CN104203865A - 沥青路面补修材料及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沥青路面用补修材料及其使用方法。具体说，本发明提供一种补修材料，可以选择性地对沥青路面上范围较大的破损部分或者像裂缝一样范围比较小的龟裂部分进行填充，省去了沥青的加热工序，补修材料的硬化速度快，施工所需时间短。另外，补修材料与现有的路面材料结合力强，还具有防水的效果可以防止水渗透到路面下方。修补后修补材料和路面紧密结合使用寿命长，即使汽车载重反复碾压也没有任何问题。本发明中的补修材料是由超速硬环氧树脂及硅砂制成的环氧胶泥，使用方法包括：第一步，在沥青路面需要补修的部分上混合所述补修材料，制作环氧胶泥；第二步，将环氧胶泥填充到损坏的路面上，并进行美化处理；第三步，将上述补修材料进行硬化。

Description

沥青路面补修材料及其使用方法
技术领域
本发明涉及可对沥青路面的破损或龟裂的部位进行补修的道路用补修材料，以及补修材料的使用方法。
背景技术
一般情况下，行车路面可分为沥青路面与混凝土路面，在本发明中使用的沥青是指，把石油原油中大部分的挥发性油分挥发后得到的残留物，主要呈现为黑色或黑褐色。
沥青有天然生成的和从石油中人工提炼的。当前铺设道路用到的大部分沥青为石油沥青。沥青在高温下会变成液态状，而在低温下则会变得非常坚硬。在铺设道路时，将固态形状的沥青加热使其变为液态状。在碎石或沙子、石粉等骨料中倒入约5～6％的沥青进行混合后铺设于道路上并对其压实，最终就会形成沥青道路。
沥青路面的铺设材料由表层、基层、辅助基层构成，呈现出层状的构造。其中沥青铺设材料的表层材料使用的是沥青和骨料的混合物，通常情况下的空隙率为4％左右。
铺设沥青路面时如果没有压实或者沥青和骨料的比例不恰当，以及铺设施工过程中的质量管理工作没到位，道路后期受到环境的影响等都会出现破损或龟裂的问题。
例如，当铺设材料断面不均衡以及铺设材料底部或路面部分不稳定时，载重的汽车碾压后会导致路面过度延伸，最终出现缝隙等龟裂损坏现象。另外，当路面排水不畅时，道路下部聚集的水会在冬季结冰体积膨胀，溶解后体积则又会变小，长此以往反复膨胀收缩骨料结合力下降将导致骨料从铺设材料中脱离，路面出现部分下洼的现象。
路面上出现像这样的部分坏损或龟裂问题后，车辆对路面施加意外的冲击时就会发生交通事故，因此需要对坏损的路面进行及时的补修。
现有对水泥道路坏损部分的修补方法一般是将坏损部分或龟裂部分切割去除之后，在切割的部分铺上沥青，即沥青和骨料的混合物，然后压实。这时，为了熔解沥青则需要在路面上进行加热，工序复杂，所需时间很长。另外，再铺设的材料硬化速度慢，需要长时间地禁止或限制车辆通行造成交通拥挤。不仅如此，由于现有的路面材料和再铺设的材料相结合的部分结合力差，所以再铺设的部分很容易再次损坏或脱离现有路面，存在使用寿命短，维修保养费用过高等问题。
发明内容
技术性课题
为了解决上述问题，提出本发明的第一个目的是提供一种沥青路面用补修材料，可以选择性地对沥青路面上范围比较大的破损部分或者像裂缝一样范围比较小的龟裂部分进行填充，省去沥青的加热工序，补修材料的硬化速度快施工所需时间短；另外，补修材料与现有的路面材料结合力强，还具有防水的效果可以防止水渗透到路面下方。
