CN103193417A - 一种脲醛基沥青路面快速冷补材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，该材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的3%～7%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的2%～20%的复合改性剂、脲醛树脂质量的8%～12%的固化剂、脲醛树脂质量的2%～6%的增韧剂和脲醛树脂质量的0.5～5倍的砂。本发明的脲醛基沥青路面快速冷补材料造价低廉、原料不依赖于化石能源、来源广泛充足不受限制，施工工艺简单、耗能少、环保性好、耐久性好。该材料可以在室温下1小时快速固化；用于粘结沥青混合料试件，其剪切强度远高于沥青粘结料自身的剪切强度，同时具有甲醛散发量小，耐水性和抗老化性强，强度高、韧性好的特点。
Description
技术领域
本发明属于路面冷补材料技术领域，具体涉及一种脲醛基沥青路面快速冷补材料及其制备方法。
背景技术
随着我国高等级公路的大量建设，沥青路面使用越来越广泛。在长期经受日晒、雨雪、酷热、严寒和冻融，承受频繁交通瞬时动荷载的反复作用下，沥青路面的使用性能下降，出现不同类型和不同程度的病害，影响车辆行驶，降低了路面的使用寿命。
维修养护是修复路面病害，保持路面正常工作和延长路面使用寿命的必要措施。为尽量减少交通阻塞，快速修复技术和材料显得十分重要。国内外沥青路面养护修补技术主要包括：微表处技术、裂缝修补技术、就地热再生技术、雾封层技术等。应该指出的是，目前的这几种修补技术所用修补材料均以沥青为主要粘结修复材料。沥青是依赖于石油等化石能源的原材料，资源有限且随着能源的紧张及石油价格的上涨而价格上涨，造成路面修复成本提高。另外，沥青用于路面修复中一般要加热，使其施工能耗大且施工设备及工艺复杂。因此，提供一种不以沥青为主要粘结材料的生态型沥青路面冷态快速修补材料具有重要实用意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种造价低廉、原料不依赖于化石能源、来源广泛充足不受限制，施工工艺简单、耗能少、环保性好、耐久性好的脲醛基沥青路面快速冷补材料。该材料可以在室温下1小时快速固化；用于粘结沥青混合料试件，其剪切强度远高于沥青粘结料自身的剪切强度，同时具有甲醛散发量小，耐水性和抗老化性强，强度高、韧性好的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，其特征在于，该材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的3%～7%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的2%～20%的复合改性剂、脲醛树脂质量的8%～12%的固化剂、脲醛树脂质量的2%～6%的增韧剂和脲醛树脂质量的0.5～5倍的砂；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.4～2.0的脲醛树脂；所述甲醛吸收剂为吸附尿素的海泡石粉；所述复合改性剂由三聚氰胺、聚乙烯醇和有机硅烷按照1～10∶1～10∶0.1～0.5的质量比混合均匀制成；所述固化剂由质量浓度为15%的氯化铵与3mol/L的盐酸按8～12∶1的体积比混合均匀制成；所述增韧剂为经过化学劈分处理的水镁石纤维。
上述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，该材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的4%～6%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的5%～15%的复合改性剂、脲醛树脂质量的9%～11%的固化剂、脲醛树脂质量的2%～4%的增韧剂和脲醛树脂质量的2～4倍的砂；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.5～1.9的脲醛树脂。
上述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，该材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的5%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的10%的复合改性剂、脲醛树脂质量的10%的固化剂、脲醛树脂质量的3%的增韧剂和脲醛树脂质量的3倍的砂；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.8的脲醛树脂。
上述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，所述吸附尿素的海泡石粉是由尿素、水和天然海泡石粉按1∶2～4∶0.5～1.5的质量比混合均匀后干燥制成。
