CN106986581A - 一种沥青路面修补材料及其制备方法 - Google Patents

一种沥青路面修补材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种沥青路面修补材料及其制备方法。本发明提供的沥青路面修补材料包含基料、骨料和添加剂，所述基料包含石油沥青、乳化剂、粘土、丙烯酸树脂、纤维和水。本发明中所述丙烯酸树脂能够改善修补材料的粘结性能，同时提高修补材料成膜后的抗渗水能力；所述纤维能够改善修补材料的抗拉伸性能；基料组分由于特定的组成，能够以性能稳定的乳胶状态存在，不易发生沉降和聚沉。本发明得到的修补料在0℃下的抗拉强度提高6％，伸长率提高39％；15℃下的抗拉强度提高30％，伸长率提高20％。此外，所述修补料在施工一年后，地面依然完整，无任何下陷和裂缝出现。

Description

一种沥青路面修补材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青路面修补技术领域，尤其涉及一种沥青路面修补材料及其制备方法。
背景技术
无论是水泥还是沥青路面，在通车使用一段时间之后，都会陆续出现各种损坏、变形及其它缺陷，这些我们统称为路面病害(Pavement diseases)。早期常见的病害有：裂缝、坑槽、车辙、松散、沉陷、桥头涵顶跳车、表面破损等。
裂缝最先出现在沥青面层或稳定基层底部，荷载弯拉应力或应变最大的位置。在车辆重复荷载作用下，裂缝连通起来，形成了多边、锐角的小块，发展成为网状或龟纹状的裂缝。龟裂是指在路面成块的，形状似龟背的，裂缝间距在10mm以内的，相互交错的裂缝，是沥青路面常见的病害。
比较传统的裂缝修补材料有热沥青、乳化沥青和沥青混合料，然而这些材料的抗老化性、粘接性、温度敏感性以及韧性较差。用普通的修补材料修补路面之后，由于水分的蒸发、外界温度变化以及修补材料的老化，裂缝处会重新出现下陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沥青路面修补材料及其制备方法，本发明提供的沥青路面修补材料不会出现下陷。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种沥青路面修补材料，包含基料、骨料和添加剂，所述基料、骨料和添加剂的质量比为100:(80～100):(10～15)；
其中，所述添加剂为粘合剂和/或橡胶沥青乳液；
所述基料包含以下质量份的组分:
优选的，所述乳化剂为酰胺类乳化剂。
优选的，所述纤维的直径为9～22μm，所述纤维的长度为3～25mm。
优选的，所述骨料为石英砂、玄武岩砂和金刚砂中的一种或几种。
优选的，所述橡胶沥青乳液的固含量为55～65％。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的沥青路面修补材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粘土、丙烯酸树脂和水混合，得到泥浆乳液；
(2)将所述泥浆乳液和乳化剂、石油沥青混合，得到乳化沥青；
(3)将所述乳化沥青和纤维混合，得到基料；
(4)将所述基料与骨料、添加剂混合，得到沥青路面修补材料。
优选的，所述步骤(1)中混合的温度为90～95℃。
优选的，所述步骤(2)中混合的温度为110～140℃。
优选的，所述步骤(1)中的混合为搅拌混合；
所述步骤(1)中搅拌混合的速率为100～120r/min；
所述步骤(1)中搅拌混合的时间为10～15分钟。
优选的，所述步骤(2)中的混合为搅拌混合；
所述步骤(2)中搅拌混合的速率为180～200r/min；
所述步骤(2)中搅拌混合的时间为25～35分钟。
本发明提供了一种沥青路面修补材料及其制备方法。本发明提供的沥青路面修补材料包含基料、骨料和添加剂，所述基料包含石油沥青、乳化剂、粘土、丙烯酸树脂、纤维和水。本发明中所述丙烯酸树脂能够改善修补材料的粘结性能，同时提高修补材料成膜后的抗渗水能力；所述纤维能够改善修补材料的抗拉伸性能；基料组分由于特定的组成，能够以性能稳定的乳胶状态存在，不易发生沉降和聚沉。本发明提供的沥青路面修补材在施工后能够保持稳定的物理状态且不易老化，进而避免下陷和塌落现象的产生。由实施例的实验结果可知，本发明得到的修补料在0℃下的抗拉强度提高6％，伸长率提高39％；15℃下的抗拉强度提高30％，伸长率提高20％。此外，所述修补料在施工一年后，地面依然完整，无任何下陷和裂缝出现。
