CN110760194A - 一种路面灌缝材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种路面灌缝材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种路面灌缝材料及其制备方法和应用；所述路面灌缝材料由包括以下组分的物料制成：沥青80重量份～100重量份；纤维3重量份～15重量份；填充剂1重量份～160重量份；水1重量份～6重量份；发泡剂0.1重量份～2重量份。与现有技术相比，本发明提供的路面灌缝材料采用特定含量组分，实现较好的相互作用，得到的路面灌缝材料施工时具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处；固化后粘结力强，具有较好弹塑性，环境适应性强，因其含有一定的密封气孔，可改善裂缝受高低温作用产生的热胀冷缩变形；从而能够满足路面状况和实际施工要求，适用公路、市政道路和乡村公路等各种沥青路面的裂缝灌缝材料。

Description

一种路面灌缝材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及交通建设技术领域，更具体地说，是涉及一种路面灌缝材料及其制备方法和应用。
背景技术
我国高等级公路建设中半刚性基层几乎成了唯一的结构形式。在半刚性基层沥青路面研究与应用方面取得了举世瞩目的成就的同时，随着长期的应用与研究，发现高强度的半刚性基层仍存在着一些问题，主要表现为横向收缩裂缝与路面内滞水。
半刚性基层沥青路面开裂影响因素较多，如沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车辆类型、路线走向和路基条件以及施工因素等。通过对国内已建高等级公路的使用调查发现，半刚性沥青路面的裂缝，无论是非冰冻地区的南方，还是季节性冰冻地区的北方，高等级公路在通车1～2·年后均出现不同程度的裂缝，且随着时间的增长，这种裂缝还将增加和扩大。沈大高速公路沈鞍段1987年3月在一段854米长的路面上出现10条裂缝，沪嘉高速公路1988年底竣工，1990年2月即发现裂缝，至1994年16公里道路发现裂缝1267条，广佛高速公路1989年7月竣工，1990年2月15公里共发现裂缝3180条，以及长平高速公路，长133.3公里，也在路面通车一年后出现5858条横向裂缝，裂缝总长62973米；裂缝产生的原因不能说只是沥青面层温缩的结果，半刚性基层的反射裂缝也不容忽视。大量裂缝的存在必然会降低路面的使用性能，例如，使裂缝处弯沉增大从而加速面层弯曲破坏，同时裂缝处半刚性基层弹性模量明显降低，进而影响路面结构的整体强度。
由于沥青层裂缝下渗的雨水和雪水滞留在沥青混合料结构层内，雪水、雨水可能沿面层裂缝下渗软化基层，降低承载力，同时半刚性基层路面排水差，密实性结构的半刚性基层，使通过路面裂缝下渗的水分滞留在基层顶面，无法排出，受水浸蚀及动水压力作用，将降低沥青与石料的粘附性和沥青混合料的耐久性，使路面产生剥落、松散、坑槽、泛油、车辙等病害，影响路面的强度；并逐渐软化、冲刷基层与面层，造成基层唧浆和沥青混合料松散等不利因素，特别是季节性冰冻区因冻胀的原因，在冻融的反复作用下，对面层和基层产生破坏的作用，最终导致基层丧失支撑及与面层的联结，从而使沥青面层出现网裂等破坏，使路面损坏加剧，使用寿命缩短。可见裂缝的修复对提高路面的使用寿命具有重大意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种路面灌缝材料及其制备方法和应用，本发明提供的路面灌缝材料施工时具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处，固化后粘结力强，具有较好弹塑性，环境适应性强，可改善裂缝受高低温作用产生的热胀冷缩变形。
本发明提供了一种路面灌缝材料，由包括以下组分的物料制成：
沥青80重量份～100重量份；
纤维3重量份～15重量份；
填充剂1重量份～160重量份；
水1重量份～6重量份；
发泡剂0.1重量份～2重量份。
优选的，所述沥青选自道路SBS改性沥青和/或橡胶改性沥青。
优选的，所述纤维选自木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。
优选的，所述填充剂选自碳酸钙、方解石、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或多种。
优选的，所述发泡剂为碳酸氢铵。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的路面灌缝材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将发泡剂与水混合，得到原料混合物；
b)将沥青加热后，采用沥青发泡设备将步骤a)得到的原料混合物喷入加热的沥青中，得到发泡沥青；
c)将步骤b)得到的发泡沥青与纤维、填充剂混合，得到路面灌缝材料。
优选的，步骤b)中所述加热的温度为120℃～180℃。
优选的，步骤b)中所述发泡沥青的发泡倍数不小于5倍。
优选的，步骤c)中所述混合的过程具体为：
将步骤b)得到的第二原料混合物与纤维、填充剂加入剪切机，在150r/min～250r/min的转速下搅拌5s～15s，得到路面灌缝材料。
本发明还提供了一种路面裂缝的修复方法，包括以下步骤：
将待修复的路面裂缝进行清理，采用高压注射设备将路面灌缝材料灌入裂缝，完成修复；所述路面灌缝材料为上述技术方案所述的路面灌缝材料。
