CN103964747A - 一种耐候快干路面破损修补材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐候快干路面破损修补材料，包括以下质量份原料：环氧树脂100质量份、活性稀释剂5~20质量份、填料10-40质量份、固化剂40～90质量份、受阻胺光稳定剂0.5～1.5质量份和骨料，所述骨料的质量与A和B两组组分的质量总和之比为2:1~10:1。本发明还公开了该修补材料的制备方法。该修补材料常温固化、耐候性好、固化快、界面粘接性能突出、适用范围广、施工操作简便、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属路面修补领域，具体涉及一种耐候快干路面破损修补材料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国的道路交通建设取得了令人瞩目的成就，公路通车里程达到420万公里，其中高速公路9.6万公里，居世界第二。现有道路中主要采用混凝土路面，其质量较好使用寿命较长。但混凝土路面在使用中容易出现开裂、坑槽等病害，影响通行安全和舒适性，甚至会造成严重经济损失。因此应及时对出现的破损病害进行修补。传统的路面修补材料有普通水泥混凝土或沥青混凝土，存在着需对破损面开凿至较大面积方能进行修补、强度低、界面粘接薄弱、修复养护时间较长以及耐久性差等缺点。快干水泥的出现改进了普通水泥养护期长的缺点，但界面粘接薄弱、需较大面积开凿原路面等缺陷仍然存在，耐久性也未见明显提高。采用有机材料如环氧树脂对无机修补材料进行改性可有效提高界面粘接性能。中国专利CN200310106597.X中公开了一种用环氧树脂、固化剂以、酸酐及羧酸进行改性的环氧沥青材料。中国专利申请CN102086112A公开了一种水泥环氧改性水泥混凝土修补材料。但是，环氧改性沥青或水泥修补材料存在着制备工艺较复杂、拌和中要求高温及精确控温、后期固化偏慢、开放交通时间较长等缺点，且环氧树脂等有机材料易老化。
针对上述问题，中国专利申请CN102584109A公开了一种环氧树脂混凝土修补材料，采用微波固化方式可以在几分钟内达到很高的强度，但未添加抗老化剂，因此耐候性能并不理想，且操作较繁琐需专用加热设备才能实现快速固化。中国专利CN101497510公开了一种常温固化的改性环氧树脂混凝土材料，在配方中添加了炭黑、紫外光吸收剂两种光稳定剂，提高了材料的耐光老化性能，但对于影响材料使用耐久性的其它老化因素诸如热、水（湿）等未予考虑，且固化仍偏慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常温固化、耐候性好、固化快、界面粘接性能突出、适用范围广、施工操作简便、使用寿命长的耐候快干路面破损修补材料。
本发明的目的可以通过以技术方案来实现：一种耐候快干路面破损修补材料，包括以下质量份原料：
A组分：环氧树脂 100质量份；
活性稀释剂 5~20质量份；
填料 10~40质量份；
B组分：固化剂 40～90质量份；
受阻胺光稳定剂 0.5～1.5质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为2:1~10:1。
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，如环氧树脂E51。
所述的活性稀释剂为脂环族环氧树脂，优选环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯（YDH184）。YDH184不仅可以起到稀释的作用，而且由于其本身热稳定性好及耐紫外线好可改善修补材料的耐候性，其分子式如下。
所述的填料为活性硅微粉。活性硅微粉可以起到屏蔽紫外线、提高耐热性及降低成本作用，并且由于表面经活化处理，对材料的力学性能没有不良影响。
所述的固化剂为改性酚醛胺固化剂。
所述的受阻胺光稳定剂（HAS）为聚-{[6-[(1,1,3,3,-四甲基丁基)-亚氨基]- 1,3,5,-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6,-四甲 基哌啶基)-次氨基-六亚甲基-[4-(2,2,6,6 -四甲基哌啶基)-次氨基]}（GW-944），其分子结构如下：
所述的骨料为石场尾料或钢渣，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm 15~25%
粒径1.18mm-2.36mm 45~65%
粒径2.36mm-5.00mm 20~35%。
本发明的耐候快干路面破损修补材料的制备方法为：将环氧树脂、活性稀释剂、填料、固化剂、光稳定剂依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即可得耐候快干路面破损修补材料。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）耐候性好：以脂环族环氧树脂为活性稀释剂，脂环族环氧树脂有优良的耐老化性能，再辅以受阻胺光稳定剂，有效提高了环氧树脂抵抗光照、温度、雨水等综合破坏的能力。
（2）固化后强度高：本发明提供的修补材料以粘结强度高的环氧树脂为胶粘剂，以经过优化级配的钢渣或碎石为骨料，因此混合料固化后物理机械性能优异，抗压强度可达水泥混凝土的2-3倍，界面粘结强度更是远远优于水泥混凝土。
（3）施工简便、养护期短：在改性酚醛胺固化剂的作用下，环氧树脂无需加热，在常温下即可实现快速固化且早期强度高，可在2~5小时内达到放行交通的强度，可满足交通流量大的城市道路或高速公路对破损路面快速修复的需求。
（4）对坑洞深度及壁面、底面平整性无特殊要求：对侧面或底面不平整的坑洞无须凿平处理，将其表面清理干净后即可修补，且混合料粘结强度及本身强度较高，可实现坑洞深度在1cm以下的超薄修补。
（5）适用面广：环氧树脂对于水泥混凝土基面、钢桥面、沥青混凝土基面、石材等均具有良好的粘结能力，因此本发明提供的修补材料界面粘接性能突出、路用性能优良，可用于小面积的水泥、沥青混凝土路面、钢桥面铺装层及伸缩缝等路段破损的快速修补。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明并不因此而受限于所述实施例范围中。