上述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，所述经过化学劈分处理的水镁石纤维的制备方法为：将阴离子表面活性剂与无水乙醇按1∶1.5～2.5的质量比混合均匀，然后加入水镁石纤维，用超声波处理10min～30min后干燥，得到经过化学劈分处理的水镁石纤维，其中阴离子表面活性剂的用量为水镁石纤维重量的10%～25%。
上述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐、磺化琥珀酸二辛酯钠盐、十二烷基硫酸盐或月桂酸酯磺酸盐。
另外，本发明还提供了一种制备上述脲醛基沥青路面快速冷补材料的方法，其特征在于，该方法为：向脲醛树脂中加入复合改性剂和甲醛吸收剂，搅拌均匀后得到改性脲醛树脂；向砂中加入固化剂搅拌均匀，然后加入增韧剂搅拌均匀，接着加入所述改性脲醛树脂，搅拌均匀后得到脲醛基沥青路面快速冷补材料。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的脲醛基沥青路面快速冷补材料是一种造价低廉、原料不依赖于化石能源、来源广泛充足不受限制，施工工艺简单、耗能少、环保性好、耐久性好的新型沥青路面修补材料。
2、本发明的脲醛基沥青路面快速冷补材料可以在室温下1小时快速固化；用于粘结沥青混合料试件，其剪切强度远高于沥青粘结料自身的剪切强度，同时具有甲醛散发量小，耐水性和抗老化性强，强度高、韧性好的特点。
下面通过实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的5%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的10%的复合改性剂、脲醛树脂质量的10%的固化剂、脲醛树脂质量的3%的增韧剂和脲醛树脂质量的3倍的砂（普通河砂）；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.8的脲醛树脂；所述甲醛吸收剂是由尿素、水和天然海泡石粉按1∶3∶1的质量比混合均匀后干燥制成；所述复合改性剂由三聚氰胺、聚乙烯醇和KH570硅烷按照5∶5∶0.2的质量比混合均匀制成；所述固化剂由质量浓度为15%的氯化铵与3mol/L的盐酸按10∶1的体积比混合均匀制成；所述增韧剂为经过化学劈分处理的水镁石纤维，其制备方法为：将磺化琥珀酸二辛酯钠盐（顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠）与无水乙醇按1∶2的质量比混合均匀，然后加入水镁石纤维，用超声波处理30min后干燥，得到经过化学劈分处理的水镁石纤维，其中阴离子表面活性剂的用量为水镁石纤维重量的20%。
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料的制备方法为：向脲醛树脂中加入复合改性剂和甲醛吸收剂，搅拌均匀后得到改性脲醛树脂；向砂中加入固化剂搅拌均匀，然后加入增韧剂搅拌均匀，接着加入所述改性脲醛树脂，搅拌均匀后得到脲醛基沥青路面快速冷补材料。
实施例2
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的7%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的20%的复合改性剂、脲醛树脂质量的8%的固化剂、脲醛树脂质量的6%的增韧剂和脲醛树脂质量的0.5倍的砂（普通河砂）；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶2.0的脲醛树脂；所述甲醛吸收剂是由尿素、水和天然海泡石粉按1∶4∶1.5的质量比混合均匀后干燥制成；所述复合改性剂由三聚氰胺、聚乙烯醇和KH560硅烷按照10∶10∶0.5的质量比混合均匀制成；所述固化剂由质量浓度为15%的氯化铵与3mol/L的盐酸按12∶1的体积比混合均匀制成；所述增韧剂为经过化学劈分处理的水镁石纤维，其制备方法为：将十二烷基苯磺酸钠与无水乙醇按1∶2.5的质量比混合均匀，然后加入水镁石纤维，用超声波处理20min后干燥，得到经过化学劈分处理的水镁石纤维，其中阴离子表面活性剂的用量为水镁石纤维重量的25%。
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料的制备方法为：向脲醛树脂中加入复合改性剂和甲醛吸收剂，搅拌均匀后得到改性脲醛树脂；向砂中加入固化剂搅拌均匀，然后加入增韧剂搅拌均匀，接着加入所述改性脲醛树脂，搅拌均匀后得到脲醛基沥青路面快速冷补材料。
实施例3
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的3%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的2%的复合改性剂、脲醛树脂质量的12%的固化剂、脲醛树脂质量的2%的增韧剂和脲醛树脂质量的5倍的砂（普通河砂）；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.4的脲醛树脂；所述甲醛吸收剂是由尿素、水和天然海泡石粉按1∶2∶0.5的质量比混合均匀后干燥制成；所述复合改性剂由三聚氰胺、聚乙烯醇和KH550硅烷按照1∶1∶0.1的质量比混合均匀制成；所述固化剂由质量浓度为15%的氯化铵与3mol/L的盐酸按8∶1的体积比混合均匀制成；所述增韧剂为经过化学劈分处理的水镁石纤维，其制备方法为：将十二烷基硫酸钠与无水乙醇按1∶1.5的质量比混合均匀，然后加入水镁石纤维，用超声波处理10min后干燥，得到经过化学劈分处理的水镁石纤维，其中阴离子表面活性剂的用量为水镁石纤维重量的10%。