本发明提供了一种路面灌缝材料及其制备方法和应用；所述路面灌缝材料由包括以下组分的物料制成：沥青80重量份～100重量份；纤维3重量份～15重量份；填充剂1重量份～160重量份；水1重量份～6重量份；发泡剂0.1重量份～2重量份。与现有技术相比，本发明提供的路面灌缝材料采用特定含量组分，实现较好的相互作用，得到的路面灌缝材料施工时具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处；固化后粘结力强，具有较好弹塑性，环境适应性强，因其含有一定的密封气孔，可改善裂缝受高低温作用产生的热胀冷缩变形；从而能够满足路面状况和实际施工要求，适用公路、市政道路和乡村公路等各种沥青路面的裂缝灌缝材料。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、操作易控，适合大规模生产应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种路面灌缝材料，由包括以下组分的物料制成：
沥青80重量份～100重量份；
纤维3重量份～15重量份；
填充剂1重量份～160重量份；
水1重量份～6重量份；
发泡剂0.1重量份～2重量份。
在本发明中，所述路面灌缝材料包括沥青、纤维、填充剂、水和发泡剂，优选由沥青、纤维、填充剂、水和发泡剂组成。在本发明中，所述沥青优选选自道路SBS改性沥青和/或橡胶改性沥青，更优选为道路SBS改性沥青或70号沥青。本发明对所述沥青的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述道路SBS改性沥青和70号沥青的市售商品即可。在本发明中，所述路面灌缝材料包括80重量份～100重量份的沥青，优选为80重量份。
在本发明中，所述纤维优选选自木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的一种或多种，更优选为木质素纤维或玄武岩纤维。本发明对所述纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维的市售商品即可。在本发明中，所述路面灌缝材料包括3重量份～15重量份的纤维，优选为3重量份～4重量份。
在本发明中，所述填充剂优选选自碳酸钙、方解石、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或多种，更优选为碳酸钙或氢氧化钙。本发明对所述填充剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述碳酸钙、方解石、氢氧化钙和氢氧化镁的市售商品即可。在本发明中，所述路面灌缝材料包括1重量份～160重量份的填充剂，优选为10重量份。
本发明对所述水没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的去离子水即可。在本发明中，所述路面灌缝材料包括1重量份～6重量份的水，优选为1重量份。
在本发明中，所述发泡剂优选为碳酸氢铵。本发明对所述发泡剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售碳酸氢铵即可。在本发明中，所述路面灌缝材料包括0.1重量份～2重量份的发泡剂，优选为0.1重量份～0.2重量份。
本发明提供的路面灌缝材料采用特定含量组分，实现较好的相互作用，得到发泡纤维沥青胶浆路面灌缝材料，施工时具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处；固化后粘结力强，具有较好弹塑性，环境适应性强，因其含有一定的密封气孔，可改善裂缝受高低温作用产生的热胀冷缩变形。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的路面灌缝材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将发泡剂与水混合，得到原料混合物；
b)将沥青加热后，采用沥青发泡设备将步骤a)得到的原料混合物喷入加热的沥青中，得到发泡沥青；
c)将步骤b)得到的发泡沥青与纤维、填充剂混合，得到路面灌缝材料。
本发明首先将发泡剂与水混合，得到原料混合物。在本发明中，所述发泡剂和水与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。本发明对所述混合的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的人工搅拌或机械搅拌的技术方案均可，保证发泡剂和水混合均匀即可。
得到所述原料混合物后，本发明将沥青加热后，采用沥青发泡设备将步骤a)得到的原料混合物喷入加热的沥青中，得到发泡沥青。在本发明中，所述沥青与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述加热的温度优选为120℃～180℃，更优选为150℃～170℃。
在本发明中，所述发泡沥青的发泡倍数优选不小于5倍，更优选为8倍～11倍。
得到所述发泡沥青后，本发明将得到的发泡沥青与纤维、填充剂混合，得到路面灌缝材料。在本发明中，所述纤维和填充剂与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
将步骤b)得到的第二原料混合物与纤维、填充剂加入剪切机，在150r/min～250r/min的转速下搅拌5s～15s，得到路面灌缝材料；
更优选为：
将步骤b)得到的第二原料混合物与纤维、填充剂加入剪切机，在200r/min的转速下搅拌10s，得到路面灌缝材料。
本发明提供的制备方法工艺简单、操作易控，适合大规模生产应用。
本发明还提供了一种路面裂缝的修复方法，包括以下步骤：
将待修复的路面裂缝进行清理，采用高压注射设备将路面灌缝材料灌入裂缝，完成修复；所述路面灌缝材料为上述技术方案所述的路面灌缝材料。
在本发明中，所述清理的过程优选具体为：
用强力吹风机将缝中的杂物清理干净，如缝的宽度较小(小于3mm)时，应扩缝至5mm。
在本发明中，所述路面灌缝材料为上述技术方案所述的路面灌缝材料，其能够满足路面状况和实际施工要求，适用公路、市政道路和乡村公路等各种沥青路面的裂缝灌缝材料。
