CN108689636A - 聚脲树脂快速修补材料及道路快速修补方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚脲树脂快速修补材料及道路快速修补方法，其特征在于包括聚脲树脂和石料在常温下混合搅拌而成；所述聚脲树脂与石料的重量比为1:8.5～11；所述石料包括下述重量组成的混合物。

Description

聚脲树脂快速修补材料及道路快速修补方法

技术领域

本发明属于道路施工领域，具体涉及到路面修补材料，尤其涉及一种使用聚脲树脂快速修补材料及道路快速修补方法。

背景技术

目前，国内的路面铺装材料主要有水泥混凝土和沥青混合料，从发展趋势，使用性能，维护性能来说，沥青混合料都要一定程度上优于水泥混凝土，但是再好的沥青混合料都会在使用过程中发生损坏，产生开裂，坑槽，脱层等病害，对交通行驶产生一定的安全隐患，特别是对于桥梁工程来说，损坏的铺装结构会很大程度上影响到桥梁主体结构的使用状况和寿命，因此，如何快速有效的对铺装结构进行修补，就显得尤为重要。而对路面铺装结构病害修补处理的关键就是要找到合理有效的修补材料与工艺，既能满足铺装层修补的要求，又能提高修补效率，从而提高经济效益。

在现有的路面修补材料中，是以沥青作为胶结剂的修补材料为主，包括改性沥青混合料，环氧沥青混合料，乳化沥青混合料，浇筑式沥青混合料等。对于一般的沥青混合料而言，其高温稳定性较差，耐久性能较差，与原铺装结构的截面粘结性能较差，因此修补完成后，常常会发生推移，脱层，车辙等病害，使用寿命较短。对于热拌环氧沥青混合料而言，为了满足高温拌和后到修补地点的要求，固化速率较慢，修补后其强度上升较慢，需要长时间的养护，修补效率低下。若采用现场拌和，则需要大型的高温加热搅拌设备，机具成本急剧上升，经济效益低下。因此，开发一种施工工艺简单，养护时间短，可以快速开放交通，力学能力优异的铺装层修补材料具有重大意义。

聚脲树脂混合料是由聚脲树脂与石料组成。聚脲树脂是由异氰酸酯组份与氨基化合物组份反应生成的，可以在没有催化剂的作用下快速反应固化，由于拥有防腐，防水，耐磨的基本特性，目前被广泛应用在涂料领域。此外，聚脲树脂对湿气，温度不敏感，施工时不受环境的影响，拥有优异的物理性能，优异的抗拉压强度，伸长率，柔韧性，耐磨性，耐老化性，防腐性，良好的热稳定性，与界面的粘结能力强等特点。结合以上优势，将聚脲树脂的用途扩展到道路工程领域，将其与石料结合，所形成的聚脲树脂混合料将会是很好的路面工程修补材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种具有良好的力学强度、界面粘结力，以及优良的抗裂性能和高温稳定性的聚脲树脂快速修补材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该聚脲树脂快速修补材料，其特征在于包括聚脲树脂和石料在常温下混合搅拌而成；所述聚脲树脂与石料的重量比为1:8.5～11；

