CN112341832B - 一种抗冻融磨耗的路面修复材料及其生产工艺和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗冻融磨耗的路面修复材料及其生产工艺和应用，本发明先将水、水泥、标准砂和纳米粉末搅拌混合并球磨制成水泥胶砂，然后将改性沥青加热后与水泥胶砂胶体磨混合剪切，得到一种路面修复材料，其中，纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；改性沥青是将地沥青、软沥青混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得。本发明所制得的路面修复材料养护条件简单，抗冻融磨耗性能佳，应用前景广阔。

Description

一种抗冻融磨耗的路面修复材料及其生产工艺和应用
技术领域
本发明涉及路面修复材料技术领域，特别是涉及一种抗冻融磨耗的路面修复材料及其生产工艺和应用。
背景技术
道路是非常重要的交通纽带，关系到人们的日常出行，道路路面的常见形式之一为沥青路面，但是，随着交通量迅速增长、车辆大型化、重载化及极端气候条件影响，沥青路面出现不同程度的裂缝、车辙、表面松散、坑槽等早期损坏，降低了路面使用性能，严重的甚至引起路面结构破坏。为了保持路面良好的使用性能，延长使用寿命，在路面寿命周期的各个不同阶段需要采用不同的养护维修措施。
目前，针对路面损坏的修复大多采用沥青混合料进行，但由于有机材料与水泥混凝土这类无机材料存在着界面粘结不良、变形不协调问题，以及由于沥青混合料对水的敏感性强，因此用沥青混合料修复，在修复后3-4个月一般会遭到破坏，造成了养护费用高、修复效果差的突出问题；而若采用普通混凝土进行修复，则会造成尘土飞扬，对施工环境造成不良影响，硬化时间和养护时间较长，若遇到雨雪天气，施工难度更大，时间跨度更大，造成交通中断的时间过长。
另外，随着经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表正逐步被钢筋混凝土的房屋和不透水的沥青混凝土路面所覆盖，铺装技术简单，成本低廉，但它会给城市的生态环境带来许多负面的影响。首先，这种不透水不透气的路面使渗入地下的雨水明显减少，城市地下水得不到补充，损害了城市的水平衡，影响了城市地表植物的生长，破坏了城市地表的生态平衡；其次，这种表面致密的路面在雨天由于不能及时排水，造成路面积水，给行人和车辆的行驶带来许多不便，还会增加城市的噪音污染并形成城市的“热岛效应”。
倘若气温变低还会导致路面凝冰，众所周知，水分是路面发生透水病害的先决条件，而沥青混合料与外界连通孔隙的存在为水分侵入材料内部提供了有效途径。当凝冻现象发生时，外界气温一般在 -10～10℃范围内往复循环，随着温度的降低，水由液态转变成固态后体积迅速膨胀，从而对沥青路面的孔隙壁产生不可忽视的冻胀力；融化过程中，一旦雨水进入面层，在车辆荷载的作用下，自由水将变成动水在孔隙内部和接缝处冲刷，长此循环将降低表层沥青结合料与集料的粘结能力，导致表面层细集料剥落、麻面等病害，同时会加剧路面原有的病害程度，引起路面强度等力学性能的下降。因此，如何防治凝冻天气对公路设施的破坏成为亟待解决的问题。
专利CN110436822B公开了一种路面修复材料，是以环氧树脂、酚醛改性脂肪胺固化剂、添加剂和再生骨料为原料制成，养护时间相对较短，但是并未改善路面的抗冻融磨耗性能。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种抗冻融磨耗的路面修复材料及其生产工艺和应用，本发明所制备的路面修复材料有效改善了路面的抗冻融磨耗性能，应用前景广阔。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：
一种抗冻融磨耗的路面修复材料的生产工艺，以重量份计，先将1份水、2.2～2.3份水泥、5～5.2份标准砂和0.01～0.02份纳米粉末搅拌混合，600～800r/min球磨5～6小时，得到水泥胶砂；然后将80～100份改性沥青加热至150～200℃，置于胶体磨中，加入所述水泥胶砂，5000～7000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3～5小时，即得一种抗冻融磨耗的路面修复材料；
其中，所述纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；
所述改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1：0.7～0.9均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得。