提出本发明的第二个目的是提供一种使用沥青路面补修材料的方法，使用上述补修材料提高补修后路面的压缩强度及结合强度，延长路面的使用寿命。
课题解决手段
为了达到上述第一个目的，本发明使用环氧树脂和硅砂的体积比为1：2～1：4的速硬环氧胶泥对沥青表面骨料局部或集中脱落损坏路面进行修复。在这里，环氧树脂和硅砂的体积按照1:0、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5的比例混合形成速硬环氧胶泥，其浇灌期(Pot life)分别为20分钟、60分钟、3小时、5小时、6小时。
为了达到上述第二个目的，本发明使用环氧树脂和硅砂的体积比为1：2～1：4的速硬环氧胶泥对沥青表面骨料部分或集中脱落损坏路面进行修复。在这里，环氧树脂和硅砂的体积按照1:1、1:2、1:4、1:5的比例混合制成速硬环氧胶泥，其压缩强度分别为40.9、29、20、10.4kg/mm2。另外，环氧树脂和硅砂的体积按照1:2、1:3、1:4、1:5的比例混合制成的速硬环氧胶泥，其结合强度分别为2.05、1.5、1.25、0.8kg/mm2。
发明效果
本发明中的沥青路面用补修材料中含有混合的硅砂和速硬环氧树脂，所以本补修材料具备环氧树脂的特性，即优秀的压缩强度和结合能力，这不仅可以提高补修材料自身的结合力还可以提高补修材料和现有道路铺设材料之间的结合效果。另外，环氧树脂是最好的防水材料，因此浸入补修材料中的水分即使随着季节的变化反复出现膨胀收缩现象，填充在沥青道路中碎石之间的环氧胶泥也会维持道路表面的平整度，从而提高了补修部分和现有沥青道路的使用寿命。
此外，补修材料中含有的速硬环氧树脂可以在补修作业完成后迅速硬化，还省去了加热沥青的工序，因此可以大大缩短补修作业时间，将车辆限行时间降到最短。
不仅如此，使用本发明中的路面补修方法后，铺设部分上涂抹的环氧树脂防水剂不仅可以防止水进入路面内部，还可以提高路面表面压缩强度和结合强度，提高路面的使用寿命，因此从根本上降低道路的维修保养费用，为社会降低费用的损失。
附图说明
图1是整体沥青路面上局部脱落损坏的部分，以及本发明对此类型进行补修后的状态剖面图。
图2是沥青路面上局部凹陷后脱落损坏的部分，以及本发明对此类型进行补修后的状态剖面图。
图3是沥青路面上出现的龟裂，以及本发明对此类型进行补修后的状态剖面图。
图4是本发明对沥青路面进行补修的各工序流程图。
图5是实际使用中的沥青路面碎石脱落后变得坑洼不平的表面图。
图6是将现有的沥青路面切割下来后测量压缩强度用的比较样本图。
图7是本发明中使用的速硬环氧胶泥样本图。
图8是本发明对沥青路面覆盖了环氧胶泥，并对其进行结合强度测试的过程以及样本脱落的状态图。
图9至图13是对本发明中使用的环氧胶泥浇灌期(Pot life)的测试结果报告。
图14至图18是对本发明中使用的环氧胶泥硬化干燥时间的测试结果报告。
图19至图22是对本发明中使用的环氧胶泥压缩强度的测试结果报告。
图23至图26是对本发明中使用的环氧胶泥结合强度的测试结果报告。
图27至图29是将比较样本，即现有沥青路面切开后测量其压缩强度的测试结果报告。
图30至图36是将比较样本，即现有沥青路面切开后在原状态下测量其吸水率的测试结果及测试报告。
图37至图43是将比较样本，即现有沥青路面切开后在干燥加热状态下测试其吸水率的测试结果及测试报告。