所述石料包括下述重量组成的混合物：

所述聚脲树脂优选为聚天冬氨酸酯聚脲树脂。

进一步地，所述聚脲树脂可以为是由异氰酸酯和氨基化合物反应制；异氰酸酯与氨基化合物的质量比为1:1.2～2。

所述异氰酸酯优选为多异氰酸酯或异氰酸酯聚合物。

更进一步地，所述异氰酸酯聚合物可以是通过聚醚多元醇或聚醚多元醇和多异氰酸酯反应制备得到的端基含异氰酸酯的预聚物。

较好的，所述异氰酸酯聚合物可以选自甲苯二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。

上述各方案中，所述氨基化合物可以选自天冬氨酸酯。天冬氨酸优选万华公司生产的和中的至少一种或两者。

所述的是反应速率较快、且硬化后强度较高的天冬氨酸酯；为反应速率适中、硬化后强度较低的天冬氨酸酯；为反应速率较慢，硬化后强度较低的天冬氨酸酯。

可根据实际强度要求，凝固时间要求的不同，调节所使用天冬氨酸酯的比例，再将混合后的天冬氨酸酯和异氰酸酯反应，得到不同固化时间和固化强度的聚脲树脂。

使用上述聚脲树脂快速修补材料的快速修补方法，其特征在于包括下述步骤：

1)制备聚脲树脂

将至少一种氨基化合物按配比倒入容器中，在常温下搅拌均匀，得到氨基化合物的混合物；

向所述氨基化合物混合物中加入异氰酸酯组分，室温下搅拌均匀后，即得到聚脲树脂；

将所述石料加入到容器中，在室温下搅拌均匀，即得到聚脲树脂快速修补材料；

按常规方法对待修补的路面坑槽处理干净后，将配制好的聚脲树脂快速修补材料倒入坑槽内，并对聚脲树脂混合料进行压实，直至与原路面平整；

修补完成后，养护20min～2h，该路面即可正常使用。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明所提供的聚脲树脂快速修补材料较热拌沥青混合料修补材料而言，可以在常温下进行拌和，减少能源消耗，也无需专门的大型机具设备；

2、可以通过改变聚脲树脂配制过程中各组分的含量与比例，将混合料的凝结时间控制在20min到2h的范围内，极大程度上满足了现场施工要求，也可提高修补效率，从而减少封闭交通的时间，大大提高经济效益；

3、聚脲树脂快速修补材料力学性能优异，抗压强度高，在高温下亦能保持很好的稳定性，此外，由于聚脲树脂材料的耐久性能好，抗老化性能强，大大延长了铺装修补材料的使用寿命；

4、聚脲树脂混合料由于采用了聚脲树脂作为粘结剂，与典型铺装材料的相容性较好，界面黏附强度较高；

5、聚脲树脂混合料对水的敏感性较弱，施工环境要求较为容易达到。

6、主要适用于路面铺装层的坑槽修补，该修补材料可适用于一般公路铺装，高等级公路铺装，桥面铺装等。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明在制备用于道路坑槽快修修补的聚脲树脂混合料时，先制备聚脲树脂组分，再将树脂组分与合理级配的石料混合均匀得到最后的聚脲树脂混合料。具体的操作步骤如下：

1)首先将其中一种或两种按一定的比例(具体比例可根据实际工程情况，如所需要的凝固时间，固化后强度要求等进行调节)倒入容器中，在常温下搅拌均匀，直至混合物不存在任何离析，得到聚脲树脂配制所需的天冬氨酸酯混合物。

若路面修补工程中需要聚脲树脂混合料凝固时间很短，且硬化后强度较高，可直接单独使用制备聚脲树脂，凝固时间可以控制在15min之内；若所需施工时间较长，需要聚脲树脂混合料凝固时间稍长，且硬化后的强度与低强度的原路面铺装相匹配，则可以直接单独使用或制备聚脲树脂，凝固时间可以控制在1h以上。

2)向混合均匀的天冬氨酸酯混合物中加入异氰酸酯组分(可以是多异氰酸酯，也可以是异氰酸酯聚合物)，可以采用手持搅拌机进行搅拌，在室温下搅拌均匀，不产生任何离析后，即可得到聚脲树脂。

3)将表1所示不同粒径大小的石料混合均匀后，倒入可搅拌的容器中，在室温下，再将配制完成的聚脲树脂，按树脂与石料质量之比为1:10的比例，倒入定量的聚脲树脂，将树脂与石料搅拌均匀，使聚脲树脂可以均匀的分散黏附在石料表面，即可制得用于路面快速修补的聚脲树脂混合料。

表1聚脲树脂混合料合成级配范围(建议值)

4)修补路面坑槽时，按正常路面修补处理程序对修补处的路面坑槽进行处理干净后，将配制好的聚脲树脂混合料倒入坑槽内，采用小型压实机或平板夯对坑槽处的聚脲树脂混合料进行压实，直至与原路面平整。

修补完成后，养护20min～2h，即可达到路面行驶所需强度，即可开放交通。

为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实例。

实施例1至实施例9：

在室温下，取干净，干燥的离心管，倒入氨基化合物组分(R组分)，即一定量的天冬氨酸酯或按一定比例混合后的天冬氨酸酯混合物，搅拌均匀后，再根据不同的比例，倒入异氰酸酯组分，继续搅拌均匀，并放在离心机中进行离心除气泡，使之得到均一稳定的聚脲树脂。并放在室温下12h～24h，使其充分反应固化。

