CN104341124A - 一种用于多种道路类型的快速修补材料及其施工使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于多种道路类型的快速修补材料及其施工使用方法。该修补材料包括双环戊二烯30-60%，共聚物1-10%；功能填料A10-40%；功能填料B0-35%；聚合调节剂0.01-0.1%；抗老化剂1-5%；助溶剂1-3%；固化剂0.01-0.1%；固化剂为钌卡宾催化剂。施工使用方法：清理需要修补的路面或部位；将双环戊二烯、共聚物、功能填料A、B、聚合调节剂、抗老化剂、助溶剂混均制备填充物混合液；将固化剂和助溶剂混合制备固化剂溶液；将填充物混合液和固化剂溶液充分混合后快速填入需修补部位；控制固化在1-60分钟内完成，固化的快慢可通过调节固化剂和/或聚合调节剂的用量来调整；完成固化后将修补棱角或交接处磨平后即可通车。本发明的道路修补材料力学性能优良、固化时间极短、施工简单。
Description
技术领域
本发明属于道路养护技术领域，具体涉及一种用于多种道路类型的快速修补材料及其施工使用方法。
背景技术
水泥混凝土类型道路及沥青类型道路的路面是高速公路、桥梁道路、城市道路的主要结构形式，长时间交通负载和环境影响下，道路会不同程度的出现裂缝、坑槽、坑洞、错台等损坏，不及时修补，对道路的交通畅通运行及行车行人的安全都有严重的危害。因此，快速修复道路的缺陷，对社会有着重大的意义。
现有的道路修补材料，在施工时间上控制得不够及时，从而影响道路的通畅运行。水泥混凝土浇注的材料，施工后需要很长一段时间来干固化；而沥青材料，就算是采用改性沥青，虽时间可控制在2小时以内，但是是施工所需要的时间很长，需要现场加热熬制，而且力学性能不佳，抗压强度相对较低。
近年来，在新型材料领域，聚双环戊二烯的高分子材料被广泛运用，双环戊二烯的价格低廉，所得的高分子材料有很好的韧性和强度，其抗压耐腐蚀性能都很优越，目前已经在汽车、雪橇、电子、体育、耐腐蚀容器和管道等领域推广使用中。聚双环戊二烯作为一种新型材料，具有很大的应用前景。钌卡宾催化剂（即钌金属卡宾络合物催化剂）是新开发出的一种钌金属催化剂，在使用这种新型的钌金属催化剂作为固化剂的情况下，催化剂用量极低，达到万分之一以下的用量，效率很高（如申请号为的CN201310703463X发明专利申请），原子经济性高，聚合程度高，污染少。但目前还没有人将钌卡宾催化剂作为固化剂应用于制备道路修补材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种力学性能优良、固化时间极短、施工简单的用于多种道路类型的快速修补材料及其施工使用方法。
本发明目的通过如下技术方案来实现：
本发明一种用于多种道路类型的快速修补材料，它由以下重量百分比的原料组成:
所述固化剂为钌卡宾催化剂（即钌金属卡宾络合物催化剂）；
所述的双环戊二烯（DCPD）的纯度为≥78%；
所述的功能填料A为二氧化硅、氧化铝、蒙脱土、硅灰石、钛白粉、碳纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维等其中任何一种或者几种的组合。
所述的功能填料B为沥青或改性沥青，或者为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丁二烯等其中任何一种或者几种的组合。当使用于沥青材料类型的高速公路等道路路段时，根据道路的要求，可加入不同比例的沥青或者改性沥青作为功能性填料；当使用于混凝土结构道路或者非沥青类型道路时，可加入不同比例的聚苯乙烯、聚乙烯、聚丁二烯等其中任何一种或者几种的组合。
优选地，所述的共聚物为苯乙烯、丁苯二烯、环戊二烯、异戊二烯、降冰片烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯、醋酸乙烯、马来酸酐等其中任何一种或者几种的组合。
