CN106867358B - 一种耐磨低噪型路面修复层及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨低噪型路面修复层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种耐磨低噪型路面修复层及其制备方法。所述制备方法具体为：将待修复路面清扫干净，喷洒路面防水粘结层，干燥2‑4h；摊铺4‑6mm厚耐压修复层，整平压实；摊铺3‑5mm厚耐磨低噪修复层，整平压实。与现有技术相比，本发明所述耐磨低噪型路面修复层的制备方法具有以下有益效果：该修复层结构抗车辙有了明显的提升，湿轮磨耗测试结果也优于现有微表处的性能；该方法制备修复层，利用表面的耐磨低噪修复层很好的保护了耐压修复层中环氧树脂，避免了环氧树脂直接暴露在紫外线中发生老化现象；该方法所制备的修复层，下层的防水粘结层和耐磨低噪修复层均具有良好的防水性能，相比于现有的微表处，耐久性更好。

Description

一种耐磨低噪型路面修复层及其制备方法
技术领域
本发明属于道路修复技术领域，具体来说，涉及到一种耐磨低噪型路面修复层及其制备方法。
背景技术
沥青路面由于行车舒适优异、抗滑性强、耐久性较好、易于施工及养护方便等优点，继而成为公路路面的主要结构类型。而随着国内交通流量的逐年增加，在交通荷载与自然环境的综合作用下，通车1-2年内就会出现各种各样的轻微病害。现有研究表明，有计划的预防养护路面费用比不保养使用20年再重建的费用要低60％，比每10年加铺一次的费用要低55％。而且计划性养护有利于保证道路良好的使用性能。
目前沥青路面早期养护的方法主要以微表处或稀浆封层为主。微表处的优点是施工工艺简单、成本低、污染小、可快速恢复和改善原沥青路面的磨损、老化、光滑、松散等病害，提高沥青路面使用性能和耐久性，还可以提高原路面的承载力和防病害能力。稀浆封层相比于微表处，抗磨耗和抗水损等路用性能较差，而且不可以用于车辙填充性修复，多用于二级或二级以下的公路修复养护。因此，目前高等级路面的修复多采用微表处的养护方法。
目前的微表处多采用改性乳化沥青作为粘结剂，这种微表处的不足在于乳化沥青的粘附性能较差，拌合时间短，导致施工难度增加。此外微表处多采用阳离子慢裂快凝型的乳化沥青，这类乳化剂基本被外企垄断，而国产慢裂快凝乳化剂性能不稳定，粘结强度不足。水性环氧树脂既具备环氧树脂良好的粘结强度又可以与乳化沥青具有良好的相容性，制备的复合粘结剂，拌合时间长，表干和实干时间较短，有利于克服国产乳化剂性能不足的问题。目前有专利采用水性环氧树脂复配乳化沥青应用于微表处的报道，但是水性环氧树脂固化后由于其抗紫外性能差以及环氧树脂固化后模量和粘结强度远高于沥青，导致水性环氧乳化沥青乳液微表处的实际粘结强度受限于沥青的低强度低模量，难以发挥出环氧树脂的优异性能。
发明内容
本发明提供了一种耐磨低噪型路面修复层及其制备方法，该路面修复层克服目前水性环氧乳化沥青微表处性能不稳定且难以发挥出环氧树脂优良的粘结强度，并解决目前水性环氧乳化沥青暴露于表面所受到的紫外线老化的影响，相比于现有微表处，抗压强度高，耐水损性能好，且有效的避免了紫外线对环氧树脂体系的老化。
本发明所述的一种耐磨低噪型路面修复层的制备方法，所述制备方法具体为：将待修复路面清扫干净，喷洒路面防水粘结层，干燥2-4h；摊铺4-6mm厚耐压修复层，整平压实；摊铺3-5mm厚耐磨低噪修复层，整平压实；所述路面防水粘结层的制备步骤具体如下：
1)将2-4质量份的乳液稳定剂加入到40-50质量份水中，在80℃下搅拌30min，制得质量分数为5％-8％乳液稳定剂溶液A；
2)将质量份环氧乳化剂加入到质量份环氧树脂E44中，并于70℃-75℃下搅拌30min，得到环氧乳化剂含量为8％-15％的混合液30-40质量份B；
