CN110204248A - 一种用于沥青路面快速修补材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于沥青路面快速修补材料及制备方法，其特征在于，按重量份计，包括钢渣骨料60~85份、废弃塑料15~40份，偶联剂2~5份，钛白粉5~10份。通过对材料处理及加压成型使其快速结合，由于其制备时间短、耐磨性好、强度高、不须后期养护且廉价，用于坑槽修补病害路面后30min既可以通车，无需反复修补，可以作为一种新的路面快速修复材料。

Description

一种用于沥青路面快速修补材料及制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于沥青路面快速修补材料及制备方法。

背景技术

目前，道路上常用的修复材料包括水泥混凝土类材料、聚合物类材料、热拌沥青混合料和乳化沥青混合料。水泥类修复材料凝结时间短，可以实现快速通车的要求，但该种修复材料的后期易粉化、耐久性差；聚合物类修补材料由于使用高分子化合物，生产成品高，且对环境有污染，后期随着聚合物材料的老化，材料耐久性差。热拌沥青混合料方面，在低温条件下，热拌沥青水泥施工效果差，导致材料强度和耐久性不佳。采用乳化沥青混合料修补路面，不需加热，施工简单，但由于含水量大，当水分挥发后材料才会硬化，强度的发育受温度的影响较大，难以实现道路快速通车的要求。

钢渣是冶炼钢铁过程中产生的固体废物，由于表面粗糙且有一定的孔隙，易于与沥青结合，再者钢渣的强度和耐磨性较好，压碎值较高，可以替代碎石与沥青混合进行铺路，还提高了路面材料的抗剪切强度，经过筛选后的大小均匀、f-CaO含量少的钢渣可作为筑路材料。

专利号CN 108083735公开了一种快速修补路面的修补材料及其制备方法和应用，该方法属于水泥类修复材料、虽然可以实现快速通车的要求、但没体现材料的耐磨性能，后期耐久性较差，适应范围也比较狭窄。为了解决修复材料存在的问题，将回收的塑料作为粘结剂，工业生产中排放的钢渣作为骨料，利用熔融塑料的快凝的特性，通过加压成型的方法制备出一种快速硬化且高强耐磨的材料，可以作为路面修复材料使用。不仅实现了钢渣和废旧塑料的重新利用，还能为道路修复材料开拓全新的思路。

发明内容

针对传统的路面修补材料在耐磨性和力学性能上等方面的问题。因此，本研究提出了将工业固体废弃物钢渣作为填料加入到废旧塑料中，一方面提高路面修复材料的力学性能和耐磨性，另一方面固体废弃物的加入能减少聚乙烯的使用，达到节约资源的目的，同时也使固体废弃物得到了高价值利用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于沥青路面快速修补材料，按重量份计，包括钢渣骨料60~85份、废弃塑料15~40份，偶联剂2~5份，钛白粉5~10份；

优选的，所述的用于沥青路面快速修补材料，按重量份计，包括钢渣骨料70~85份、废弃塑料15~30份，偶联剂2~4份，钛白粉5~8份；

优选的，所述的用于沥青路面快速修补材料，按重量份计，包括钢渣骨料85份、废弃塑料15份，偶联剂3份，钛白粉5份；

优选的，所述钢渣骨料粒径为30~90目，所述偶联剂为KH570硅烷偶联剂。

进一步地，所述废弃塑料为高密度聚乙烯，其熔体流动速率：50g/10min。

上述的用于沥青路面快速修补材料，包括如下步骤：

S1、用球磨机对钢渣原料进行研磨，并用筛子对研磨产物进行筛分，将其分为不同的粒径范围钢渣颗粒后储存备用；

S2、将废旧塑料制品清洗，去掉油污和泥沙、然后进行清洗、粉碎、脱水干燥处理备用，称取一定比例的钛白粉(TiO₂) 对废旧塑料进行表面活化，然后再加入偶联剂进行改性并充分混合，再进行高速球磨分散30~60min即可；

S3、准确称取重量份为70~85份钢渣和经S2处理的15~30份废弃塑料，按比例混合均匀后置于坩埚中，将坩埚放入电热鼓风干燥箱中加热使其融化，在150~210℃的温度下加热10~60min后；

S4、将S3中熔融状态的混合物料快速转移到模具中，利用压力试验机以5~50Mpa加压负荷加压将试块压制成型。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、将钢渣作为骨料与经改性后的废弃塑料聚乙烯熔融混合通过加压成型制备出复合材料，一方面利用熔融的聚乙烯流动性好、粘性好和凝固快的性质，另一方面利用钢渣的力学性能高耐磨性好的性质，通过加压成型使其快速结合，由于其制备时间短、性能优异，不须后期养护且廉价的复合修补材料，用于坑槽修补病害路面后30min既可以通车，无需反复修补；

2、利用钢渣和废弃塑料制备路面修复材料大大降低了大量堆积产生的污染，能降低成本，具有较好的市场应用前景。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例中，用于沥青路面快速修补材料制备方法的技术方案是：

用于沥青路面快速修补材料，按重量份计，包括80目钢渣骨料80份、废弃塑料20份，KH570硅烷偶联剂3份，钛白粉5份；

用于沥青路面快速修补材料制备方法如下：

S1、用球磨机对钢渣原料进行研磨，并用筛子对研磨产物进行筛分，将其分为不同的粒径范围钢渣颗粒后储存备用；

S2、将废旧塑料制品清洗，去掉油污和泥沙、然后进行清洗、粉碎、脱水干燥处理备用，称取质量份为5份的钛白粉(TiO₂) 对废旧塑料进行表面活化，然后再加入质量份为3份的偶联剂进行改性并充分混合，再进行高速球磨分散50min即可；