优选地，所述的聚合调节剂为三苯基膦、乙二醇二甲醚、二苯甲酮、2，6-二叔丁基对甲苯酚、二乙二醇二丁醚、异丙醚等其中任何一种或者几种的组合。
优选地，所述的抗老化剂为对叔丁基苯酚、叔丁基对苯二酚、苯胺、2-甲基苯胺等其中任何一种或者几种的组合。
优选地，所述的助溶剂为甲苯、二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚等其中任何一种或者几种的组合。
优选地，所述的固化剂为一类新型的钌卡宾催化剂，其结构式如下：
其中，X为氢、氯、溴或硝基。
其中，X为氢、氯、溴或硝基。
所述的固化剂是上述几个钌卡宾催化剂的其中任何一种。
本发明一种用于多种道路类型的快速修补材料的施工使用方法，按以下步骤进行：
第一步：清理需要修补的路面或者部位，尽量保持其表面不过分潮湿；
第二步：填充物混合液的制备：将双环戊二烯、共聚物、功能填料A、功能填料B、聚合调节剂、抗老化剂和1/2～2/3重量的助溶剂充分混合均匀，可通过搅拌来调均匀并保持不结块；
第三步：固化剂溶液的制备：将固化剂和剩余的助溶剂混合成均相溶液，溶液中没有不溶解的固化剂，呈透明溶液状态；
第四步：将填充物混合液和固化剂溶液充分混合后，摇匀或者搅拌均匀，然后快速填入需要修补的路面或者部位。如遇大风或下雨天气，在修补材料填充完后，可以用表面平整且光滑无法附着的玻璃板或者钢板再盖在修补处表面。
第五步：在室外条件下，以修补材料填充完开始计时，控制固化在1-60分钟之内完成（即固化时间为1-60分钟），固化的快慢可通过调节固化剂和/或聚合调节剂的用量来调整；完成固化后，（如盖有玻璃板或钢板要掀开），用磨砂 纸将修补棱角或者交接处磨平后即可通车。从一开始施工开始算起，最快可以在1小时到1.5小时内即可通车。
优选地，固化过程中，最佳固化温度为0-80℃。固化剂用量一般为0.01-0.1%。
固化时间随着温度的高低而变化，各种固化剂在不同温度下的固化时间见下表（固化剂用量为0.01%）：
固化时间随着四个季节施工的地面温度的高低而变化，各种固化剂在不同季节施工不同地面温度下的固化时间见下表（固化剂用量为0.01%）：
本发明所用的固化剂属于钌金属卡宾络合物催化剂催化体系，催化双环戊二烯与共聚物进行的开环易位聚合(Ring-openingmetathesispolymerization，简称ROMP)反应，是烯烃复分解反应的一种重要类型，具有活性聚合的特点。固化剂在加入体系后，根据室外温度不同，固化聚合的时间会不一样。当固化聚合太慢即固化时间太长，超过60分钟时，可以通过增加固化剂的用量或者加入聚合调节剂2，6-叔丁基对甲苯酚来加快反应速度和增加转化率；当固化聚合太快即固化时间太短，小于1分钟时，也可以通过减少固化剂的用量或者加入聚合调节剂三苯基膦、乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、异丙醚等中的一种来减缓聚合速度。固化剂用量的增减、聚合调节剂的补加，都应控制最终固化剂的总用量在0.01-0.1%范围内，并且聚合调节剂的总用量在0.01-0.1%范围内。
本发明的有益效果：
本发明的道路修补材料力学性能优良、固化时间极短、施工简单。
本发明采用上述技术方案后，具有如下优点：
1、速度可控：可以在1分钟内固化，也可以在半小时内固化，甚至在一小时内才让材料固化。这样就可以完全控制修复进程，有急需修复的路面，就可以快速解决，解决道路拥堵难题，是城市道路首选方案。
2、修补的材料硬度高，有优良的力学性能，1.5小时后抗压强度>100mPa、玻璃化温度>120度、热变温度>90度；4小时后抗压强度>150mPa、玻璃化温度>135度、热变温度>110度。
3、耐老化、耐酸、耐腐蚀性能优良。