3)将A缓慢添加到B中，在恒温搅拌1-3h，制得水性环氧乳液C；
4)称取0.1-0.5质量份阳离子型沥青乳化剂加入C中，在65℃-70℃下搅拌10min-15min，得到混合物D；
5)缓慢将5-10质量份110℃-120℃的AH-90沥青添加到70℃的D中，乳化完毕后，加入20-30质量份50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液，在25℃-40℃下搅拌均匀后得到均匀乳液，将上述乳液喷洒到清扫干净的待修复路面，即可得到防水粘结层。
本发明所述的一种耐磨低噪型路面修复层的制备方法，所述耐压修复层的制备步骤具体如下：
1)将环氧乳化剂与环氧树脂E44按照质量比12:88混合，70℃搅拌10-15min，加入质量分数为5％-30％乙醇水溶液，恒温搅拌1h，配置成固含量50％的水性环氧乳液，添加50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液搅拌均匀后加入固含量为65％的阳离子乳化沥青搅拌均匀；
2)将短切碳纤维与采用MS-III级配的玄武岩石料加水搅拌均匀；
3)将1)中的水性环氧乳化沥青混合液加到2)中，室温拌合60-120s，摊铺成4-6mm厚，进行整平压实，即得到耐压修复层；
按质量比计，水性环氧乳液:水溶性改性聚酰胺乳液:乳化沥青:短切碳纤维:MS-III级配玄武岩石料:水＝(5-10):(3-5):(10-15):(0.5-2):100:8。
本发明所述的一种耐磨低噪型路面修复层的制备方法，所述耐磨低噪修复层的制备步骤具体如下：
1)将40-80目的橡胶粉、水泥、短切碳纤维、MS-II级配玄武岩石料拌合均匀，加入水搅拌均匀；
2)加入SBR改性乳化沥青，在搅拌锅中拌合60-120s，摊铺成3-5mm厚，整平压实，即制得耐磨低噪修复层；
按质量比计，SBR改性乳化沥青:短切碳纤维:水泥:橡胶粉:MS-II级配玄武岩石料:水＝(15-18):(0.5-2):(0.5-1):(5-15):100:8。
本发明所述的一种耐磨低噪型路面修复层的制备方法，所述乳液稳定剂为乳液分层防止剂EE；所述水性环氧乳液呈酸性，pH在2-3之间；所述环氧乳化剂为自制的非离子型环氧乳化剂，制备步骤为：称取7.84g环氧树脂E44和126g聚乙二醇6000加入到四口烧瓶中，将四口烧瓶置于85℃水浴锅中，安装机械搅拌装置，在氮气保护下恒温30min，然后开启机械搅拌装置，设定转速为300rpm，恒温搅拌10min；用恒压滴定漏斗滴定12.15ml的0.1mol/L二乙基锌己烷溶液，并保持转速和温度不变反应3h；将液体降温至40℃，用移液枪加入185μl的丙醛，恒温且搅拌转速为50rpm下反应1h；将水浴锅温度提高到80℃，转速提高到400rpm，搅拌1h后出料，制得的无色透明粘稠状液体则为非离子型水性环氧乳化剂，冷却后为结晶状白色固体，加热到50℃以上即可恢复流动性。
本发明所述的一种耐磨低噪型路面修复层的制备方法，所述短切碳纤维长度为3-5mm，直径为7-13μm，抗拉强度为3.6-3.8GPa，抗伸模量为240-280GPa。
与现有技术相比，本发明所述耐磨低噪型路面修复层的制备方法具有以下有益效果：
1)该修复层结构抗车辙有了明显的提升，湿轮磨耗测试结果也优于现有微表处的性能；
2)该方法制备修复层，利用表面的耐磨低噪修复层很好的保护了耐压修复层中环氧树脂，避免了环氧树脂直接暴露在紫外线中发生老化现象；