期间时刻观察聚脲树脂的凝固状况，记录下聚脲树脂的凝固时间，如表2中所示。

待聚脲树脂反应完全，凝固后，用小型台式切割机，将离心管中的聚脲树脂进行切割成20mm厚左右的小圆柱体，用万能试验机做抗压强度试验，并记录试验结果。

实施例1至实施例9配方即测试结果如表2所示。

表2不同配方及比例下聚脲树脂凝固时间和抗压强度表

实施例10至实施例12：

在室温下，取干净干燥的容器，先倒入一定量的氨基化合物组分(可以是Wanelast985，Wanelast984，Wanelast980中的一种或者两种，或是其他种类的氨基化合物)，若是多种氨基化合物混合而成，则需要先进行搅拌，直至混合物搅拌均匀；再倒入一定量的异氰酸酯组分(可以是多异氰酸酯或异氰酸酯聚合物，可选择甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，中的至少一种或多种混合物，或其他的适合的异氰酸酯种类)，将异氰酸酯组分和氨基化合物组分在容器中搅拌均匀，再倒入满足道路铺装且混合均匀的石料或符合混合料合成级配的石料中，将聚脲树脂和石料搅拌均匀，直至树脂均匀黏附在石料的表面，最后得到聚脲树脂混合料。

将聚脲树脂混合料导入的标准圆柱体试模中，并插捣整平，再用标准击实仪双面击实50次，得到预制件，放在室温下养护12h～24h后，脱模，得到聚脲树脂混合料成品。

对得到的聚脲树脂混合料成品进行试验测试，其中样品的稳定度和流值参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2001)中的T 0709—2011标准试验方法进行测试；抗压强度参考ASTMD 395-02标准试验方法进行测试。测试结果如表3所示。

表3不同配方及比例下聚脲树脂混合料凝固时间和抗压强度表

Claims (8)

1.聚脲树脂快速修补材料，其特征在于包括聚脲树脂和石料在常温下混合搅拌而成；所述聚脲树脂与石料的重量比为1:8.5～11；

所述石料包括下述重量组成的混合物：

2.根据权利要求1所述的聚脲树脂快速修补材料，其特征在于所述聚脲树脂为聚天冬氨酸酯聚脲树脂。

3.根据权利要求2所述的聚脲树脂快速修补材料，其特征在于所述聚脲树脂为是由异氰酸酯和氨基化合物反应制；异氰酸酯与氨基化合物的质量比为1:1.2～2。

4.根据权利要求3所述的聚脲树脂快速修补材料，其特征在于所述异氰酸酯为多异氰酸酯或异氰酸酯聚合物。

5.根据权利要求4所述的聚脲树脂快速修补材料，其特征在于所述异氰酸酯聚合物是通过聚醚多元醇或聚醚多元醇和多异氰酸酯反应制备得到的端基含异氰酸酯的预聚物。

6.根据权利要求5所述的聚脲树脂快速修补材料，其特征在于所述异氰酸酯聚合物选自甲苯二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。

7.根据权利要求3至6任一权利要求所述的聚脲树脂快速修补材料，其特征在于所述氨基化合物选自天冬氨酸酯。

8.使用如权利要求的1至7任一权利要求所述的聚脲树脂快速修补材料的快速修补方法，其特征在于包括下述步骤：

1)制备聚脲树脂

将至少一种氨基化合物按配比倒入容器中，在常温下搅拌均匀，得到氨基化合物的混合物；

向所述氨基化合物混合物中加入异氰酸酯组分，室温下搅拌均匀后，即得到聚脲树脂；

将所述石料加入到容器中，在室温下搅拌均匀，即得到聚脲树脂快速修补材料；

按常规方法对待修补的路面坑槽处理干净后，将配制好的聚脲树脂快速修补材料倒入坑槽内，并对聚脲树脂混合料进行压实，直至与原路面平整；

修补完成后，养护20min～2h，该路面即可正常使用。