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料的制备方法为：向脲醛树脂中加入复合改性剂和甲醛吸收剂，搅拌均匀后得到改性脲醛树脂；向砂中加入固化剂搅拌均匀，然后加入增韧剂搅拌均匀，接着加入所述改性脲醛树脂，搅拌均匀后得到脲醛基沥青路面快速冷补材料。
实施例4
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的4%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的15%的复合改性剂、脲醛树脂质量的9%的固化剂、脲醛树脂质量的4%的增韧剂和脲醛树脂质量的4倍的砂（普通河砂）；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.9的脲醛树脂；所述甲醛吸收剂是由尿素、水和天然海泡石粉按1∶3∶1的质量比混合均匀后干燥制成；所述复合改性剂由三聚氰胺、聚乙烯醇和KH570硅烷按照5∶5∶0.4的质量比混合均匀制成；所述固化剂由质量浓度为15%的氯化铵与3mol/L的盐酸按10∶1的体积比混合均匀制成；所述增韧剂为经过化学劈分处理的水镁石纤维，其制备方法为：将月桂酸甲酯磺酸钠与无水乙醇按1∶1.8的质量比混合均匀，然后加入水镁石纤维，用超声波处理30min后干燥，得到经过化学劈分处理的水镁石纤维，其中阴离子表面活性剂的用量为水镁石纤维重量的15%。
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料的制备方法为：向脲醛树脂中加入复合改性剂和甲醛吸收剂，搅拌均匀后得到改性脲醛树脂；向砂中加入固化剂搅拌均匀，然后加入增韧剂搅拌均匀，接着加入所述改性脲醛树脂，搅拌均匀后得到脲醛基沥青路面快速冷补材料。
实施例5
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的6%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的5%的复合改性剂、脲醛树脂质量的11%的固化剂、脲醛树脂质量的2%的增韧剂和脲醛树脂质量的2倍的砂（普通河砂）；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.5的脲醛树脂；所述甲醛吸收剂是由尿素、水和天然海泡石粉按1∶2∶1.5的质量比混合均匀后干燥制成；所述复合改性剂由三聚氰胺、聚乙烯醇和KH570硅烷按照3∶7∶0.3的质量比混合均匀制成；所述固化剂由质量浓度为15%的氯化铵与3mol/L的盐酸按12∶1的体积比混合均匀制成；所述增韧剂为经过化学劈分处理的水镁石纤维，其制备方法为：将磺化琥珀酸二辛酯钠盐（顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠）与无水乙醇按1∶2.5的质量比混合均匀，然后加入水镁石纤维，用超声波处理30min后干燥，得到经过化学劈分处理的水镁石纤维，其中阴离子表面活性剂的用量为水镁石纤维重量的20%。
本实施例的脲醛基沥青路面快速冷补材料的制备方法为：向脲醛树脂中加入复合改性剂和甲醛吸收剂，搅拌均匀后得到改性脲醛树脂；向砂中加入固化剂搅拌均匀，然后加入增韧剂搅拌均匀，接着加入所述改性脲醛树脂，搅拌均匀后得到脲醛基沥青路面快速冷补材料。
对比例
采用实施例1的配比，不加甲醛吸收剂、复合改性剂和增韧剂，制备得到普通脲醛树脂粘结材料。
分别采用实施例1至实施例5的脲醛基沥青路面快速冷补材料以及对比例的普通脲醛树脂粘结材料对沥青试样进行粘结，得到粘结试件，将固化1小时的粘结试件放入60℃热水中浸泡3小时，以抗剪强度损失率比较其耐水性；分别采用实施例1至实施例5的脲醛基沥青路面快速冷补材料以及对比例的普通脲醛树脂粘结材料进行浇注，得到砂浆试件，分别测试砂浆试件的抗压强度和抗折强度，以压/折强度比对比其韧性。将砂浆试件在100℃下加热10分钟比较其耐热老化性（耐温性），以干燥器法测砂浆试件的甲醛释放量。结果见表1。
表1本发明脲醛基沥青路面快速冷补材料与普通脲醛树脂粘结材料制成的粘结试件以及砂浆试件的性能对比
从表1的试验结果对比中可以明显看出，本发明的冷补材料具有较低的甲醛释放量，较高的强度和韧性，以及较好的耐水性和抗老化性。
分别采用实施例1至实施例5的脲醛基沥青路面冷补材料以及普通沥青热粘结沥青试样，对粘结后的沥青试样进行结构层材料剪切仪试验，结果见表2。
表2粘结后的沥青试样剪切强度对比结果
从表2可以看出，本发明的脲醛基沥青路面冷补材料具有较高的粘结强度，其粘结强度随时间的延长而增长，且远高于沥青自身的粘结强度，完全可以满足沥青路面快速冷补的强度要求。