S3、准确称取重量份为80份钢渣和经S2处理的20份废弃塑料，按比例混合均匀后置于坩埚中，将坩埚放入电热鼓风干燥箱中加热使其融化，在200℃的温度下加热30min后；

S4、将S3中熔融状态的混合物料快速转移到模具中，利用压力试验机以25Mpa加压负荷加压将试块压制成型。

实施例2

本实施例中，用于沥青路面快速修补材料制备方法的技术方案是：

用于沥青路面快速修补材料，按重量份计，包括80目钢渣骨料70份、废弃塑料30份，KH570硅烷偶联剂3份，钛白粉5份；

用于沥青路面快速修补材料制备方法同上述实施例1。

实施例3

本实施例中，用于沥青路面快速修补材料制备方法的技术方案是：

用于沥青路面快速修补材料，按重量份计，包括80目钢渣骨料85份、废弃塑料15份，KH570硅烷偶联剂3份，钛白粉5份；

用于沥青路面快速修补材料制备方法同上述实施例1。

对比例1

本对比例中，用于沥青路面快速修补材料制备方法的技术方案是：

用于沥青路面快速修补材料，按重量份计，包括80目钢渣骨料95份、废弃塑料5份，KH570硅烷偶联剂3份，钛白粉5份；

用于沥青路面快速修补材料制备方法同上述实施例1。

其中抗压强度测试方法是将试块放入60℃烘箱内烘至质量恒定后冷却到室温，然后放在压力试验机的测试平台上，设置加压速度为0.5~1.5kN/s，其抗压强度按照P=F/A计算 (F为破坏荷载，A为受压面积)，耐磨性的测定首先是将不同钢渣掺量制成的试样称重，然后将其固定在试样架内，将时间继电器的时间调至 2 分钟，再调节加料斗的加料开关，使磨料均匀地进入研磨区。待设备自动停止后，关掉加料开关，从夹具上取下试样，再次称量试样的质量，耐磨性根据国家标准GB/T12988-2009《无机地面材料耐磨试验方法》计算出试块的磨损率，每种试块制作三个进行测试并取平均值，测试结果见表1和表2。

表1 修补材料耐磨试验结果

实施项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					钢渣掺量	80	70	85	95
磨损率（%）	0.02	0.05	0.01	1

表2 修补材料抗压强度试验结果

实施项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					钢渣掺量	80	70	85	95
抗压强度（MPa）	31.6	30.2	34.8	9.2

从表1和表2通过试验结果表明修补材料的抗压强度的变化随钢渣用量的增加先上升后下降，当钢渣掺量达到 85%时，修补材料的抗压强度达到最大值34.8MPa。因为当钢渣掺量小，熔融的废弃塑料作为一种粘结剂充分包裹在钢渣骨料表面，使二者间粘结处变得紧密，同时骨料之间的空隙被增加的废弃塑料充分填充，空隙逐渐减小。当钢渣掺量大于 85%时，废弃塑料含量相应减小，导致其不能充分填充钢渣之间的空隙，不能为钢渣界面提供有效粘结力。故试块受到外界压力作用时，钢渣骨料界面间易产生应力集中，故修补材料的抗压强度急剧下降，强度值为9.2MPa。修补材料磨损率随钢渣骨料用量的增加会有所增大。但在钢渣用量为 70～85%时，磨损率都相对较小。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种用于沥青路面快速修补材料，其特征在于，按重量份计，包括钢渣骨料60~85份、废弃塑料15~40份，偶联剂2~5份，钛白粉5~10份。

2.根据权利要求1所述的用于沥青路面快速修补材料，其特征在于，按重量份计，包括钢渣骨料70~85份、废弃塑料15~30份，偶联剂2~4份，钛白粉5~8份。

3.根据权利要求1所述的用于沥青路面快速修补材料，其特征在于，按重量份计，包括钢渣骨料85份、废弃塑料15份，偶联剂3份，钛白粉5份。

4.根据权利要求1所述的用于沥青路面快速修补材料，其特征在于，所述钢渣骨料粒径为30~90目。

5.根据权利要求1所述的用于沥青路面快速修补材料，其特征在于，所述废弃塑料为高密度聚乙烯，其熔体流动速率：50g/10min。

6.根据权利要求1所述的用于沥青路面快速修补材料，其特征在于，所述偶联剂为KH570硅烷偶联剂。

7.如权利要求1-6任一项所述的用于沥青路面快速修补材料，其特征在于，包括如下步骤：

S1、用球磨机对钢渣原料进行研磨，并用筛子对研磨产物进行筛分，将其分为不同的粒径范围钢渣颗粒后储存备用；

S2、将废旧塑料制品清洗，去掉油污和泥沙、然后进行清洗、粉碎、脱水干燥处理备用，称取一定比例的钛白粉(TiO₂) 对废旧塑料进行表面活化，然后再加入偶联剂进行改性并充分混合，再进行高速球磨分散30~60min即可；

S3、准确称取重量份为70~85份钢渣和经S2处理的15~30份废弃塑料，按比例混合均匀后置于坩埚中，将坩埚放入电热鼓风干燥箱中加热使其融化，在150~210℃的温度下加热10~60min后；

S4、将S3中熔融状态的混合物料快速转移到模具中，利用压力试验机以5~50Mpa加压负荷加压将试块压制成型。