附图说明
图1为本实施例1修补料施工一年后的地面状态图；
图2为市售修补料施工一年后的地面状态图。
具体实施方式
本发明提供了一种沥青路面修补材料，包含基料、骨料和添加剂，所述基料、骨料和添加剂的质量比为100:(80～100):(10～15)；
其中，所述添加剂为粘合剂和/或橡胶沥青乳液；
所述基料包含以下质量份的组分:
本发明提供的沥青路面修补材料包含基料组分。在本发明中，所述基料包含300～400份石油沥青，优选为320～380份，更优选为340～360份。本发明对所述石油沥青的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的石油沥青的市售产品即可。在本发明中，所述石油沥青优选为未经SBS改性的石油沥青。在本发明中，所述石油沥青的软化点优选为58～62℃，更优选为59～61℃，最优选为60℃。本发明中，在25℃温度下，以1/10mm为1度，所述石油沥青针入度优选为30～35，更优选为31～34，最优选为32～33。本发明中，在15℃温度下，拉伸速率为5cm/min，所述石油沥青的延度优选的大于9cm，更优选的为10～20cm，最优选的为12～18cm。
以300～400份石油沥青的质量为基准，本发明所述基料包含6～8份乳化剂，具体的可以为6份、7份或8份。在本发明中，所述乳化剂优选为酰胺类乳化剂，更优选为硬脂酸烷基酰胺基多胺。本发明对所述乳化剂的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的乳化剂的市售产品即可。
以300～400份石油沥青的质量为基准，本发明所述基料包含40～50份粘土，优选为42～48份，更优选为44～46份。本发明对所述粘土的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知来源的粘土即可。在本发明中，所述粘土的粒径优选的小于0.075mm，更优选的小于0.065mm，最优选的小于0.050mm。在本发明中，所述粘土优选的包含高岭土、伊利石和蒙脱土。本发明对所述高岭土、伊利石和蒙脱土的含量没有特殊要求，三者可以以任意比例进行混合，优选的所述高岭土的含量最高，蒙脱土的含量最低。从化学组成上考虑，本发明所述粘土优选包含碳酸钙组分，所述碳酸钙的含量优选的大于1.5％，更优选为3～15％，最优选为5～10％。在本发明中，所述粘土中不可避免的会包含一些常规的粘土有机物组分。在本发明中，所述粘土中粘土有机物的含量优选的小于2％，更优选的小于1.5％，最优选的小于1％。
在本发明中，所述粘土的塑性指数优选为5～25，更优选为10～20，最优选为12～18。在本发明中，所述粘土的自由膨胀率优选的小于50％，更优选的小于45％，最优选的小于40％。在本发明中，所述粘土的活性指数优选的小于0.8，更优选的小于0.6，最优选的小于0.5。在本发明中，所述粘土的阳离子交换量优选的小于50meq/100g，更优选的小于45meq/100g，最优选的小于40meq/100g。
以300～400份石油沥青的质量为基准，本发明所述基料包含8～15份丙烯酸树脂，优选为10～13份，更优选为11～12份。在本发明中，所述丙烯酸树脂优选以水溶性乳液的形式进行添加。在本发明中，丙烯酸树脂乳液的固含量优选为40～50％，更优选为42～48％，最优选为44～46％。本发明对所述丙烯酸树脂的来源没有任何的特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售的丙烯酸树脂即可。在本发明中，所述丙烯酸树脂的添加能够改善修补材料的粘结性能，同时提高修补材料成膜后的抗渗水能力。