具体实施方式
本发明可以进行多种改变，可以拥有多种实施例。下面将说明实施本发明的最佳实施方式，以此来详细地说明本发明。但是本发明不局限于在这里所要说明状态，本发明的思想及技术范围是具有实施例特点的，并且包括其变形体、类似体以及代替物的。
本发明提供的沥青路面用补修材料是针对路面上局部出现的碎石脱落导致的路面损坏，以及集中凹陷导致的路面损坏进行补修的材料。
首先，补修沥青路面损坏部分的补修材料使用的是速硬环氧树脂、硅砂混合制成的环氧胶泥。
使用所述补修材料填充到道路的损坏部分或龟裂部分形成补修铺设体，然后现有的路面和补修铺设体形成了整体的防水层。
在这里构成上述补修材料的硅砂的颗粒直径为20～100目，环氧树脂和硅砂的比例根据测试计算得出。
发明的实施方式
下面将参照附图对本发明进行详细地说明。
图1是整体沥青路面上局部脱落损坏的部分，以及本发明对此类型进行补修后的状态剖面图。
如图1所示，现有铺设体(10)是指一般沥青路面，损坏部分(10a)是指现有铺设体(10)上较大范围内出现的局部损坏形成的如图5照片中坑洼不平的部分。
现有铺设体(10)的骨料局部脱落后形成损坏部分(10a)，车辆通过时损坏部分(10a)受到碾压冲击，不仅以独立的状态结合在路面上的碎石将再次受到损坏，并且路面凹陷的部分对车辆也会造成冲击导致车辆损害，严重时会导致车辆前翻或侧翻。因此需要将补修材料(20a)填充到损坏部分(10a)中形成补修铺设体(20)，损坏部分(10a)补修后的高度和现有铺设体(10)路面高度一致，这样就预防了路面再次凹陷的发生。
在这里的修补材料使用的是速硬环氧树脂和硅砂混合制成的速硬环氧胶泥，使用时将所述材料通过滚筒搅拌机或轴式搅拌机进行混合搅拌。
所述速硬环氧胶泥中使用的硅砂大小为20-100目，速硬环氧树脂中主要成分的重量比为壬基酚(4-Nonylphenol)5％，氨乙基哌嗪(Aminoethylpiperazine)11～19％，脂肪酸聚酰胺(Fatty Acid Polyamide)12％，双重聚合物(Bis-polymer)64～72％，环氧树脂和硅砂的体积比在1：2～1:4范围内比较理想。
图2是沥青路面上局部凹陷后脱落损坏的部分，以及本发明对此类型进行补修后的状态剖面图。
现有铺设体(10)的骨料局部脱落后形成损坏部分(10a)，车辆通过时受到损坏部分(10a)对车体施加的冲击，或者在进入路面凹陷中会导致车辆前翻或侧翻。因此需要将补修材料(20a)填充到损坏部分(10a)中形成补修铺设体(20)，损坏部分(10a)铺设了补修材料后的高度和现有铺设体(10)路面高度一致，这样就可以预防路面出现损坏及凹陷。
在这里的修补材料与前面所描述的材料一致，使用的是速硬环氧树脂和硅砂混合制成的速硬环氧胶泥。所述速硬环氧胶泥中使用的硅砂大小为20-100目，速硬环氧树脂中主要成分的重量比为壬基酚(4-Nonylphenol)5％，氨乙基哌嗪(Aminoethylpiperazine)11～19％，脂肪酸聚酰胺(Fatty Acid Polyamide)12％，双重聚合物(Bis-polymer)64～72％，环氧树脂和硅砂的体积比在1：2～1:4范围内比较理想。
图3是沥青路面上出现的龟裂，以及本发明对此类型进行补修后的状态剖面图。