优选的，以重量份计，所述改性纳米氮化硼的制备方法如下：先将1份纳米氮化硼加入水中，超声波振荡20～30分钟，然后加入8～10份聚乙烯亚胺，继续超声波振荡30～40分钟，接着以8000～10000r/min的搅拌速率剧烈搅拌20～30分钟，离心，洗涤，真空干燥，即得改性纳米氮化硼。
优选的，以重量份计，所述环氧化纤维素的制备方法如下：先将1份活化处理的微晶纤维素加入8～10份去离子水中，静置浸泡3～4小时，然后加入6～8份环氧氯丙烷和7～9份质量浓度25～35%氢氧化钠溶液，42～45℃搅拌反应2～3小时，离心，水洗涤至中性，干燥，即得所述的环氧化纤维素。
进一步优选的，活化处理的具体方法是：将微晶纤维素加入5～8倍重量的质量浓度16～20%的氢氧化钠溶液中，浸泡24小时，抽滤，水洗涤至中性，干燥，即可。
优选的，以重量份计，所述纳米粉末的制备方法如下：先将1份改性纳米氮化硼、0.008～0.01份环氧化纤维素和0.2～0.3份质量浓度25～35%氢氧化钠溶液混合，氮气气氛下，75～85℃反应15～18小时，水洗涤至中性，40℃干燥24小时即可。
优选的，以重量份计，所述改性沥青的制备方法如下：
（1）先将0.06～0.08份聚醚砜树脂与0.02～0.03份聚氨酯树脂混合加热至熔融得浆料，纺丝制成复合纤维；
（2）然后将1份正硅酸乙酯、5～6份质量浓度40～50%乙醇水溶液混合均匀，调节pH=4～5，60～70℃搅拌加热50～80分钟，得到预混液；
（3）接着向预混液中加入0.1～0.2份复合纤维，继续搅拌40～60分钟，得到溶胶，空气中静置陈化2～3小时，得到湿凝胶，80℃烘干至恒重，即得改性剂；
（4）再将35～40份基质沥青与0.03～0.04份月桂醇聚氧乙烯醚以及步骤（3）所得改性剂混合后经胶体磨乳化，即得改性沥青。
进一步优选的，步骤（1）中，加热至熔融后，超声波振荡分散30～40分钟。
进一步优选的，步骤（1）中，纺丝的具体方法为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000～20000个孔眼，孔径为0.03～0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5～10MPa，最后凝固浴得到纤维。
更进一步优选的，所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。
更进一步优选的，所述凝固浴为凝固剂质量含量5～10%的水浴，凝固剂选自CaCl2·2H2O、CaSO4·2H2O、MgCl2·H2O中的任一种。
进一步优选的，步骤（4）中，胶体磨乳化的工艺条件为：胶体磨的剪切速度为6000～8000r/分钟，乳化时间为12～15分钟。
本发明还要求保护利用上述生产工艺得到的一种抗冻融磨耗的路面修复材料以及上述路面修复材料在路面修复中的应用。
一种利用上述路面修复材料实现的路面修复方法，具体步骤如下：
（A）原路面坑洞处理：将原路面的坑洞切割成矩形，清除坑洞内杂物，并进行干燥处理；
（B）坑洞涂胶液：在坑洞内部涂抹胶液；
（C）砂浆填补和表面处理：将上述路面修复材料倒入坑洞内，经插捣和压实，保持与原路面一致的平整，然后在路表面以0.1kg/m2的用量均匀喷洒路面修复材料；
（D）养护：将修补后的路面进行养护。
优选的，所述胶液为环氧树脂和酚醛改性脂肪胺固化剂的混合物，所述环氧树脂与酚醛改性脂肪胺固化剂的质量比为1：0.75～1。
优选的，步骤（D）中，养护的工艺条件为：25℃养护3～4小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明先将水、水泥、标准砂和纳米粉末搅拌混合并球磨制成水泥胶砂，然后将改性沥青加热后与水泥胶砂胶体磨混合剪切，得到一种路面修复材料，其中，纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1：0.7～0.9均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得。所得的路面修复材料养护条件简单（25℃养护3～4小时），抗冻融磨耗性能佳。具体效果如下：
（1）本发明中水泥胶砂具有一定的黏性，改性沥青与水泥胶砂胶体磨混合剪切后具有较好的黏性，可以在修复路面时实现良好粘结，以免影响抗冻融磨耗性能。
（2）本发明中纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，其中，纳米氮化硼表面带负电荷，聚乙烯亚胺在水中容易质子化，表面带正电荷，正电荷的聚乙烯亚胺吸附于负电荷的纳米氮化硼表面，实现了纳米氮化硼表面的聚乙烯亚胺修饰。接着改性纳米氮化硼通过聚乙烯亚胺与环氧纤维素的化学反应得到纳米粉末。纤维素的引入大大提高了纳米粉末的亲水性，有利于透水性的改善，从而提高抗冻融磨耗性能。
