速修补材料可用于桥梁、隧道、道路和房屋等混凝土建筑的修补，施工时仅需要对混凝土表面进行处理，并对带裂缝构件则要作环氧树脂高压灌浆封缝处理即可。该修补材料施工方便、工期较短（3天强度可达60-70MPa）、无需封闭路面且早期强度较高、后期强度适中。但该材料用于修补路面时灌浆后依然依靠自然养护，而且需要养护3天的强度才能达到60-70MPa，还是需要短期封闭抢修，而且以砂石等轻质砂石为骨料，整个修补材料的自密实性能较差，在用于抢修路面时还需要进行填平处理，对于类似机场路面等需要快速抢修的路面修补并不适用。

现有技术中也有一些在路面抢修时通过外设的加热装置对快速修补材料进行加热处理使得抢修时间缩短的手段，但通过外在设备加热的方法一方面需要运输加热设备，同时对于修补材料的全面加热范围也受到限制。因此开发出一种可采用简易方法加热固化的可用于快速修补路面的修补材料及快速固化的修补方法成为该领域亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中用于路面抢修的材料不适用于快速固化的方法，进而导致抢修时间较长的问题，进而提供一种可放氧且可快速固化的修补材料。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种可放氧快速固化修补材料在抢修路面工程领域中的应用。

为解决上述技术问题，本发明所述的可放氧快速固化修补材料，是由如下重量份的组分制备而成的：

致密骨料  60-95份；

热塑性树脂粘结剂  4-30份；

在加热状态下可以诱发所述热塑性树脂粘结剂快速固化的热引发潜伏固化剂  1-10份；

受热可释放氧气的固体氧化剂  0.5-1份。

优选的，所述的可放氧快速固化修补材料，是由如下重量份的组分制备而成的：

致密骨料  85-94份；

热塑性树脂粘结剂  5-10份；

热引发潜伏固化剂  1-5份；

固体氧化剂  0.6-0.8份。

所述固体氧化剂包括高锰酸盐、氯酸盐、以及碱金属硝酸盐或碱土金属的硝酸盐。

所述热塑性树脂粘结剂包括热塑性的酚醛树脂、硼酚醛树脂、有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂或脲醛树脂中的一种或几种。

所述热引发潜伏固化剂包括乌洛托品（正规名称是：1,3,5,7-四氮杂三环[3.3.1.1]癸烷）、双氰胺、酰肼、氯化铵或特种改性固化剂中的一种或几种。

所述致密骨料包括硅砂颗粒、陶砂、陶粒、小钢球或小铁球。

所述致密骨料的比重为1.7-8.9。

所述致密骨料的粒径为20-200目。

本发明还公开了一种制备所述的可放氧快速固化修补材料的方法，包括如下步骤：

（1）将选定重量份数的所述致密骨料加热；

（2）将选定重量份数的所述热塑性树脂粘结剂加热融化，并趁热加入步骤（1）中加热后的致密骨料混合均匀，得到稳定的覆膜材料；

（3）将选定重量份数的所述热引发潜伏固化剂和所述固体氧化剂混合并加水分散均匀；

（4）将步骤（3）中得到的分散液与步骤（2）中得到得覆膜材料相混合，并搅拌均匀，加热将其中的水份全部蒸发；

（5）将步骤（4）中得到得反应物冷却、破碎并过筛，即得。

所述步骤（3）中，添加的水份的量为所述致密骨料重量份的2.5-5%。

所述步骤（1）中，先将所述致密骨料加热至160℃以上至1000℃，然后再降温至90-160℃。

本发明还公开了一种所述的可放氧快速固化修补材料在路面抢修工程领域的应用。

本发明所述的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述的可放氧快速固化修补材料选用主要包括热固性的酚醛树脂、硼酚醛树脂、有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、脲醛树脂等耐高温、强度高的特种高分子树脂作为主要覆膜反应物，制备出的不同粒度的覆膜硅砂复合材料，并在覆膜材料的基础上添加热引发的潜伏性固化剂和受热状态下可释放出氧气的氧化剂添加剂材料，所述修补材料在受热状态下会释放出氧气，可以支持可燃物的燃烧放热，以提供修补材料固化所需要的热量；