现有铺设体(10)的骨料受到损坏出现裂缝(crack)等龟裂部分(10b)，车辆通过时对龟裂部分(10b)施加动力载荷，龟裂部分受到冲击后会继续扩大形成损坏，严重时还会发展成图2中下洼的形态。因此需要对龟裂部分(10b)填充龟裂部分补修材料(20b)形成补修铺设体(20)，补修后的龟裂部分(10b)高度应该与现有铺设体(10)路面的高度一致。
在这里的补修材料与前面所描述的材料一致，使用的是速硬环氧树脂和硅砂混合制成的速硬环氧胶泥。
如图1至图3所示，使用环氧胶泥对损坏部分(10a)或龟裂部分(10b)进行填充形成补修铺设体(20)后，环氧胶泥具备的优秀的结合力使得填充补修铺设体(20)也具有优秀的防水效果。
涂抹式防水材料是无色无味的液体，水分蒸发后防水材料像橡胶一样以黏合力很强的啫喱状态存在，例如，克里特化学公司的YUFIXCCC1000(型号名)、英国富斯乐公司的环氧树脂031(型号名)、博德公司(Padico)的防水剂等都属于这类产品。当然本发明不局限于上述几种物质，而是可以选择与所述防水剂相同或具有类似特性的产品进行使用。但是，现有防水剂只是可以防止表面的水分渗入，却无法修复骨料脱落后损坏的表面。本发明可以修复损坏的表面，并且具有优秀的压缩强度、结合强度以及防水效果，这些特性是在现有补修材料中无法找到的。
所述补修材料，即速硬环氧胶泥材料的体积搭配比例为速硬环氧树脂20～33％、20-100目的硅砂80～67％。
这里提出的搭配比例是如下面测试例所示，考虑到补修材料的浇灌期(Pot life)、硬化干燥时间、压缩强度、结合强度后选择的最佳数值范围。在这里，本发明使用速硬环氧树脂和硅砂混合的速硬环氧胶泥目的是省去对沥青进行加热熔解的工序，因此需要明确的一点是，使用速硬环氧树脂和硅砂制造补修材料时即使超出了上述搭配比例范围也是在本发明的范围内。
如图1至图3所示，使用速硬环氧树脂和硅砂混合制成的速硬环氧胶泥对损坏部分(10a)(10b)进行填充修补时，速硬环氧胶泥可以在很短的时间内硬化，并在8小时内完全硬化并干燥，所以可以通过局部车辆限行对路面的某些部分进行补修，或者通过分路段车辆限行对路面整体进行补修的方式进行施工。由于补修材料硬化干燥的时间会受到温度的影响，因此在实际使用过程中沥青路面受到阳光的照射温度上升后将会缩短补修材料硬化干燥的时间，可以提前取消车辆限行。在夏天施工时，补修部分一般经过2个小时后即可使用。
图4是本发明对沥青路面进行补修的各工序流程图。
如通过图1至图3所说明的一样，本发明提供的道路补修方法分为三步：第一步(S1)，将所述损坏部分补修材料(20a)或龟裂部分补修材料(20b)，即速硬环氧胶泥填充到现有铺设体(10)的损坏部分(10a)或龟裂部分(10b)中形成补修铺设体(20)；第二步(S2)，对所述补修铺设体(20)进行美化；第三步(S3)，将美化的补修铺设体(20)进行硬化。
所述补修铺设体(20)使用的速硬环氧胶泥在现场使用滚筒搅拌机或轴式搅拌机进行混合，使用铁抹子或橡胶抹子将地面刮平后再进行施工。这时只需美化涂抹一遍就可以完成作业，不是在现有铺设体(10)上铺设损坏部分补修材料(20a)，而是只对骨料部分进行填充，通过这种创新型的简单方法便可以修复出平坦的路面，并且对点状的坑洼部分进行补修后可以有效防止较大面积的凹陷的形成。.