4、本发明所用的固化剂钌金属催化剂催化体系，对环境因素不敏感，特别在有少量水的环境中也可以正常使用，所以施工环境因素影响不是很明显，给修复的过程带来了便利。
具体实施方式
以下提供本发明的一些实施例，以助于进一步理解本发明，但本发明的保
护范围并不仅限于这些实施例。
实施例一
本发明的用于多种道路类型的快速修补材料，应用于水泥混凝土型道路，按重量比包括下列组分:双环戊二烯53.98%，苯乙烯3%，二氧化硅40%，三苯基膦0.01%，对叔丁基苯酚1%，甲苯2%，固化剂 0.01%。
上述道路快速修补材料的施工使用方法，路面清理之后，按以下步骤进行：
1、将双环戊二烯、苯乙烯、二氧化硅、三苯基膦、对叔丁基苯酚和1/2重量的甲苯充分混合，得到浆液A；
2、将固化剂 溶于剩余甲苯中，得到透明溶液B；
3、将A和Ｂ充分混合后，填入需要的修补的部位。上面用光滑的玻璃板盖住。
4、室外20度，7分钟后固化，掀开玻璃板。再过约30分钟后，将修补棱角或者交接处磨平。总共1小时内即可通车。
实施例二
本发明的用于多种道路类型的快速修补材料，应用于沥青型高速公路，按重量比包括下列组分:双环戊二烯46%，丁苯二烯1%，硅灰石15.89%，沥青35%，二乙二醇二丁醚0.1%，叔丁基对苯二酚1%，二氯甲烷1%，固化剂 0.01%。
上述道路快速修补材料的施工使用方法，路面清理之后，按以下步骤进行：
1、将双环戊二烯、丁苯二烯、硅灰石、二乙二醇二丁醚、叔丁基对苯二酚和2/3重量的二氯甲烷充分混合，得到浆液A；
2、将固化剂 溶于剩余二氯甲烷中，得到透明溶液B；
3、将A和Ｂ充分混合后，填入需要的修补的部位。上面用光滑的玻璃板盖住。
4、室外35度，30分钟后固化，掀开玻璃板。再过约20分钟后，将修补棱角或者交接处磨平。总共1小时内即可通车。
实施例三
本发明的用于多种道路类型的快速修补材料，应用于水泥混凝土型道路，按重量比包括下列组分:双环戊二烯60%，甲基丙烯酸丁酯10%，玻璃纤维1%，聚苯乙烯22.8%，2，6-二叔丁基对甲苯酚0.1%，苯胺3%，四氢呋喃3%，固化剂 0.1%。
上述道路快速修补材料的施工使用方法，路面清理之后，按以下步骤进行：
1、将双环戊二烯、甲基丙烯酸丁酯、玻璃纤维、2，6-二叔丁基对甲苯酚、苯胺和3/5重量的四氢呋喃充分混合，得到浆液A；
2、将固化剂 溶于剩余四氢呋喃中，得到透明溶液B；
3、将A和Ｂ充分混合后，填入需要的修补的部位。上面用光滑的玻璃板盖住。
4、室外10度，25分钟后固化，掀开玻璃板。再过约20分钟后，将修补棱角或者交接处磨平。总共1小时之内即可通车。
实施例四
本发明的用于多种道路类型的快速修补材料，应用于沥青型高速公路，按重量比包括下列组分:双环戊二烯30％，降冰片烯5%，蒙脱土38.4%，改性沥 青20%，乙二醇二甲醚0.05%，2-甲基苯胺5%，甲基叔丁基醚1.5%，固化剂 0.05%。
上述道路快速修补材料的施工使用方法，路面清理之后，按以下步骤进行：
1、将双环戊二烯、降冰片烯、蒙脱土、改性沥青、乙二醇二甲醚、2-甲基苯胺和2/3重量的甲基叔丁基醚充分混合，得到浆液A；
2、将固化剂 溶于剩余甲基叔丁基醚中，得到透明溶液B；
3、将A和Ｂ充分混合后，填入需要的修补的部位。上面用光滑的玻璃板盖住。
4、室外40度，30分钟后固化，掀开玻璃板。再过约20分钟后，将修补棱角或者交接处磨平。总共1小时后即可通车。
Claims (10)
1.一种用于多种道路类型的快速修补材料，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成:
所述固化剂为钌卡宾催化剂；
所述的功能填料A为二氧化硅、氧化铝、蒙脱土、硅灰石、钛白粉、碳纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维中的任何一种或者几种的组合；