2、所述修补材料在受热条件下，包裹在致密骨料表面的潜伏性固化剂会分解出活性中间体，同时包裹在致密骨料表面的热塑性树脂也受热变软、流动，最后潜伏性固化剂释放出得活性物质与树脂会发生化学反应，交联固化，覆膜树脂由原来热塑性线性结构转变为热固性的体型结构，最终覆膜硅砂之间会受热成型，加热50-70min内即可形成高强度路面基材，大大缩短了抢修固化的时间；

3、所述致密骨料为具有一定自重及粒径的硅砂颗粒、陶砂、陶粒、小钢球、或小铁球，可以满足在道路抢修时，对于修复材料自密实性能的要求，同时大颗粒材料也有助于提升固化强度同时节省材料；

4、经过分析筛选，所述热塑性树脂粘结剂与所述热引发潜伏固化剂选用的比例为4-30:1-10，更优的为5-10:1-5，能够保证二者以较佳的比例混合同时引发固化的效果较好，保证固化强度及缩短固化时间，满足路面抢修工程中对抢修时间和抢修强度的要求；

5、致密骨料为惰性材料，与高分子材料的粘结性能较差，本发明所述的工艺先将所述热塑性树脂粘结剂趁热与致密骨料相混合，采用类似于覆膜原理，使得所述修补材料的整体粘结性能较好，再趁热与所述热引发潜伏固化剂混合均匀，也有助于增强所述修补材料的强度；

6、本发明所得的修补材料耐酸碱性能较好，经测试短时间内即可达到较高的抗性强度；

7、所述修补材料加工时，选用先将所述固体氧化剂溶于水分散后再与覆膜基材相混合覆膜的方式，利用液体的降温隔热性能使得整个生产体系温度维持稳定，保证在水分蒸发完全之前，所述固体氧化剂不会发生放氧反应，避免了在制备过程中固体氧化剂分解的危险。

具体实施方式

本发明实施例中所述的酚醛树脂、硼酚醛树脂、及脲醛树脂均可选用现有市场市售的产品即可实现本发明的作用；所述的有机硅改性环氧树脂选用现有市售的665型有机硅环氧树脂；所述酚醛改性环氧树脂选用台湾南亚NOON-638型号树脂，以说明各个实施例的效果。

实施例1

本实施例所述的可放氧快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按照以下方法制备得到的：

（1）将60份粒径为70-140目、比重为1.8-2.0的陶砂骨料加热至150-160℃；

（2）将30份的热塑性酚醛树脂加热融化，并趁热加入所述陶砂骨料中搅拌均匀，得到稳定的覆膜材料；

（3）将1份乌洛托品和0.5份固体高锰酸钾颗粒混合均匀，并添加1.5份水将其分散均匀；

（4）将步骤（3）中得到的均匀分散液趁热与步骤（2）中得到得覆膜材料相混合，并搅拌均匀，加热将其中的水份全部蒸发； 

（5）将步骤（4）中得到的反应物冷却至室温、并破碎至粒径为70-140目，并过筛，即得所需的可放氧快速固化路面修补材料。

本实施例所制备得到的修补材料经仪器检测，在受热状态下有微量氧气释放，而释放的氧气量可以支持熄灭的木炭复燃。同时经测试表明，所述修补材料只需加热60min，其强度即可达到45MPa，完全可达到机场或高速路路面的强度要求。