以300～400份石油沥青的质量为基准，本发明所述基料包含10～20份纤维，优选为12～18份，更优选为14～16份。在本发明中，所述纤维优选为涤纶、丙纶和玄武岩纤维中的一种或几种。在本发明中，所述纤维的直径优选为9～22μm，更优选为12～20μm，最优选为14～16μm。在本发明中，所述纤维的长度优选为3～25mm，更优选为5～20mm，最优选为10～25mm。本发明对所述纤维的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售的所述纤维即可。
以300～400份石油沥青的质量为基准，本发明所述基料包含500～650份水，优选为530～630份，更优选为550～600份。在本发明中，当所述丙烯酸树脂以水溶性乳液的形式进行添加时，所述500～650份水优选包含所述丙烯酸树脂水溶性乳液中的水。在本发明中，所述纤维的添加能够改善修补材料的抗拉伸性能。
本发明提供的沥青路面修补材料还包含骨料组分。在本发明中，所述骨料和基料的质量比为(80～100):100，优选为(85～95):100，更优选为90:100。在本发明中，所述骨料优选为石英砂、玄武岩砂和金刚砂中的一种或几种。在本发明中，当所述骨料优选为石英砂、玄武岩砂和金刚砂中的任意两种物质的混合物时，两种组分可以按照任意的比例进行混配。在本发明中，当所述骨料优选同时包含石英砂、玄武岩砂和金刚砂三种组分时，所述石英砂、玄武岩砂和金刚砂的质量比优选为1:(1～3):(2～6)，更优选为1:(1.5～2.5):(3～5)，最优选为1:2:4。本发明对所述骨料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售的所述骨料即可。
在本发明中，所述骨料的表观密度优选的≥2.50g/cm3，更优选为3～5g/cm3，最优选为3.5～4.5g/cm3。在本发明中，所述骨料的含水率优选的≤1％，更优选的≤0.8％，最优选的≤0.5％；所述骨料的含泥率优选的≤0.5％，更优选的≤0.4％，最优选的≤0.3％。在本发明中，所述骨料的粒径优选为0.3～0.85mm，更优选为0.4～0.7mm，最优选为0.5～0.6mm。
本发明提供的沥青路面修补材料还包含添加剂组分，所述添加剂为粘合剂和/或橡胶沥青乳液。本发明对所述粘合剂的种类没有任何的特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的沥青路面或者沥青路面修补料用粘合剂即可。在本发明中，所述粘合剂具体的可以为西尔玛公司(Asphalt Binder)的AB粘合剂，其固含量为55～65％，阴离子型；也可以为阴离子型的可用作粘层油使用的固含量为55～65％的乳化沥青。在本发明中，所述橡胶沥青乳液的固含量优选为55～65％，更优选为58～63％，最优选为60％。本发明对所述橡胶沥青的来源没有任何特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售的橡胶沥青即可。
在本发明中，当所述添加剂为粘合剂和橡胶沥青乳液的混合物时，所述粘合剂和橡胶沥青乳液的质量比优选为1:(1～3)，更优选为1:(1.5～2.5)，最优选为1:2。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的沥青路面修补材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粘土、丙烯酸树脂和水混合，得到泥浆乳液；
(2)将所述泥浆乳液和乳化剂、石油沥青混合，得到乳化沥青；
(3)将所述乳化沥青和纤维混合，得到基料；
(4)将所述基料与骨料、添加剂混合，得到沥青路面修补材料。
本发明将粘土、丙烯酸树脂和水混合，得到泥浆乳液。在本发明中，制备所述泥浆乳液时混合的温度优选为90～95℃，更优选为91～94℃，最优选为92～93℃。在本发明中，所述步骤(1)中的混合优选为搅拌混合；所述步骤(1)中搅拌混合的速率优选为100～120r/min，更优选为105～115r/min，最优选为110r/min；所述步骤(1)中搅拌混合的时间优选为10～15分钟，更优选为11～14分钟，最优选为12～13分钟。
本发明对所述粘土、丙烯酸树脂和水的混合顺序没有任何的特殊要求，三者可以按照任意的顺序进行混合。本发明优选将丙烯酸树脂和粘土加入到水中。在本发明中，所述步骤(1)中混合的温度优选通过水提供，即将水预热到混合温度后再进行混合。