（3）本发明中地沥青的熔点高，遮光性好，但是溶解性差；软沥青易乳化，但是软化点低；本发明将地沥青和软沥青通过适当比例复配制成基质沥青，一方面利用软沥青的易乳化特点增强整体的乳化性能，另一方面加入地沥青部分包覆软沥青，提高整体软化点，相互弥补，适当提高软化点，增强乳化性能，改善所得改性沥青的抗冻融磨耗性能。
（4）本发明中对基质沥青利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理，经溶胶-凝胶化形成凝胶结构，改善了产品的透水性，有利于抗冻融磨耗性能的提高。聚醚砜树脂、聚氨酯树脂的加入通过高分子结构缠绕，两者之间借助氢键形成丰富孔隙，或者进一步制成复合纤维，更有利于形成微小孔隙，进一步改善产品的透水性，有利于抗冻融磨耗性能的提高。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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。
实施例1
一种抗冻融磨耗的路面修复材料的生产工艺，先将1kg水、2.2kg水泥、5.2kg标准砂和0.01kg纳米粉末搅拌混合， 800r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；然后将100kg改性沥青加热至150℃，置于胶体磨中，加入所述水泥胶砂， 7000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3小时，即得一种抗冻融磨耗的路面修复材料；
其中，所述纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；
所述改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1： 0.9均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得。
所述改性纳米氮化硼的制备方法如下：先将1kg纳米氮化硼加入水中，超声波振荡20分钟，然后加入10kg聚乙烯亚胺，继续超声波振荡30分钟，接着以10000r/min的搅拌速率剧烈搅拌20分钟，离心，洗涤，真空干燥，即得改性纳米氮化硼。
所述环氧化纤维素的制备方法如下：先将1kg活化处理的微晶纤维素加入10kg去离子水中，静置浸泡3小时，然后加入8kg环氧氯丙烷和7kg质量浓度35%氢氧化钠溶液，42℃搅拌反应3小时，离心，水洗涤至中性，干燥，即得所述的环氧化纤维素。
活化处理的具体方法是：将微晶纤维素加入5倍重量的质量浓度20%的氢氧化钠溶液中，浸泡24小时，抽滤，水洗涤至中性，干燥，即可。
所述纳米粉末的制备方法如下：先将1kg改性纳米氮化硼、0.008kg环氧化纤维素和0.3kg质量浓度25%氢氧化钠溶液混合，氮气气氛下， 85℃反应15小时，水洗涤至中性，40℃干燥24小时即可。
所述改性沥青的制备方法如下：
（1）先将0.08kg聚醚砜树脂与0.02kg聚氨酯树脂混合加热至熔融得浆料，纺丝制成复合纤维；
（2）然后将1kg正硅酸乙酯、6kg质量浓度40%乙醇水溶液混合均匀，调节pH=5，60℃搅拌加热80分钟，得到预混液；
（3）接着向预混液中加入0.1kg复合纤维，继续搅拌60分钟，得到溶胶，空气中静置陈化2小时，得到湿凝胶，80℃烘干至恒重，即得改性剂；
（4）再将40kg基质沥青与0.03kg月桂醇聚氧乙烯醚以及步骤（3）所得改性剂混合后经胶体磨乳化，即得改性沥青。
步骤（1）中，加热至熔融后，超声波振荡分散40分钟。
步骤（1）中，纺丝的具体方法为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000个孔眼，孔径为0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。
所述凝固浴为凝固剂质量含量10%的水浴，凝固剂为CaCl2·2H2O。
步骤（4）中，胶体磨乳化的工艺条件为：胶体磨的剪切速度为6000r/分钟，乳化时间为15分钟。
实施例2
一种抗冻融磨耗的路面修复材料的生产工艺，先将1kg水、2.3kg水泥、5kg标准砂和0.02kg纳米粉末搅拌混合，600r/min球磨6小时，得到水泥胶砂；然后将80kg改性沥青加热至200℃，置于胶体磨中，加入所述水泥胶砂，5000r/分钟的剪切速度下，剪切混合5小时，即得一种抗冻融磨耗的路面修复材料；
其中，所述纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；
所述改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1：0.7均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得。