补修铺设体(20)放置一定的时间后就可以通车使用了。
如上所述，补修铺设体(20)是由速硬环氧树脂和硅砂构成的，其中环氧树脂负责将硅砂黏合在一起而不形成自身的体积，因此补修铺设体(20)表面是由硅砂形成的，防滑效果优秀不会打滑，这比普通的路面材料更具有防滑效果。使用的补修材料中以速硬环氧树脂20～33％、硅砂80～67％的体积比构成最为理想，但是本发明中两种物质的搭配比例是没有严格限制的，其可以通过道路的特点进行调节。
实施例
制作速硬环氧胶泥前首先需要准备体积比分别为速硬环氧树脂20％、颗粒直径为20～100目的硅砂80％混合物，速硬环氧树脂25％、颗粒直径为20～100目的硅砂75％混合物，速硬环氧树脂33％、颗粒直径为20～100目的硅砂67％混合物，然后按照各自比例混合后制作成长宽高各为50、50、50mm的块状物(以下简称为“补修材料块”)后进行硬化。
另外取一块实际使用中的沥青，在其表面上涂抹所述材料后进行硬化。
作为比较材料，取一块图5所示的实际使用中的沥青路面材料，路面材料是一般沥青路面所使用的将碎石和沙子混合后形成的骨料(重量占95％)与加热熔融成液体状态的沥青(重量占5％)混合制成的材料。取出的沥青路面材料是长宽高各为50、50、50mm块状物(以下简称为“比较材料块”)，准备好图6所示的测试压缩强度用样本。
针对所述补修材料块和比较材料块，根据浇灌期(Pot life)、硬化干燥时间、压缩强度、结合强度及吸水率等各项测试方法，使用特定的设备在特定的条件下进行测试，下面表1至表4是相关测试结果。这时按照各个构成比例准备图7所示的速硬环氧胶泥。
图8是将实际使用的沥青路面切割下来涂抹了速硬环氧胶泥后，对其结合强度进行测试的过程。通过破裂的沥青路面样本可以看出即使沥青路面断裂，沥青和速硬环氧胶泥也不会脱离。
图9至图43是韩国化学融合测试研究院对所述补修材料块和比较材料块进行测试的的报告及结果报告。
表1
速硬环氧胶泥浇灌期(Pot life)及硬化干燥时间
表2
速硬环氧胶泥压缩强度及结合强度
表3
比较材料(普通沥青)和防水液(NEOCARD)的压缩强度比较
表4
一般沥青和防水液(NEOCARD)的吸水率比较
(1)压缩强度分析
本发明中补修材料块的压缩强度在速硬环氧树脂和硅砂的体积比为1:1、1:2、1:4、1:5时分别为40.9、29、20、10.4N/mm2，比较材料块(表3的试料3-1)的压缩强度为14.6N/mm2，据此可以推断本发明中补修材料的压缩强度与现有道路用沥青块相比高出1:2～1:4时是恰当的。因此，实际使用到道路上的速硬环氧树脂和硅砂的体积比为1:2～1:4时是理想的。
(2)结合强度分析
本发明中补修材料块的结合强度在速硬环氧树脂和硅砂的体积比为1:1、1:2、1:4、1:5时分别为2.05、1.5、1.25、0.8N/mm2，水泥地面材料的标准结合强度为0.8N/mm2以上，据此可以推断本发明中补修材料的结合强度与现有道路用沥青块相比高出1:2～1:4时是恰当的。因此，实际使用到道路上的速硬环氧树脂和硅砂的体积比为1:2～1:4时是理想的。
(3)浇灌期(Pot life)和硬化干燥时间分析
本发明中补修材料块的浇灌期(Pot life)在速硬环氧树脂和硅砂的体积比为1:1、1:2、1:4、1:5时分别为0.33、1、3、5、6小时；本发明中补修材料块的硬化干燥时间在速硬环氧树脂和硅砂的体积比为1:1、1:2、1:4、1:5时分别为7、7、8、10、12小时。因此，一轮硬化时间选为1～5个小时，到达完全硬化干燥状态的硬化干燥时间选为7～10个小时比较恰当。因此，实际使用到道路上的速硬环氧树脂和硅砂的体积比为1:2～1:4时是理想的。