当该快速修补材料使用于沥青材料类型的道路时，所述的功能填料B为沥青或改性沥青；当该快速修补材料使用于混凝土结构道路或者非沥青类型道路时，所述的功能填料B为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丁二烯中的任何一种或者几种的组合；
所述的双环戊二烯的纯度≥78%。
2.如权利要求1所述的用于多种道路类型的快速修补材料，其特征在于：所述的共聚物为苯乙烯、丁苯二烯、环戊二烯、异戊二烯、降冰片烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯、醋酸乙烯、马来酸酐中的任何一种或者几种的组合。
3.如权利要求1所述的用于多种道路类型的快速修补材料，其特征在于：所述的聚合调节剂为三苯基膦、乙二醇二甲醚、二苯甲酮、2，6-二叔丁基对甲苯酚、二乙二醇二丁醚、异丙醚中的任何一种或者几种的组合。
4.如权利要求1所述的用于多种道路类型的快速修补材料，其特征在于：所述的抗老化剂为对叔丁基苯酚、叔丁基对苯二酚、苯胺、2-甲基苯胺中的任何一种或者几种的组合。
5.如权利要求1所述的用于多种道路类型的快速修补材料，其特征在于：所述的助溶剂为甲苯、二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚中的任何一种 或者几种的组合。
6.如权利要求1所述的用于多种道路类型的快速修补材料，其特征在于：所述的固化剂为以下钌卡宾催化剂中的任一种，这些钌卡宾催化剂的结构式为：
其中，X为氢、氯、溴或硝基；
或 其中，X为氢、氯、溴或硝基；
或
或
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的用于多种道路类型的快速修补材料的施工使用方法，其特征在于，按以下步骤进行：
第一步：清理需要修补的路面或者部位，尽量保持其表面不过分潮湿；
第二步：填充物混合液的制备：将双环戊二烯、共聚物、功能填料A、功能填料B、聚合调节剂、抗老化剂和1/2～2/3重量的助溶剂充分混合均匀，可通过搅拌来调均匀并保持不结块；
第三步：固化剂溶液的制备：将固化剂和剩余的助溶剂混合成均相溶液，溶液中没有不溶解的固化剂，呈透明溶液状态；
第四步：将填充物混合液和固化剂溶液充分混合后，摇匀或者搅拌均匀，然后快速填入需要修补的路面或者部位；
第五步：在室外条件下，以修补材料填充完开始计时，控制固化在1-60分钟之内完成，固化的快慢可通过调节固化剂和/或聚合调节剂的用量来调整；完成固化后，再将修补棱角或者交接处磨平后即可通车。
8.根据权利要求7所述的用于多种道路类型的快速修补材料的施工使用方法，其特征在于，其中第四步，如遇大风或下雨天气，在修补材料填充完后，可用表面平整且光滑无法附着的玻璃板或钢板再盖在修补处表面；第五步，完成固化后掀开玻璃板或钢板，再用磨砂将修补棱角或者交接处磨平后即可通车。
9.根据权利要求7或8所述的用于多种道路类型的快速修补材料的施工使用方法，其特征在于，固化过程中，固化温度为0-80℃。
10.根据权利要求7或8所述的用于多种道路类型的快速修补材料的施工使用方法，其特征在于，其中第五步，在固化剂加入体系后，根据室外温度不同，固化聚合的时间会不一样；当固化时间太长，超过60分钟时，可通过增加固化剂的用量或者加入聚合调节剂2，6-叔丁基对甲苯酚来加快反应速度和增加转化率；当固化时间太短，小于1分钟时，可通过减少固化剂的用量或者加入聚合调节剂三苯基膦、乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、异丙醚中的一种来减缓聚合速度；并且控制最终固化剂的总用量在0.01-0.1%范围内，聚合调节剂的总用量在0.01-0.1%范围内。
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