所述改性纳米氮化硼的制备方法如下：先将1kg纳米氮化硼加入水中，超声波振荡30分钟，然后加入8kg聚乙烯亚胺，继续超声波振荡40分钟，接着以8000r/min的搅拌速率剧烈搅拌30分钟，离心，洗涤，真空干燥，即得改性纳米氮化硼。
所述环氧化纤维素的制备方法如下：先将1kg活化处理的微晶纤维素加入8kg去离子水中，静置浸泡4小时，然后加入6kg环氧氯丙烷和9kg质量浓度25%氢氧化钠溶液， 45℃搅拌反应2小时，离心，水洗涤至中性，干燥，即得所述的环氧化纤维素。
活化处理的具体方法是：将微晶纤维素加入8倍重量的质量浓度16%的氢氧化钠溶液中，浸泡24小时，抽滤，水洗涤至中性，干燥，即可。
所述纳米粉末的制备方法如下：先将1kg改性纳米氮化硼、0.01kg环氧化纤维素和0.2kg质量浓度35%氢氧化钠溶液混合，氮气气氛下，75℃反应18小时，水洗涤至中性，40℃干燥24小时即可。
所述改性沥青的制备方法如下：
（1）先将0.06kg聚醚砜树脂与0.03kg聚氨酯树脂混合加热至熔融得浆料，纺丝制成复合纤维；
（2）然后将1kg正硅酸乙酯、5kg质量浓度50%乙醇水溶液混合均匀，调节pH=4， 70℃搅拌加热50分钟，得到预混液；
（3）接着向预混液中加入0.2kg复合纤维，继续搅拌40分钟，得到溶胶，空气中静置陈化3小时，得到湿凝胶，80℃烘干至恒重，即得改性剂；
（4）再将35kg基质沥青与0.04kg月桂醇聚氧乙烯醚以及步骤（3）所得改性剂混合后经胶体磨乳化，即得改性沥青。
步骤（1）中，加热至熔融后，超声波振荡分散30分钟。
步骤（1）中，纺丝的具体方法为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有20000个孔眼，孔径为0.03mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为10MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。
所述凝固浴为凝固剂质量含量5%的水浴，凝固剂为CaSO4·2H2O。
步骤（4）中，胶体磨乳化的工艺条件为：胶体磨的剪切速度为8000r/分钟，乳化时间为12分钟。
实施例3
一种抗冻融磨耗的路面修复材料的生产工艺，先将1kg水、2.25kg水泥、5.1kg标准砂和0.015kg纳米粉末搅拌混合，700r/min球磨5.5小时，得到水泥胶砂；然后将90kg改性沥青加热至180℃，置于胶体磨中，加入所述水泥胶砂，6000r/分钟的剪切速度下，剪切混合4小时，即得一种抗冻融磨耗的路面修复材料；
其中，所述纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；
所述改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1：0.8均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得。
所述改性纳米氮化硼的制备方法如下：先将1kg纳米氮化硼加入水中，超声波振荡25分钟，然后加入9kg聚乙烯亚胺，继续超声波振荡35分钟，接着以9000r/min的搅拌速率剧烈搅拌25分钟，离心，洗涤，真空干燥，即得改性纳米氮化硼。
所述环氧化纤维素的制备方法如下：先将1kg活化处理的微晶纤维素加入9kg去离子水中，静置浸泡3.5小时，然后加入7kg环氧氯丙烷和8kg质量浓度30%氢氧化钠溶液，43℃搅拌反应2.5小时，离心，水洗涤至中性，干燥，即得所述的环氧化纤维素。
活化处理的具体方法是：将微晶纤维素加入6倍重量的质量浓度18%的氢氧化钠溶液中，浸泡24小时，抽滤，水洗涤至中性，干燥，即可。
所述纳米粉末的制备方法如下：先将1kg改性纳米氮化硼、0.009kg环氧化纤维素和0.25kg质量浓度30%氢氧化钠溶液混合，氮气气氛下，80℃反应16小时，水洗涤至中性，40℃干燥24小时即可。
所述改性沥青的制备方法如下：
（1）先将0.07kg聚醚砜树脂与0.025kg聚氨酯树脂混合加热至熔融得浆料，纺丝制成复合纤维；
（2）然后将1kg正硅酸乙酯、5.5kg质量浓度45%乙醇水溶液混合均匀，调节pH=4.5，65℃搅拌加热70分钟，得到预混液；
（3）接着向预混液中加入0.15kg复合纤维，继续搅拌50分钟，得到溶胶，空气中静置陈化2.5小时，得到湿凝胶，80℃烘干至恒重，即得改性剂；
（4）再将38kg基质沥青与0.035kg月桂醇聚氧乙烯醚以及步骤（3）所得改性剂混合后经胶体磨乳化，即得改性沥青。
步骤（1）中，加热至熔融后，超声波振荡分散35分钟。