3)该方法所制备的修复层，下层的防水粘结层和耐磨低噪修复层均具有良好的防水性能，相比于现有的微表处，耐久性更好。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述耐磨低噪型路面修复层及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
路面防水粘结层的制备:
1)将12g自制非离子型环氧乳化剂和88g环氧树脂E44混合，在70℃、300rpm下搅拌30min，加入质量分数为8％的乳液分层防止剂EE水溶液100g，在70℃、600rpm下搅拌1h；自制的非离子型环氧乳化剂制备步骤为：称取7.84g环氧树脂E44和126g聚乙二醇6000加入到四口烧瓶中，将四口烧瓶置于85℃水浴锅中，安装机械搅拌装置，在氮气保护下恒温30min，然后开启机械搅拌装置，设定转速为300rpm，恒温搅拌10min；用恒压滴定漏斗滴定12.15ml的0.1mol/L二乙基锌己烷溶液，并保持转速和温度不变反应3h；将液体降温至40℃，用移液枪加入185μl的丙醛，恒温且搅拌转速为50rpm下反应1h；将水浴锅温度提高到80℃，转速提高到400rpm，搅拌1h后出料，制得的无色透明粘稠状液体则为非离子型水性环氧乳化剂，冷却后为结晶状白色固体，加热到50℃以上即可恢复流动性。
2)加入0.5g的阳离子型沥青乳化剂，在70℃下搅拌10min，将其加入到沥青乳化机中，缓慢加入110℃的壳牌AH-90 15g进行如花乳化；
3)加入50g的50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液在40℃下搅拌为均匀乳液。对所制备的乳液进行涂膜测试，性能如下：
附着力测试：3.52MPa(25℃拉拔强度)；
抗剪强度：25℃下抗剪强度实验为3.80MPa；
表干时间：1.5h(25℃下)；
实干时间：4h(25℃下)。
实施例2
耐压修复层的制备：
1)将3.6g环氧乳化剂与26.4g环氧树脂E44混合，70℃搅拌15min，加入质量分数为20％乙醇水溶液30g，恒温搅拌1h，添加50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液30g，搅拌均匀后加入固含量为65％的阳离子乳化沥青75g搅拌，制得均匀混合液；
2)将6g的3mm的短切碳纤维与600g的MS-III玄武岩石料混合均匀后，加48g水搅拌均匀后，将1)中的均匀混合液加入，室温拌合120s，摊铺到湿轮磨耗模具内；
其中MS-III玄武岩石料配比为：m(9.5)：m(4.75):m(2.36)：m(1.18):m(0.6)：m(0.3)：m(<0.3)＝0:30:25:15:10:10:20。
耐磨低噪修复层的制备：
1)将20g的80目橡胶粉、2g水泥、2g短切碳纤维、200g的MS-II级配玄武岩石料拌合均匀，加入16g水搅拌均匀；
2)加入15g的固含量65％的SBR改性乳化沥青，在搅拌锅中拌合120s，摊铺在含有耐压修复层的湿轮磨耗模具内，摊平并进行适当的压实；
其中MS-II玄武岩石料配比为：m(9.5)：m(4.75):m(2.36)：m(1.18):m(0.6)：m(0.3)：m(<0.3)＝0:10:20:15:15:18:22。
将上述湿轮磨耗测试件采用1h和6d湿轮磨耗值对修复层耐磨损性能和抗水损性能进行测试。同样的方法制备9kg耐压修复层混合料和3kg耐磨低噪修复层混合料，将耐压修复层摊铺在车辙仪模具底层，摊平后上面摊铺耐磨低噪修复层压实，采用车辙仪进行动稳定度测试来测试修复层抗车辙性能。
1h湿轮磨耗值：116.4g/m2；
6d湿轮磨耗值：297.7g/m2
60℃动稳定度：5720次/mm
实施例3
耐压修复层的制备：
