CN105541194B - 一种雾封层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雾封层材料及其制备方法，按质量份数计，包括超细水泥10～30份，乳化沥青100份，再生剂10～20份，渗透剂5～15份，缓凝剂3～7份，早强剂3～5份，减水剂1～3份，偶联剂2～6份，细砂20～60份，水4～18份。本发明中超细水泥通过与水及乳化沥青中的水份发生水化反应而生成具有胶结作用的水化产物，将细砂与旧路面上沥青脱落后裸露的骨料通过化学方式牢固的胶结；同时促进乳化沥青的破乳，破乳后沥青颗粒成膜并与水化产物相互交织形成互穿网络结构，对沥青起固结作用。另外，水化产物成碱性，可增强沥青与裸露骨料的物理粘附作用，通过以上物理化学两种方式的粘结作用，提高了雾封层材料与旧路面的粘附力。

Description

一种雾封层材料及其制备方法

【技术领域】

本发明属于道路养护领域，具体涉及一种雾封层材料及其制备方法。

【背景技术】

2011年底到2014年底期间，我国高速公路总里程数增长幅度分别为1.13万公里、0.82万公里和0.75万公里，高速公路骨架网初步成形的同时投资新建高速公路速度逐渐放缓，表明我国高速公路进入了建设稳定期，养护主导期。随着高速公路的服役年限增长，加之我国日益明显的重载、大流量交通特点，高速公路沥青路面逐渐产生微裂缝、表面层轻微破损型坑槽等初期病害，若不及时养护，在环境和荷载的耦合作用下，微裂缝则会迅速扩展至路面内部，加之积水通过裂缝侵入路面内部，破坏更为迅速和严重；表面层轻微破损型坑槽则发展成中面层中等程度破损型甚至底面层严重破损型坑槽。

基于此，在病害初期即对路面进行预防性养护对改善沥青路面使用性能，延长服役年限起到至关重要的作用。雾封层技术因其高效性、成本低廉等优点而广泛应用到道路预防性养护中，具有很好的应用前景，然而，目前所用的雾封层材料常以物理方式与旧路面粘结，存在着粘附性和耐磨性差的缺点，往往在使用一至两个月后即出现脱落问题，雾封层材料无法长期有效起到封闭路面裂缝，防止水进入路面，固结松散集料等作用。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种雾封层材料及其制备方法，该雾封层材料与旧路面粘附性好，耐磨性、渗透性、防水性和抗滑性优异，且制备方法简单。

针对以上问题，本发明雾封层材料采用的技术方案是：

按质量份数计，包括以下组份：超细水泥10～30份，乳化沥青100份，再生剂10～20份，渗透剂5～15份，缓凝剂3～7份，早强剂3～5份，减水剂1～3份，偶联剂2～6份，细砂20～60份，水4～18份。