环氧树脂的硬化干燥时间在很大程度上受到温度的影响，实际上施工是在沥青受热的状态下进行的，所以铺设的补修材料将会在更短的时间内硬化干燥。在夏天施工时补修部分一般经过2个小时后即可使用。
(4)吸水率分析
在道路上切割使用后的沥青，准备没有经过任何处理的样本试料1，没有经过任何处理的样本浸泡到防水液中经过防水处理的试料3-2，没有经过任何处理的样本进行加热干燥后的试料4-1，没有经过任何处理的样本在加热干燥后浸泡到防水液中经过防水处理的试料4-2。把每个试料浸泡到水中，以百分比测量试料浸泡前后的重量变化，确定各个试料的吸水率。试料3-1、试料3-2、试料4-1、试料4-2的吸水率分别为1.38、1.44、0.09、0.14。原状态下的试料3-1、3-2及加热干燥后的试料4-1、4-2的吸水率呈现出了相似的数值，但是加热干燥后的样本其吸收率比原状态下的吸水率更低。
分析上述测试会发现，原状态下的试料，即试料3-1、3-2是在路面上切割取下后直接进行吸水率测试的，这时其中的开口气孔全部都处于打开状态，所以表现出了1.4％左右的吸水率。但是考虑聚氨酯防水材料拥有2％左右的吸水率时，就可以说明沥青铺设材料自身拥有很高的防水性。
另外，将样本加热后在干燥的状态下测量试料4-1、4-2的吸水率为0.1％左右。这是因为在加热的过程中开放的气孔全部熔融结合到了一起，水没有进入的空间而产生的现象。
综合上述各种结果会发现无论是使用防水液处理提高防水性能还是在沥青的一般状态下，其吸水率都比聚氨酯小。上述结果是在60℃的温度下加热干燥24小时后测量的吸水率，实际上自然状态下是无法到达60℃的，因此0.1％左右的吸水率是相当好的水平了。
最后分析结果为，沥青路面出现的瑕疵是由于物理原因骨料脱离出现裂缝，继而导致的沥青表面脱落。由此可见出现瑕疵的原因与水的关系较小。
因此，只要确保在物理性作用下骨料不会脱离沥青表面，而是紧紧地与周围的骨料结合在一起，这样即使有水分存在，水分也不会浸入沥青表面下方。通过这种方法可以保证路面长期使用也不会出现问题，可以投入到实际道路补修中使用。
上述内容通过几种实施例对本发明进行了说明，但是本发明不局限于上述特定的实施例，可以将实施例的构成要素的一部分进行变更、混合等，也可以在本发明权利要求书的要求范围内，在本发明所属的技术领域中拥有一般知识的技术人员都可以进行多种改变，改变后所实施的也都应该属于本发明的技术思想，是本发明的一部分。

Claims (3)

1.一种沥青路面用补修材料，其特征在于，包括：针对沥青路面的损坏部分或龟裂部分进行补修时使用的路面用补修材料，即速硬环氧胶泥，由壬基酚(4-Nonylphenol)5％、氨乙基哌嗪(Aminoethylpiperazine)11～19％、脂肪酸聚酰胺(Fatty Acid Polyamide)12％、双重聚合物(Bis-polymer)64～72％构成的速硬环氧树脂和颗粒直径为20～100目的硅砂构成。
2.根据权利要求1所述的沥青路面用补修材料，其特征在于，构成所述补修材料的速硬环氧树脂的体积比为20～33％，硅砂的体积比为80～67％。
3.一种按照权利要求1所述沥青路面用补修材料的使用方法，其特征在于，包括：第一步，将体积比为20～33％的速硬环氧树脂和体积比为80～67％硅砂混合后制成速硬环氧胶泥；第二步，将环氧胶泥填充到沥青路面的损坏部分或龟裂部分中，并进行美化处理；第三步，将美化处理的铺设体进行硬化。
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