实施例2

本实施例所述的可放氧快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按照以下方法制备得到的：

（1）将95份粒径为70-140目、比重为1.7-2.5的陶粒骨料加热至700-800℃，并随后自然冷却至90-100℃；

（2）将4份的热塑性硼酚醛树脂加热融化，并趁热加入所述陶粒骨料中并搅拌均匀，得到稳定的覆膜材料；

（3）将10份乌洛托品和1份固体氯酸钾颗粒混合均匀，并添加4份水将其分散均匀；

（4）将步骤（3）中得到的均匀分散液趁热与步骤（2）中得到得覆膜材料相混合，并搅拌均匀，加热将其中的水份全部蒸发；

（5）将步骤（4）中得到的反应物冷却至室温、并破碎至粒径为70-140目，并过筛，即得所需的修补材料。

本实施例所制备得到的修补材料经仪器检测，在受热状态下有微量氧气释放，而释放的氧气量可以支持熄灭的木炭复燃。同时经测试表明，所述修补材料只需加热65min，其强度即可达到48MPa，完全可达到机场或高速路路面的强度要求。

实施例3

本实施例所述的可放氧快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按照以下方法制备得到的：

（1）将85份粒径为20-40目、比重为7.9的小钢球骨料加热至160-200℃，并随后自然冷却至90-100℃；

（2）将10份的热塑性有机硅改性环氧树脂加热融化，并趁热加入所述小钢球骨料中混合均匀，得到稳定的覆膜材料；

（3）将2份氯化铵和0.6份固体硝酸钠颗粒混合均匀，并添加2.5份水将其分散均匀；

（4）将步骤（3）中得到的均匀分散液趁热与步骤（2）中得到得覆膜材料相混合，并搅拌均匀，加热将其中的水份全部蒸发； 

（5）将步骤（4）中得到的反应物冷却至室温、并破碎至粒径为20-40目，并过筛，即得所需的可放氧快速固化路面修补材料。

本实施例所制备得到的修补材料经仪器检测，在受热状态下有微量氧气释放，而释放的氧气量可以支持熄灭的木炭复燃。同时经测试表明，所述修补材料只需加热70min，其强度即可达到60MPa，完全可达到机场或高速路路面的强度要求。

实施例4

本实施例所述的可放氧快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按照以下方法制备得到的：

（1）将94份粒径为20-40目、比重为7.8-8.9的小铁球骨料加热至500-600℃，并随后自然冷却至100-120℃；

（2）将5份的热塑性脲醛树脂加热融化，并趁热加入所述小铁球骨料中并搅拌均匀，得到稳定的覆膜材料；

（3）将5份特种改性固化剂和0.8份固体硝酸镁颗粒混合均匀，并添加4.7份水将其分散均匀；

（4）将步骤（3）中得到的均匀分散液趁热与步骤（2）中得到得覆膜材料相混合，并搅拌均匀，加热将其中的水份全部蒸发； 

（5）将步骤（4）中得到的反应物冷却至室温、并破碎至粒径为20-40目，并过筛，即得所需的可放氧快速固化路面修补材料。

本实施例所制备得到的修补材料经仪器检测，在受热状态下有微量氧气释放，而释放的氧气量可以支持熄灭的木炭复燃。

本实施例还提供了上述可放氧快速固化修补材料在快速抢修受损路面中的应用，即提供了一种燃烧法快速抢修受损路面的方法，包括如下步骤：

（1）将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平整，然后将上述可放氧修补材料填充至破损路面凹陷内整理平整；

（2）向上述整理平整的路面处喷洒酒精并点燃放热，以使所述可放氧修补材料受热固化，经测试表明，所述修补材料只需加热60min，其强度即可达到50MPa，完全可达到机场或高速路路面的强度要求，即可实现破损路面的修补。

实施例5

本实施例所述的可放氧快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按照以下方法制备得到的：

（1）将 90份粒径为100-200目、比重为1.7的硅砂颗粒骨料加热至300-500℃，并随后自然冷却至120-140℃；

（2）将7份的酚醛改性环氧树脂和热塑性酚醛树脂的混合物加热融化，并趁热加入所述硅砂颗粒骨料中并搅拌均匀，得到稳定的覆膜材料，所述酚醛改性环氧树脂和热塑性酚醛树脂的混合比例不限；