进一步地，所述的超细水泥比表面积大于1000m²/kg，平均粒径小于5um。

进一步地，所述的乳化沥青为普通乳化沥青或改性乳化沥青。

进一步地，所述的再生剂为大豆油、润滑油或机油。

进一步地，所述的渗透剂为有机硅防水渗透剂。

进一步地，所述的缓凝剂为葡萄糖酸钠缓凝剂；所述的早强剂为氯化钙早强剂或氯化钠早强剂。

进一步地，所述的减水剂为木质素磺酸钠减水剂或木质素磺酸钙减水剂。

进一步地，所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。

进一步地，所述的细砂为石英砂或玄武砂，粒径范围在40～70目。

本发明制备方法采用的技术方案是：包括以下步骤：

1)首先将乳化沥青、再生剂、渗透剂、偶联剂和水混合并搅拌均匀组成组分A；

2)将超细水泥、细砂、减水剂、缓凝剂和早强剂混合并搅拌均匀组成组分B；

3)将配制拌合好的组分A和组分B进行混合搅拌均匀，得到雾封层材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明雾封层材料包括超细水泥、乳化沥青、再生剂、渗透剂、缓凝剂、早强剂、减水剂、偶联剂、细砂和水，其中超细水泥具有良好的可灌性，并通过与水以及乳化沥青中的水份发生水化反应而生成具有胶结作用的水化产物，从而将细砂与旧路面上沥青脱落后裸露的骨料通过化学作用方式牢固的胶结，超细水泥的水化反应同时促进乳化沥青的破乳，破乳后沥青颗粒逐渐成膜并与水泥水化产物相互交织形成互穿网络结构，该结构可对沥青起到固结作用，提高沥青在环境和荷载耦合作用下抗剥落能力，而且该结构可提高浆体的稳定性，确保洒布过程中该雾封层材料始终保持均匀性。破乳后的沥青颗粒成膜大多以物理作用粘附在细砂和旧路面上裸露的骨料上，而加入偶联剂后，其与集料表面羟基发生脱水缩合反应形成共价键而相联接，同时与沥青颗粒发生化学反应形成化学键而相联接，克服了原来单纯依靠沥青膜与集料物理粘附力弱的缺点。另外，超细水泥的水化反应产物成碱性，在此碱性环境下，可增强沥青与裸露骨料的物理粘附作用，通过以上物理化学两种方式的粘结作用，提高了雾封层材料与旧路面的粘附力，其与石料的粘附性裹覆面积均大于2/3。本发明中细砂依靠强固的物理化学粘结作用嵌入至雾封层材料中，同时细砂与雾封层材料中水化产物均有较高的弹性模量，从而大幅提高雾封层材料的耐磨性；水在水泥水化反应中，确保水泥颗粒充分水化，同时提高雾封层材料的流动性；所用水降低稠度和所用减水剂均匀分散水泥颗粒，易于搅拌均匀且能够避免洒布过程产生堵塞问题。本发明材料路面摩擦系数摆值损失率低至4.7％，抗渗水性提高率为100％，渗透深度达11.3mm。

进一步，所用超细水泥将细砂与散落石料通过凝结硬化作用胶结起来，可增大路面的构造深度，提高路面的抗滑系数。

进一步，所用再生剂为大豆油、润滑油或机油，可调节旧路面沥青胶体结构，改善旧路面沥青老化情况，促进雾封层材料与旧路面沥青混合料的粘结。

进一步，所用渗透剂为有机硅防水渗透剂，其具有优异的渗透性，能够更好的填充路面细微空隙并形成一道密实的隔水层，提高路面的防水性能。

进一步，所用缓凝剂为葡萄糖酸钠缓凝剂，与其它组分相适性良好，缓凝剂掺入雾封层材料中后，能够吸附在水泥颗粒表面，形成同种电荷的亲水膜，使水泥颗粒相互排斥，并阻碍水泥水化，从而起到缓凝作用，减缓雾封层材料硬化的速率，呈流态以保证前期有充足的搅拌时间和施工洒布时间。所用早强剂为氯盐类早强剂，为氯化钙早强剂或氯化钠早强剂中的一种，与其它组分相适性良好，能够在喷洒后促进水泥的水化和硬化进程，缩短雾封层材料在路面的硬化时间，提早达到所需强度，使该雾封层材料洒布完成1h后即可开放交通，大大缩短封闭交通时间；本发明中的缓凝剂和早强剂相互配合。

进一步，所用减水剂为木质素系减水剂，能够解除超细水泥絮凝结构，消除水泥絮凝结构的锁水作用，提高水泥的分散性和浆体的流动性，促进水化反应。

本发明制备方法中先配制组分A，均为液态物质；再配制组分B，均为粉状物质，且利于其中用量较少的粉状组分分散开；最后混合在一起，易于使组分B各个成分均匀混合至组分A中。

【具体实施方式】

本发明雾封层材料，按质量份数计，包括以下组份：超细水泥10～30份，乳化沥青100份，再生剂10～20份，渗透剂5～15份，缓凝剂3～7份，早强剂3～5份，减水剂1～3份，偶联剂2～6份，细砂20～60份，水4～18份。

其中，超细水泥比表面积大于1000m²/kg，平均粒径小于5um。乳化沥青为普通乳化沥青或改性乳化沥青，乳化沥青本身是液态，固含量50～60％。再生剂为大豆油、润滑油或机油。渗透剂为有机硅防水渗透剂；缓凝剂为葡萄糖酸钠缓凝剂。早强剂为氯盐类早强剂，如氯化钙早强剂或氯化钠早强剂。减水剂为木质素系减水剂，为木质素磺酸钠减水剂或木质素磺酸钙减水剂中的一种。偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。细砂为石英砂或玄武砂，粒径范围在40～70目。水为自来水。

本发明雾封层材料的制备方法，包括以下步骤：

1)首先将乳化沥青、再生剂、渗透剂、偶联剂和水混合并搅拌均匀组成组分A，搅拌时间应至少120s；

2)将超细水泥、细砂、减水剂、缓凝剂和早强剂混合并搅拌均匀组成组分B，搅拌时间控制在60～90s之间；

3)将配制拌合好的组分A和组分B进行混合搅拌均匀，搅拌时间应至少180s；得到雾封层材料。本发明制备方法简单，用时短。

本发明制得的雾封层材料通过洒布车高压喷洒至路面即可。

实施例1：

1)按质量份数计，首先将普通乳化沥青100份、大豆油10份、有机硅防水渗透剂5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份和水4份混合并搅拌均匀组成组分A，搅拌时间为180s；