1)将5.4g环氧乳化剂与39.6g环氧树脂E44混合，70℃搅拌15min，加入质量分数为20％乙醇水溶液45g，5-羟基没药酮0.5g，恒温搅拌1h，添加50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液45g，搅拌均匀后加入固含量为65％的阳离子乳化沥青60g搅拌，制得均匀混合液；
2)将10g的3mm的短切碳纤维与600g的MS-III玄武岩石料混合均匀后，加48g水搅拌均匀后，将1)中的均匀混合液加入，室温拌合120s，摊铺到湿轮磨耗模具内；
其中MS-III玄武岩石料配比为：m(9.5)：m(4.75):m(2.36)：m(1.18):m(0.6)：m(0.3)：m(<0.3)＝0:30:25:15:10:10:20
耐磨低噪修复层的制备：
1)将15g的80目橡胶粉、2g水泥、4g短切碳纤维、200g的MS-II级配玄武岩石料拌合均匀，加入16g水搅拌均匀；
2)加入15g的固含量65％的SBR改性乳化沥青，在搅拌锅中拌合60s，摊铺在含有耐压修复层的湿轮磨耗模具内，摊平并进行适当的压实；
其中MS-II玄武岩石料配比为：m(9.5)：m(4.75):m(2.36)：m(1.18):m(0.6)：m(0.3)：m(<0.3)＝0:10:20:15:15:18:22。
将上述湿轮磨耗测试件采用1h和6d湿轮磨耗值对修复层耐磨损性能和抗水损性能进行测试。同样的方法制备9kg耐压修复层混合料和3kg耐磨低噪修复层混合料，将耐压修复层摊铺在车辙仪模具底层，摊平后上面摊铺耐磨低噪修复层压实，采用车辙仪进行动稳定度测试来测试修复层抗车辙性能。
1h湿轮磨耗值：104.9g/m2；
6d湿轮磨耗值：245.0g/m2
60℃动稳定度：7293次/mm
实施例4
耐压修复层的制备：
1)将5.4g环氧乳化剂与39.6g环氧树脂E44混合，70℃搅拌15min，加入质量分数为20％乙醇水溶液45g，恒温搅拌1h，添加50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液45g，搅拌均匀后加入固含量为65％的阳离子乳化沥青60g搅拌，制得均匀混合液；
2)将12g的3mm的短切碳纤维与600g的MS-III玄武岩石料混合均匀后，加48g水搅拌均匀后，将1)中的均匀混合液加入，室温拌合120s，摊铺到湿轮磨耗模具内；
其中MS-III玄武岩石料配比为：m(9.5)：m(4.75):m(2.36)：m(1.18):m(0.6)：m(0.3)：m(<0.3)＝0:30:25:15:10:10:20。
耐磨低噪修复层的制备：
1)将30g的80目橡胶粉、2g水泥、1g短切碳纤维、200g的MS-II级配玄武岩石料拌合均匀，加入16g水搅拌均匀；
2)加入15g的固含量65％的SBR改性乳化沥青，在搅拌锅中拌合60s，摊铺在含有耐压修复层的湿轮磨耗模具内，摊平并进行适当的压实；
其中MS-II玄武岩石料配比为：m(9.5)：m(4.75):m(2.36)：m(1.18):m(0.6)：m(0.3)：m(<0.3)＝0:10:20:15:15:18:22
将上述湿轮磨耗测试件采用1h和6d湿轮磨耗值对修复层耐磨损性能和抗水损性能进行测试。同样的方法制备9kg耐压修复层混合料和3kg耐磨低噪修复层混合料，将耐压修复层摊铺在车辙仪模具底层，摊平后上面摊铺耐磨低噪修复层压实，采用车辙仪进行动稳定度测试来测试修复层抗车辙性能。
1h湿轮磨耗值：347.9g/m2；
6d湿轮磨耗值：557.8g/m2
60℃动稳定度：5144次/mm。

Claims (4)