步骤（1）中，纺丝的具体方法为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有10000个孔眼，孔径为0.05mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为8MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。
所述凝固浴为凝固剂质量含量8%的水浴，凝固剂为MgCl2·H2O。
步骤（4）中，胶体磨乳化的工艺条件为：胶体磨的剪切速度为7000r/分钟，乳化时间为13分钟。
对比例1
一种路面修复材料的生产工艺，先将1kg水、2.2kg水泥、5.2kg标准砂和0.01kg纳米氮化硼搅拌混合， 800r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；然后将100kg改性沥青加热至150℃，置于胶体磨中，加入所述水泥胶砂， 7000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3小时，即得一种路面修复材料；
其中，所述改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1： 0.9均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得。
所述改性沥青的制备方法如下：
（1）先将0.08kg聚醚砜树脂与0.02kg聚氨酯树脂混合加热至熔融得浆料，纺丝制成复合纤维；
（2）然后将1kg正硅酸乙酯、6kg质量浓度40%乙醇水溶液混合均匀，调节pH=5，60℃搅拌加热80分钟，得到预混液；
（3）接着向预混液中加入0.1kg复合纤维，继续搅拌60分钟，得到溶胶，空气中静置陈化2小时，得到湿凝胶，80℃烘干至恒重，即得改性剂；
（4）再将40kg基质沥青与0.03kg月桂醇聚氧乙烯醚以及步骤（3）所得改性剂混合后经胶体磨乳化，即得改性沥青。
步骤（1）中，加热至熔融后，超声波振荡分散40分钟。
步骤（1）中，纺丝的具体方法为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000个孔眼，孔径为0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5MPa，最后凝固浴得到纤维。
所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维。
所述凝固浴为凝固剂质量含量10%的水浴，凝固剂为CaCl2·2H2O。
步骤（4）中，胶体磨乳化的工艺条件为：胶体磨的剪切速度为6000r/分钟，乳化时间为15分钟。
对比例2
一种路面修复材料的生产工艺，先将1kg水、2.2kg水泥、5.2kg标准砂和0.01kg纳米粉末搅拌混合， 800r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；然后将100kg改性沥青加热至150℃，置于胶体磨中，加入所述水泥胶砂， 7000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3小时，即得一种路面修复材料；
其中，所述纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；
所述改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1： 0.9均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚氨酯树脂进行改性处理而得。
所述改性纳米氮化硼的制备方法如下：先将1kg纳米氮化硼加入水中，超声波振荡20分钟，然后加入10kg聚乙烯亚胺，继续超声波振荡30分钟，接着以10000r/min的搅拌速率剧烈搅拌20分钟，离心，洗涤，真空干燥，即得改性纳米氮化硼。
所述环氧化纤维素的制备方法如下：先将1kg活化处理的微晶纤维素加入10kg去离子水中，静置浸泡3小时，然后加入8kg环氧氯丙烷和7kg质量浓度35%氢氧化钠溶液，42℃搅拌反应3小时，离心，水洗涤至中性，干燥，即得所述的环氧化纤维素。
活化处理的具体方法是：将微晶纤维素加入5倍重量的质量浓度20%的氢氧化钠溶液中，浸泡24小时，抽滤，水洗涤至中性，干燥，即可。
所述纳米粉末的制备方法如下：先将1kg改性纳米氮化硼、0.008kg环氧化纤维素和0.3kg质量浓度25%氢氧化钠溶液混合，氮气气氛下， 85℃反应15小时，水洗涤至中性，40℃干燥24小时即可。
所述改性沥青的制备方法如下：
（1）先将1kg正硅酸乙酯、6kg质量浓度40%乙醇水溶液混合均匀，调节pH=5，60℃搅拌加热80分钟，得到预混液；