2)将超细水泥10份、石英砂20份、木质素磺酸钠减水剂1份、葡萄糖酸钠缓凝剂3份和氯化钠早强剂3份混合并搅拌均匀组成组分B，搅拌时间为90s；

3)将配制拌合好的组分A和组分B进行混合搅拌均匀，搅拌时间180s，得到雾封层材料。

将以上得到的雾封层材料通过洒布车高压喷洒至路面，洒布量控制在0.5～0.7kg/m³，洒布结束1h后即可开放交通。

实施例2：

本实施例的雾封层材料包括：

组分A：

组分B：

按实施例1的步骤将以上组分A和组分B配制拌合好并进行混合搅拌，搅拌均匀后通过洒布车高压喷洒至路面，洒布量控制在0.5～0.7kg/m³，洒布结束1h后即可开放交通。

实施例3：

本实施例的雾封层材料包括：

组分A：

组分B：

按实施例1的步骤将以上组分A和组分B配制拌合好并进行混合搅拌，搅拌均匀后通过洒布车高压喷洒至路面，洒布量控制在0.5～0.7kg/m³，洒布结束1h后即可开放交通。

依照T0752-2011稀浆混合料湿轮磨耗试验的方法对雾封层材料耐磨性进行试验；依照T0654-2011乳化沥青与粗集料粘附性试验的方法对雾封层材料与石料的粘附性进行测试；依照T0964-2008摆式仪测定路面抗滑值试验方法对雾封层材料的抗滑性能进行测试；依照T0971-2008沥青路面渗水系数试验方法测定雾封层材料的封水性能。测试结果如下表1所示。

表1测试结果

由表1可知，实施案例1、2和3雾封层材料均与旧路面粘附性好，耐磨性、渗透性、防水性和抗滑性优异。相比实施案例1和3，实施案例2抗滑性更为优异，渗透深度最高。

实施例4：

1)按质量份数计，首先将改性乳化沥青100份、大豆油18份、有机硅防水渗透剂8份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷5份和水15份混合并搅拌均匀组成组分A，搅拌时间为120s；

2)将超细水泥15份、玄武砂30份、木质素磺酸钠减水剂1.5份、葡萄糖酸钠缓凝剂6份和氯化钠早强剂3.5份混合并搅拌均匀组成组分B，搅拌时间为60s；

3)将配制拌合好的组分A和组分B进行混合搅拌均匀，搅拌时间240s，得到雾封层材料。

将以上得到的雾封层材料通过洒布车高压喷洒至路面，洒布量控制在0.5～0.7kg/m³，洒布结束1h后即可开放交通。

实施例5：

1)按质量份数计，首先将改性乳化沥青100份、机油12份、有机硅防水渗透剂12份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份和水8份混合并搅拌均匀组成组分A，搅拌时间为240s；

2)将超细水泥25份、石英砂50份、木质素磺酸钙减水剂2.5份、葡萄糖酸钠缓凝剂4份和氯化钠早强剂4.5份混合并搅拌均匀组成组分B，搅拌时间为80s；

3)将配制拌合好的组分A和组分B进行混合搅拌均匀，搅拌时间300s，得到雾封层材料。

将以上得到的雾封层材料通过洒布车高压喷洒至路面，洒布量控制在0.5～0.7kg/m³，洒布结束1h后即可开放交通。

Claims (8)

1.一种雾封层材料，其特征在于：按质量份数计，包括以下组份：超细水泥10～30份，乳化沥青100份，再生剂10～20份，渗透剂5～15份，缓凝剂3～7份，早强剂3～5份，减水剂1～3份，偶联剂2～6份，细砂20～60份，水4～18份；

所述的超细水泥比表面积大于1000m²/kg，平均粒径小于5μm；

所述的缓凝剂为葡萄糖酸钠缓凝剂；所述的早强剂为氯化钙早强剂或氯化钠早强剂。

2.根据权利要求1所述的一种雾封层材料，其特征在于：所述的乳化沥青为普通乳化沥青或改性乳化沥青。

3.根据权利要求1所述的一种雾封层材料，其特征在于：所述的再生剂为大豆油、润滑油或机油。

4.根据权利要求1所述的一种雾封层材料，其特征在于：所述的渗透剂为有机硅防水渗透剂。

5.根据权利要求1所述的一种雾封层材料，其特征在于：所述的减水剂为木质素磺酸钠减水剂或木质素磺酸钙减水剂。

6.根据权利要求1所述的一种雾封层材料，其特征在于：所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的一种雾封层材料，其特征在于：所述的细砂为石英砂或玄武砂，粒径范围在40～70目。

8.一种基于权利要求1所述雾封层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)首先将乳化沥青、再生剂、渗透剂、偶联剂和水混合并搅拌均匀组成组分A；

2)将超细水泥、细砂、减水剂、缓凝剂和早强剂混合并搅拌均匀组成组分B；

3)将配制拌合好的组分A和组分B进行混合搅拌均匀，得到雾封层材料。