以下实施例中，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，如环氧树脂E51。
活性稀释剂为脂环族环氧树脂，优选环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯（YDH184）。YDH184不仅可以起到稀释的作用，而且由于其本身热稳定性好及耐紫外线好可改善修补材料的耐候性，其分子式如下：
填料为活性硅微粉。活性硅微粉可以起到屏蔽紫外线、提高耐热性及降低成本作用，并且由于表面经活化处理，对材料的力学性能没有不良影响。
固化剂为改性酚醛胺固化剂。
受阻胺光稳定剂（HAS）为聚-{[6-[(1,1,3,3,-四甲基丁基)-亚氨基]- 1,3,5,-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6,-四甲 基哌啶基)-次氨基-六亚甲基-[4-(2,2,6,6 -四甲基哌啶基)-次氨基]}（GW-944），其分子结构如下：
实施例1
耐候快干路面破损修补材料，由以下组分制得：
A组分：环氧树脂E51 100质量份；
YDH184 15质量份；
活性硅微粉 15质量份；
B组分：改性酚醛胺固化剂 50质量份；
GW-944 1质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为4:1。
骨料为石场尾料，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm颗粒 15%
粒径1.18mm-2.36mm颗粒 55%
粒径2.36mm-5.00mm颗粒 30%。
将环氧树脂E51、活性稀释剂YDH184、活性硅微粉、改性酚醛胺固化剂、受阻胺光稳定剂GW-944依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即可得耐候快速路面破损修补材料。
实施例2
耐候快干路面破损修补材料，由以下组分制得：
A组分：环氧树脂E51 100质量份；
YDH184 15质量份；
活性硅微粉 20质量份；
B组分：改性酚醛胺固化剂 70质量份；
GW-944 1质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为5:1。
骨料为石场尾料，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm颗粒 20%
粒径1.18mm-2.36mm颗粒 55%
粒径2.36mm-5.00mm颗粒 25%。
将环氧树脂E51、活性稀释剂YDH184、活性硅微粉、改性酚醛胺固化剂、受阻胺光稳定剂GW-944依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即可得耐候快速路面破损修补材料。
实施例3
耐候快干路面破损修补材料，由以下组分制得：
A组分：环氧树脂E51 100质量份；
YDH184 15质量份；
活性硅微粉 30质量份；
B组分：改性酚醛胺固化剂 70质量份；
GW-944 1质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为7:1。
骨料为钢渣，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm颗粒 20%
粒径1.18mm-2.36mm颗粒 55%
粒径2.36mm-5.00mm颗粒 25%。
将环氧树脂E51、活性稀释剂YDH184、活性硅微粉、改性酚醛胺固化剂、受阻胺光稳定剂GW-944依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即可得耐候快速路面破损修补材料。
实施例4
耐候快干路面破损修补材料，由以下组分制得：
A组分：环氧树脂E51 100质量份；
YDH184 20质量份；
活性硅微粉 40质量份；
B组分：改性酚醛胺固化剂 70质量份；
GW-944 1质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为9:1。
骨料为石场尾料颗粒，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm颗粒 20%
粒径1.18mm-2.36mm颗粒 55%
粒径2.36mm-5.00mm颗粒 25%。
将环氧树脂E51、活性稀释剂YDH184、活性硅微粉、改性酚醛胺固化剂、受阻胺光稳定剂GW-944依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即可得耐候快速路面破损修补材料。
实施例5
耐候快干路面破损修补材料，由以下组分制得：
A组分：环氧树脂E51 100质量份；
YDH184 20质量份；
活性硅微粉 40质量份；
B组分：改性酚醛胺固化剂 80质量份；
GW-944 1质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为7:1。
骨料为石场尾料颗粒，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm颗粒 25%
粒径1.18mm-2.36mm颗粒 45%
粒径2.36mm-5.00mm颗粒 30%。
将环氧树脂E51、活性稀释剂YDH184、活性硅微粉、改性酚醛胺固化剂、受阻胺光稳定剂GW-944依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即可得耐候快速路面破损修补材料。
实施例6
耐候快干路面破损修补材料，由以下组分制得：
A组分：环氧树脂E51 100质量份；
YDH184 20质量份；
活性硅微粉 40质量份；
B组分：改性酚醛胺固化剂 90质量份；
GW-944 1质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为7:1。