本发明采用脲醛树脂为基体，脲醛树脂是一种以尿素和甲醛为主要原料制成的合成树脂，而尿素和甲醛则可以最终通过空气、水、木材、二氧化碳等原料合成。因此，其原料可以不依赖于化石能源、来源广泛、充足且不受限制。脲醛树脂价格低廉，可以室温固化，应用方便，且具有较高的粘结强度。作为一种热固性树脂，脲醛树脂基复合材料的强度和硬度小于水泥混凝土，但高于沥青混合料，其承载应变则大于水泥混凝土而小于沥青混合料。因此，是一种介于刚性和柔性材料之间的材料。
但是，若将普通脲醛树脂用作路面修补材料，则由于脲醛树脂存在易散发甲醛气体、耐水性差、易老化及固化后脆性大等缺点，影响其应用效果。本发明通过添加甲醛吸收剂，减少了脲醛基沥青路面冷补材料在储运、路面修补施工及路面正常使用中可能出现的甲醛气体散发，以保护环境；通过添加适当配比的复合改性剂改善了脲醛树脂的耐水性、抗老化以及脲醛树脂与集料、沥青间的粘结性。
另外，由于路面主要工作在弯曲、冲击、振动等载荷的作用下，对路面修补材料的力学性能评价上，主要指标是粘结强度、剪切强度和抗弯折强度，路面材料的韧性可以用材料的抗压强度与抗弯折强度之比（压折强度比）来表示。压折强度比越小，则材料韧性越好。普通脲醛树脂固化后具有较高的抗压强度，但抗弯折强度较低，脆性较大，容易在弯曲载荷中断裂。本发明通过添加适当配比的经过化学劈分处理的水镁石纤维作为增韧剂，克服了脲醛树脂的脆性，提高了脲醛基沥青路面快速冷补材料的韧性和抗冲击能力，有利于延长修补路面的使用寿命。
因此，本发明的冷补材料比普通脲醛树脂用作路面修补材料具有更好的使用性能。另外，与常用的路面修补用沥青粘结填缝材料相比，本发明的冷补材料用于路面裂缝修补时不需加热，不仅方便快捷，节约能源，而且不存在热沥青气体对环境的污染问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，其特征在于，该材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的3%～7%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的2%～20%的复合改性剂、脲醛树脂质量的8%～12%的固化剂、脲醛树脂质量的2%～6%的增韧剂和脲醛树脂质量的0.5～5倍的砂；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.4～2.0的脲醛树脂；所述甲醛吸收剂为吸附尿素的海泡石粉；所述复合改性剂由三聚氰胺、聚乙烯醇和有机硅烷按照1～10∶1～10∶0.1～0.5的质量比混合均匀制成；所述固化剂由质量浓度为15%的氯化铵与3mol/L的盐酸按8～12∶1的体积比混合均匀制成；所述增韧剂为经过化学劈分处理的水镁石纤维。
2.根据权利要求1所述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，其特征在于，该材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的4%～6%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的5%～15%的复合改性剂、脲醛树脂质量的9%～11%的固化剂、脲醛树脂质量的2%～4%的增韧剂和脲醛树脂质量的2～4倍的砂；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.5～1.9的脲醛树脂。
3.根据权利要求2所述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，其特征在于，该材料以脲醛树脂为基体，添加脲醛树脂质量的5%的甲醛吸收剂、脲醛树脂质量的10%的复合改性剂、脲醛树脂质量的10%的固化剂、脲醛树脂质量的3%的增韧剂和脲醛树脂质量的3倍的砂；所述脲醛树脂为尿素与甲醛摩尔比为1∶1.8的脲醛树脂。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，其特征在于，所述吸附尿素的海泡石粉是由尿素、水和天然海泡石粉按1∶2～4∶0.5～1.5的质量比混合均匀后干燥制成。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，其特征在于，所述经过化学劈分处理的水镁石纤维的制备方法为：将阴离子表面活性剂与无水乙醇按1∶1.5～2.5的质量比混合均匀，然后加入水镁石纤维，用超声波处理10min～30min后干燥，得到经过化学劈分处理的水镁石纤维，其中阴离子表面活性剂的用量为水镁石纤维重量的10%～25%。
6.根据权利要求5所述的一种脲醛基沥青路面快速冷补材料，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐、磺化琥珀酸二辛酯钠盐、十二烷基硫酸盐或月桂酸酯磺酸盐。
7.一种制备如权利要求1、2或3所述脲醛基沥青路面快速冷补材料的方法，其特征在于，该方法为：向脲醛树脂中加入复合改性剂和甲醛吸收剂，搅拌均匀后得到改性脲醛树脂；向砂中加入固化剂搅拌均匀，然后加入增韧剂搅拌均匀，接着加入所述改性脲醛树脂，搅拌均匀后得到脲醛基沥青路面快速冷补材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150107 Termination date: 20160424 |