得到所述泥浆乳液后，本发明将所述泥浆乳液和乳化剂、沥青混合，得到乳化沥青。在本发明中，制备所述乳化沥青时混合的温度优选为110～140℃，更优选为120～130℃，最优选为125℃。在本发明中，所述步骤(2)中的混合优选为搅拌混合；所述步骤(2)中搅拌混合的速率优选为180～200r/min，更优选为185～195r/min，最优选为190r/min；所述步骤(2)中搅拌混合的时间优选为25～35分钟，更优选为28～33分钟，最优选为30分钟。
本发明对所述泥浆乳液和乳化剂、石油沥青的混合顺序没有任何的特殊要求，三者可以按照任意的顺序进行混合。本发明优选将乳化剂和沥青加入到泥浆乳液中。在本发明中，所述步骤(2)中混合的温度优选通过沥青提供，即将沥青预热到混合温度后再进行混合。
得到所述乳化沥青后，本发明将所述乳化沥青和纤维混合，得到基料。本发明对所述步骤(3)中的混合没有任何的特殊要求，将乳化沥青和纤维直接混合后搅拌均匀即可。
得到所述基料后，本发明将所述基料与骨料、添加剂混合，得到沥青路面修补材料。本发明对所述步骤(4)中的混合没有任何的特殊要求，将基料与骨料、添加剂直接混合后搅拌均匀即可。
本发明对上述技术方案所述沥青路面修补材料的使用方法没有特殊要求，按照本领域技术人员所熟知的修补料的使用方法进行即可。在本发明中，为了防止骨料长时间存放发生沉降，本发明优选在制备得到所述沥青路面修补材料后立即使用。在本发明中，当所述沥青路面修补材料以涂覆方式进行施工时，涂覆层的厚度优选为2～3mm，更优选为2.2～2.8mm，最优选为2.4～2.6mm。
下面结合实施例对本发明提供的沥青路面修补材料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将40份粘土、15份丙烯酸树脂乳液加入到500份、90℃的热水中，以100r/min的速率搅拌10min得到泥浆乳液。
再将350份温度为110℃的热石油沥青和6份乳化剂加入到泥浆乳液中，以转速200r/min的速率搅拌30min得到乳化沥青。
将得到的乳化沥青和20份涤纶纤维混合，得到基料。
按照基料、骨料和添加剂的质量比为10:9:1，在基料中加入石英砂、玄武岩砂、金刚砂骨料、沥青粘合剂和固含量为60％的活性橡胶沥青乳液，搅拌均匀，得到修补料。其中，石英砂、玄武岩砂、金刚砂骨料的质量比为1:2:4.5，沥青粘合剂和活性橡胶沥青乳液的质量比为1:2。
本发明还对本实施例修补料的拉伸性能进行了测试，结果如表1所示。
表1实施例1修补料的拉伸性能检测结果
由表1的测试结果可知，本实施例得到的修补料在0℃和15℃的测试温度下，其抗拉强度和断裂伸长均有所提高。具体的，0℃下的抗拉强度提高6％，伸长率提高39％；15℃下的抗拉强度提高30％，伸长率提高20％。
本发明还选取了两块开裂程度相似的底面，分别使用本实施例提供修补料和市售修补料进行修补，一年后底面状态分别如图1和图2所示。其中，图1为本实施例1修补料施工一年后的地面状态图，图2为市售修补料施工一年后的地面状态图。由图1和图2可知，本实施例提供的修补料在施工一年后，地面依然完整，无任何下陷和裂缝出现。而市售修补料在施工一年后，地面出现了不同程度的下陷和裂缝。
实施例2
将45份粘土、10份(以丙烯酸树脂计)固含量为50％的丙烯酸树脂乳液加入到630份、92℃的热水中，以100r/min的速率搅拌13min得到泥浆乳液。
再将300份温度为125℃的热石油沥青和7份乳化剂加入到泥浆乳液中，以转速180r/min的速率搅拌35min得到乳化沥青。
将得到的乳化沥青和15份丙纶纤维混合，得到基料。
按照基料、骨料和添加剂的质量比为100:80:15，在基料中加入石英砂、玄武岩砂、金刚砂骨料、沥青粘合剂和固含量为55％的活性橡胶沥青乳液，搅拌均匀，得到修补料。其中，石英砂、玄武岩砂、金刚砂骨料的质量比为1:2:4，沥青粘合剂和活性橡胶沥青乳液的质量比为1:2.5。
本实施例按照实施例1的方式进行了同样的施工检测，检测结果与实施例1一致，本实施例提供的修补料在施工一年后，地面依然完整，无任何下陷和裂缝出现。而市售修补料在施工一年后，地面出现了不同程度的下陷和裂缝。