骨料为石场尾料颗粒，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm颗粒 25%
粒径1.18mm-2.36mm颗粒 45%
粒径2.36mm-5.00mm颗粒 30%。
将环氧树脂E51、活性稀释剂YDH184、活性硅微粉、改性酚醛胺固化剂、受阻胺光稳定剂GW-944依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即可得耐候快速路面破损修补材料。
比较例1
A组分：环氧树脂树脂E51 100质量份；
环氧丙烷苯基醚 10质量份；
活性硅微粉 20质量份；
B组分：改性酚醛胺固化剂 70质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为5:1。
骨料为石场尾料，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm颗粒 20%
粒径1.18mm-2.36mm颗粒 55%
粒径2.36mm-5.00mm颗粒 25%。
制备方法同实施例1所述方法。
为了突出本发明所制备的修补材料的耐候性，分别以对比例1的使用普通活性稀释剂及未添加受阻胺的修补材料以及本发明实施例1和2的耐候快干路面破损修补材料对水泥混凝土路面破损修补，而后进行比较。
应用方法：
（1）基面处理：清除混凝土破损面的碎块、灰尘、油污、积水并凿除已开裂但尚未脱落的混凝土块，对于坑槽不平整的四壁及底部无须作凿平处理，表面干净即可；
（2）底涂：取少量实施例1、实施例2或对比例1中搅拌好的胶液，用毛刷在坑槽四壁及底部涂刷一层胶液；
（3）填料：将实施例1、实施例2或对比例1中拌和好的修补材料填入坑洞中，采用分层插捣以保证密实性，抹平最上层混合料并使其略高路面2-3mm；
（4）面层处理：坑洞填补完毕后 混合料表面撒一层与路面颜色相同的碎石，然后将面层震动压实至与原路面相平；
（5）养护：施工完毕后让修补层养生2-5小时（具体时间视环境温度而定，气温在20℃以上时养生3小时）后即可开放交通。
测试方法
力学性能测试：按照GB/T 1040.3-2006测定拉伸强度；按照GB/T 16777-2008测定粘结强度。
氙灯老化实验：按照GB/T 16422.2-1999测试耐氙灯老化性能。
湿热老化实验：将8字模试样在温度60℃，湿度98%条件下下老化20天，检测粘结强度变化。
冷热循环试验：将8字模试样以在70℃水中煮8h、然后在-5℃冰箱冻16h为一个循环，重复五次，检测粘结强度变化。
马歇尔实验、车辙实验：按照JTG E20-2011测定马歇尔稳定度、动稳定度。
抗压强度：按照GB50081-2002测定抗压强度。
从表1和表2可以看出，本发明所制备的胶液具有力学性能优良、耐候性突出等特点。如实施例2中，纯胶的拉伸强度达到28.8MPa，粘结强度超过了混凝土的本体强度。经氙灯老化30d后，实施例2的拉伸强度仅下降了12.5%；而未进行耐候性改进的比较例1经过相同条件下的氙灯老化测试后，力学性能大幅下降，拉伸强度从32.1MPa下降到21.2MPa，下降了34%。改性酚醛胺固化物具有良好的耐湿热及冷热循环老化性能，如实施例1、2及比较例1老化后的粘结强度仍大于混凝土本体强度。
从表3可以看出，本发明所制备的修补材料具有固化快，力学性能优异的特点。如实施2中，30℃龄期3h，材料的抗压强度就可达到10MPa以上，1d龄期抗压强度更是接近20MPa左右，具备在气温高于20℃时养护3h即开放交通的条件。如实施例1，修补材料的马歇尔稳定度及动稳定度均明显优于改性沥青混凝土。
Claims (9)
1.一种耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，包括以下质量份原料：
A组分：环氧树脂 100质量份；
活性稀释剂 5~20质量份；
填料 10~40质量份；
B组分：固化剂 40～90质量份；
受阻胺光稳定剂 0.5～1.5质量份；
C组分：骨料，其质量与A和B两组组分的质量总和之比为2:1~10:1。
2.根据权利要求1所述的耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，所述活性稀释剂为脂环族环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，所述脂环族环氧树脂为环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯。
5.根据权利要求1所述的耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，所述填料为活性硅微粉。
6.根据权利要求1所述的耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，所述固化剂为改性酚醛胺固化剂。
7.根据权利要求1所述的耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，所述受阻胺光稳定剂为聚-{[6-[(1,1,3,3,-四甲基丁基)-亚氨基]- 1,3,5,-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6,-四甲 基哌啶基)-次氨基-六亚甲基-[4-(2,2,6,6 -四甲基哌啶基)-次氨基]}。
8.根据权利要求1所述的耐候快干路面破损修补材料，其特征在于，所述的骨料为石场尾料或钢渣，其中不同粒径颗粒的质量百分比分别为：
粒径0.6mm-1.18mm 15~25%
粒径1.18mm-2.36mm 45~65%
粒径2.36mm-5.00mm 20~35%。
9.权利要求1~8任一权利要求所述的耐候快干路面破损修补材料的制备方法，其特征在于，将环氧树脂、活性稀释剂、填料、固化剂、受阻胺光稳定剂依次放入拌和桶中，搅拌均匀成胶液后与骨料拌和均匀，即得耐候快干路面破损修补材料。
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