本发明提供了一种路面灌缝材料及其制备方法和应用；所述路面灌缝材料由包括以下组分的物料制成：沥青80重量份～100重量份；纤维3重量份～15重量份；填充剂1重量份～160重量份；水1重量份～6重量份；发泡剂0.1重量份～2重量份。与现有技术相比，本发明提供的路面灌缝材料采用特定含量组分，实现较好的相互作用，得到的路面灌缝材料施工时具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处；固化后粘结力强，具有较好弹塑性，环境适应性强，因其含有一定的密封气孔，可改善裂缝受高低温作用产生的热胀冷缩变形；从而能够满足路面状况和实际施工要求，适用公路、市政道路和乡村公路等各种沥青路面的裂缝灌缝材料。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、操作易控，适合大规模生产应用。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售；其中，道路SBS改性沥青的基本指标及技术要求参见表1所示；玄武岩纤维和木质素纤维的基本指标参见表2所示。
表1本发明实施例所用的道路SBS改性沥青和70号沥青的基本指标及技术要求
Figure BDA0002260806120000071
表2本发明实施例所用的玄武岩纤维和木质素纤维的基本指标
Figure BDA0002260806120000072
实施例1
(1)将0.2kg碳酸氢铵加入到1kg的水中搅拌均匀，得到原料混合物；
(2)将80kg道路SBS改性沥青加热至170℃，采用沥青发泡设备将步骤(1)得到的原料混合物喷入加热的沥青中，得到发泡沥青；所述发泡沥青的发泡倍数为8倍；
(3)将步骤(2)得到的发泡沥青与4kg玄武岩纤维、10kg碳酸钙加入剪切机，在200r/min的转速下搅拌10s，得到路面灌缝材料；本发明实施例1提供的路面灌缝材料具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处。
应用：
将待修复的路面裂缝进行清理，用强力吹风机将缝中的杂物清理干净，如缝的宽度较小(小于3mm)时，应扩缝至5mm；然后采用高压注射设备将
实施例1提供的路面灌缝材料灌入裂缝，完成修复。
固化后的路面灌缝材料的技术指标参见表3所示。
表3固化后的实施例1提供的路面灌缝材料的技术指标
Figure BDA0002260806120000081
实施例2
(1)将0.1kg碳酸氢铵加入到1kg的水中搅拌均匀，得到原料混合物；
(2)将80kg 70号沥青加热至150℃，采用沥青发泡设备将步骤(1)得到的原料混合物喷入加热的沥青中，得到发泡沥青；所述发泡沥青的发泡倍数为11倍；
(3)将步骤(2)得到的发泡沥青与3kg木质素纤维、10kg氢氧化钙加入剪切机，在200r/min的转速下搅拌10s，得到路面灌缝材料；本发明实施例2提供的路面灌缝材料具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处。
应用：
将待修复的路面裂缝进行清理，用强力吹风机将缝中的杂物清理干净，如缝的宽度较小(小于3mm)时，应扩缝至5mm；然后采用高压注射设备将实施例2提供的路面灌缝材料灌入裂缝，完成修复。
固化后的路面灌缝材料的技术指标参见表4所示。
表4固化后的实施例2提供的路面灌缝材料的技术指标
Figure BDA0002260806120000082
Figure BDA0002260806120000091
实验结果表明，本发明提供的路面灌缝材料施工时具有较低的粘性、较好的流动性，在常温状态下能较好的进入到裂缝的深处；固化后粘结力强，具有较好弹塑性，环境适应性强，因其含有一定的密封气孔，可改善裂缝受高低温作用产生的热胀冷缩变形；从而能够满足路面状况和实际施工要求，适用公路、市政道路和乡村公路等各种沥青路面的裂缝灌缝材料。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种路面灌缝材料，由包括以下组分的物料制成：
沥青80重量份～100重量份；
纤维3重量份～15重量份；
填充剂1重量份～160重量份；
水1重量份～6重量份；
发泡剂0.1重量份～2重量份。
2.根据权利要求1所述的路面灌缝材料，其特征在于，所述沥青选自道路SBS改性沥青和/或橡胶改性沥青。
3.根据权利要求1所述的路面灌缝材料，其特征在于，所述纤维选自木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的路面灌缝材料，其特征在于，所述填充剂选自碳酸钙、方解石、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的路面灌缝材料，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢铵。
6.一种权利要求1～5任一项所述的路面灌缝材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将发泡剂与水混合，得到原料混合物；
b)将沥青加热后，采用沥青发泡设备将步骤a)得到的原料混合物喷入加热的沥青中，得到发泡沥青；
c)将步骤b)得到的发泡沥青与纤维、填充剂混合，得到路面灌缝材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述加热的温度为120℃～180℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述发泡沥青的发泡倍数不小于5倍。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中所述混合的过程具体为：
将步骤b)得到的第二原料混合物与纤维、填充剂加入剪切机，在150r/min～250r/min的转速下搅拌5s～15s，得到路面灌缝材料。
10.一种路面裂缝的修复方法，包括以下步骤：
将待修复的路面裂缝进行清理，采用高压注射设备将路面灌缝材料灌入裂缝，完成修复；所述路面灌缝材料为权利要求1～5任一项所述的路面灌缝材料。
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