实施例3
将50份粘土、8份(以丙烯酸树脂计)固含量为45％的丙烯酸树脂乳液加入到550份、95℃的热水中，以120r/min的速率搅拌15min得到泥浆乳液。
再将400份温度为140℃的热石油沥青和8份乳化剂加入到泥浆乳液中，以转速200r/min的速率搅拌30min得到乳化沥青。
将得到的乳化沥青和10份玄武岩纤维混合，得到基料。
按照基料、骨料和添加剂的质量比为100:100:13，在基料中加入石英砂、玄武岩砂、金刚砂骨料、沥青粘合剂和固含量为65％的活性橡胶沥青乳液，搅拌均匀，得到修补料。其中，石英砂、玄武岩砂、金刚砂骨料的质量比为1:2.5:4，沥青粘合剂和活性橡胶沥青乳液的质量比为1:1.5。
本实施例按照实施例1的方式进行了同样的施工检测，检测结果与实施例1一致，本实施例提供的修补料在施工一年后，地面依然完整，无任何下陷和裂缝出现。而市售修补料在施工一年后，地面出现了不同程度的下陷和裂缝。
由以上实施例可知，本发明提供了一种沥青路面修补材料及其制备方法。本发明提供的沥青路面修补材料包含基料、骨料和添加剂，所述基料包含石油沥青、乳化剂、粘土、丙烯酸树脂、纤维和水。本发明中所述丙烯酸树脂能够改善修补材料的粘结性能，同时提高修补材料成膜后的抗渗水能力；所述纤维能够改善修补材料的抗拉伸性能；基料组分由于特定的组成，能够以性能稳定的乳胶状态存在，不易发生沉降和聚沉。本发明提供的沥青路面修补材在施工后能够保持稳定的物理状态且不易老化，进而避免下陷和塌落现象的产生。由实施例的实验结果可知，本发明得到的修补料在0℃下的抗拉强度提高6％，伸长率提高39％；15℃下的抗拉强度提高30％，伸长率提高20％。此外，所述修补料在施工一年后，地面依然完整，无任何下陷和裂缝出现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种沥青路面修补材料，包含基料、骨料和添加剂，所述基料、骨料和添加剂的质量比为100:(80～100):(10～15)；
其中，所述添加剂为粘合剂和/或橡胶沥青乳液；
所述基料包含以下质量份的组分:
2.根据权利要求1所述的沥青路面修补材料，其特征在于，所述乳化剂为酰胺类乳化剂。
3.根据权利要求1所述的沥青路面修补材料，其特征在于，所述纤维的直径为9～22μm，所述纤维的长度为3～25mm。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的沥青路面修补材料，其特征在于，所述骨料为石英砂、玄武岩砂和金刚砂中的一种或几种。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的沥青路面修补材料，其特征在于，所述橡胶沥青乳液的固含量为55～65％。
6.权利要求1～5任意一项所述的沥青路面修补材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粘土、丙烯酸树脂和水混合，得到泥浆乳液；
(2)将所述泥浆乳液和乳化剂、石油沥青混合，得到乳化沥青；
(3)将所述乳化沥青和纤维混合，得到基料；
(4)将所述基料与骨料、添加剂混合，得到沥青路面修补材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合的温度为90～95℃。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合的温度为110～140℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的混合为搅拌混合；
所述步骤(1)中搅拌混合的速率为100～120r/min；
所述步骤(1)中搅拌混合的时间为10～15分钟。
10.根据权利要求6或9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的混合为搅拌混合；
所述步骤(2)中搅拌混合的速率为180～200r/min；
所述步骤(2)中搅拌混合的时间为25～35分钟。
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