1.一种耐磨低噪型路面修复层的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：将待修复路面清扫干净，喷洒路面防水粘结层，干燥2-4h；摊铺4-6mm厚耐压修复层，整平压实；摊铺3-5mm厚耐磨低噪修复层，整平压实；所述路面防水粘结层的制备步骤具体如下：
1)将2-4质量份的乳液稳定剂加入到40-50质量份水中，在80℃下搅拌30min，制得质量分数为5％-8％乳液稳定剂溶液A；
2)将环氧乳化剂加入到环氧树脂E44中，并于70℃-75℃下搅拌30min，得到环氧乳化剂含量为8％-15％的混合液B 30-40质量份；
3)将A缓慢添加到B中，在恒温搅拌1-3h，制得水性环氧乳液C；
4)称取0.1-0.5质量份阳离子型沥青乳化剂加入C中，在65℃-70℃下搅拌10min-15min，得到混合物D；
5)缓慢将5-10质量份110℃-120℃的AH-90沥青添加到70℃的D中，乳化完毕后，加入20-30质量份50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液，在25℃-40℃下搅拌均匀后得到均匀乳液，将上述乳液喷洒到清扫干净的待修复路面，即可得到防水粘结层；
所述乳液稳定剂为乳液分层防止剂EE；所述水性环氧乳液呈酸性，pH在2-3之间；所述环氧乳化剂为自制的非离子型环氧乳化剂，制备步骤为：称取7.84g环氧树脂E44和126g聚乙二醇6000加入到四口烧瓶中，将四口烧瓶置于85℃水浴锅中，安装机械搅拌装置，在氮气保护下恒温30min，然后开启机械搅拌装置，设定转速为300rpm，恒温搅拌10min；用恒压滴定漏斗滴定12.15mL 的0.1mol/L二乙基锌己烷溶液，并保持转速和温度不变反应3h；将液体降温至40℃，用移液枪加入185μL 的丙醛，恒温且搅拌转速为50rpm下反应1h；将水浴锅温度提高到80℃，转速提高到400rpm，搅拌1h后出料，制得的无色透明粘稠状液体则为非离子型环氧乳化剂，冷却后为结晶状白色固体，加热到50℃以上即可恢复流动性。
2.根据权利要求1所述的耐磨低噪型路面修复层的制备方法，其特征在于，所述耐压修复层的制备步骤具体如下：
1)将环氧乳化剂与环氧树脂E44按照质量比12:88混合，70℃搅拌10-15min，加入质量分数为5％-30％乙醇水溶液，恒温搅拌1h，配置成固含量50％的水性环氧乳液，添加50％固含量的水溶性改性聚酰胺乳液搅拌均匀后加入固含量为65％的阳离子乳化沥青搅拌均匀；
2)将短切碳纤维与采用MS-III级配的玄武岩石料加水搅拌均匀；
3)将1)中的水性环氧乳化沥青混合液加到2)中，室温拌合60-120s，摊铺成4-6mm厚，进行整平压实，即得到耐压修复层；
按质量比计，水性环氧乳液:水溶性改性聚酰胺乳液:乳化沥青:短切碳纤维:MS-III级配玄武岩石料:水＝(5-10):(3-5):(10-15):(0.5-2):100:8。
3.根据权利要求1所述的耐磨低噪型路面修复层的制备方法，其特征在于，所述耐磨低噪修复层的制备步骤具体如下：
1)将40-80目的橡胶粉、水泥、短切碳纤维、MS-II级配玄武岩石料拌合均匀，加入水搅拌均匀；
2)加入SBR改性乳化沥青，在搅拌锅中拌合60-120s，摊铺成3-5mm厚，整平压实，即制得耐磨低噪修复层；
按质量比计，SBR改性乳化沥青:短切碳纤维:水泥:橡胶粉:MS-II级配玄武岩石料:水＝(15-18):(0.5-2):(0.5-1):(5-15):100:8。
4.根据权利要求2或3所述的耐磨低噪型路面修复层的制备方法，其特征在于，所述短切碳纤维长度为3-5mm，直径为7-13μm，抗拉强度为3.6-3.8GPa，抗伸模量为240-280GPa。
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