（3）将3份双氰胺与丁二酸二酰肼的混合物（二者以质量比3:1的比例混合）和0.7份固体硝酸钙颗粒混合均匀，并添加2.7份水将其分散均匀；

（4）将步骤（3）中得到的均匀分散液趁热与步骤（2）中得到得覆膜材料相混合，并搅拌均匀，加热将其中的水份全部蒸发； 

（5）将步骤（4）中得到的反应物冷却至室温、并破碎至粒径为100-200目，并过筛，即得所需的可放氧快速固化路面修补材料。

本实施例所制备得到的修补材料经仪器测试，在受热状态下有微量氧气释放，而释放的氧气量可以支持熄灭的木炭复燃。

本实施例还提供了上述可放氧快速固化修补材料在快速抢修受损路面中的应用，即提供了一种燃烧法快速抢修受损路面的方法，包括如下步骤：

（1）将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平整，然后将上述可放氧修补材料填充至破损路面凹陷内整理平整；

（2）向上述整理平整的路面处喷洒酒精等易燃液体并点燃放热，以使所述可放氧修补材料受热固化，经测试表明，所述修补材料只需加热50min，其强度即可达到55MPa，完全可达到机场或高速路路面的强度要求，即可实现破损路面的修补。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种可放氧快速固化修补材料，其特征在于，是由如下重量份的组分制备而成的：

致密骨料  60-95份；

热塑性树脂粘结剂  4-30份；

在加热状态下可以诱发所述热塑性树脂粘结剂快速固化的热引发潜伏固化剂  1-10份；

受热可释放氧气的固体氧化剂  0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的可放氧快速固化修补材料，其特征在于，是由如下重量份的组分制备而成的：

致密骨料  85-94份；

热塑性树脂粘结剂  5-10份；

热引发潜伏固化剂  1-5份；

固体氧化剂  0.6-0.8份。

3.根据权利要求1或2所述的可放氧快速固化修补材料，其特征在于：

所述固体氧化剂包括高锰酸盐、氯酸盐、以及碱金属硝酸盐或碱土金属的硝酸盐。

4.根据权利要求1或2所述的可放氧快速固化修补材料，其特征在于：

所述热塑性树脂粘结剂包括热塑性的酚醛树脂、硼酚醛树脂、有机硅改性环氧树脂、酚醛改性环氧树脂或脲醛树脂中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的可放氧快速固化修补材料，其特征在于：

所述热引发潜伏固化剂包括乌洛托品、双氰胺、酰肼、氯化铵或特种改性固化剂中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的可放氧快速固化修补材料，其特征在于：

所述致密骨料包括硅砂颗粒、陶砂、陶粒、小钢球或小铁球。

7.根据权利要求6所述的可放氧快速固化修补材料，其特征在于：

所述致密骨料的比重为1.7-8.9。

8.根据权利要求7所述的可放氧快速固化修补材料，其特征在于：

所述致密骨料的粒径为20-200目。

9.一种制备权利要求1-8任一所述的可放氧快速固化修补材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将选定重量份数的所述致密骨料加热；

（2）将选定重量份数的所述热塑性树脂粘结剂加热融化，并趁热加入步骤（1）中加热后的致密骨料混合均匀，得到稳定的覆膜材料；

（3）将选定重量份数的所述热引发潜伏固化剂和所述固体氧化剂混合并加水分散均匀；

（4）将步骤（3）中得到的分散液与步骤（2）中得到得覆膜材料相混合，并搅拌均匀，加热将其中的水份全部蒸发；

（5）将步骤（4）中得到得反应物冷却、破碎并过筛，即得。

10.根据权利要求9所述的制备可放氧快速固化修补材料的方法，其特征在于：

所述步骤（3）中，添加的水份的量为所述致密骨料重量份的2.5-5%。

11.根据权利要求9或10所述的制备可放氧快速固化修补材料的方法，其特征在于：

所述步骤（1）中，先将所述致密骨料加热至160℃以上至1000℃，然后再降温至90-160℃。

12.一种权利要求1-8任一所述的可放氧快速固化修补材料在路面抢修工程领域的应用。