（2）接着向预混液中加入0.1kg聚氨酯纤维，继续搅拌60分钟，得到溶胶，空气中静置陈化2小时，得到湿凝胶，80℃烘干至恒重，即得改性剂；
（3）再将40kg基质沥青与0.03kg月桂醇聚氧乙烯醚以及步骤（3）所得改性剂混合后经胶体磨乳化，即得改性沥青。
步骤（3）中，胶体磨乳化的工艺条件为：胶体磨的剪切速度为6000r/分钟，乳化时间为15分钟。
对比例3
一种路面修复材料的生产工艺，先将1kg水、2.2kg水泥、5.2kg标准砂和0.01kg纳米粉末搅拌混合， 800r/min球磨5小时，得到水泥胶砂；然后将100kg沥青加热至150℃，置于胶体磨中，加入所述水泥胶砂， 7000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3小时，即得一种路面修复材料；
其中，所述纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；
所述沥青是将地沥青、软沥青以质量比1： 0.9均匀混合制成。
所述改性纳米氮化硼的制备方法如下：先将1kg纳米氮化硼加入水中，超声波振荡20分钟，然后加入10kg聚乙烯亚胺，继续超声波振荡30分钟，接着以10000r/min的搅拌速率剧烈搅拌20分钟，离心，洗涤，真空干燥，即得改性纳米氮化硼。
所述环氧化纤维素的制备方法如下：先将1kg活化处理的微晶纤维素加入10kg去离子水中，静置浸泡3小时，然后加入8kg环氧氯丙烷和7kg质量浓度35%氢氧化钠溶液，42℃搅拌反应3小时，离心，水洗涤至中性，干燥，即得所述的环氧化纤维素。
活化处理的具体方法是：将微晶纤维素加入5倍重量的质量浓度20%的氢氧化钠溶液中，浸泡24小时，抽滤，水洗涤至中性，干燥，即可。
所述纳米粉末的制备方法如下：先将1kg改性纳米氮化硼、0.008kg环氧化纤维素和0.3kg质量浓度25%氢氧化钠溶液混合，氮气气氛下， 85℃反应15小时，水洗涤至中性，40℃干燥24小时即可。
试验例
参考GB15180-2010 《重交通道路石油沥青》，对实施例1～3和对比例1～3所得路面修复材料的延度以及薄膜烘箱试验进行考察。延度高，低温情况下不会发生变形，薄膜烘箱老化表明产品的抗老化性能，结果见表1。
表1. 技术指标考察
Figure DEST_PATH_IMAGE001
分别利用实施例1～3和对比例1～3所得路面修复材料进行路面修复，具体步骤如下：
（A）原路面坑洞处理：将原路面的坑洞切割成矩形，清除坑洞内杂物，并进行干燥处理；
（B）坑洞涂胶液：在坑洞内部涂抹胶液，胶液为环氧树脂和酚醛改性脂肪胺固化剂的混合物，所述环氧树脂与酚醛改性脂肪胺固化剂的质量比为1：0.85；
（C）砂浆填补：将路面修复材料倒入坑洞内，经插捣和压实，保持与原路面一致的平整，然后在路表面以0.1kg/m2的用量均匀喷洒路面修复材料；
（D）养护：将修补后的路面进行养护，养护条件为25℃养护3小时。
利用混凝土渗透系数测试仪检测路面修复材料的渗透系数。
参考ASTM C 666/C 666M-03 “混凝土抗速冻和速融的标准实验方法”进行冻融循环（-20℃下冰冻6小时，然后于20℃下融化6小时，此为一次循环），接着参考JTG E30-2005“水泥混凝土耐磨性试验方法”进行磨损量检测，分别研究5次、10次和20次冻融循环对路面的影响。结果见表2。
表2. 渗透系数和抗冻融磨耗性考察
渗透系数（cm/s） 5次冻融循环后磨损量（kg/m<sup>2</sup>） 10次冻融循环后磨损量（kg/m<sup>2</sup>） 20次冻融循环后磨损量（kg/m<sup>2</sup>）
实施例1 0.37 0.101 0.132 0.150
实施例2 0.34 0.098 0.130 0.148
实施例3 0.36 0.095 0.126 0.143
对比例1 0.27 0.132 0.177 0.200
对比例2 0.24 0.156 0.198 0.235
对比例3 0.18 1.199 0.258 0.336
由表1和表2可知，实施例1～3所得路面修复材料的延度高，抗老化性能佳，渗透系数高，具有较好的透水性，经5次、10次和20次冻融循环后，路面磨损量低，说明本发明的路面修复材料具有良好的抗冻融磨耗性。
对比例1用纳米氮化硼替换纳米粉末，不利于亲水性的改善，透水性变差，抗熔融磨耗性也变差，延度、抗老化性能等指标也明显变差。
对比例2在制备改性沥青时略去聚醚砜树脂，对比例3用基质沥青替换改性沥青，影响网状结构的形成，孔隙变少，影响透水性，抗熔融磨耗性也变差，延度、抗老化性能等指标也明显变差。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种抗冻融磨耗的路面修复材料的生产工艺，其特征在于，以重量份计，先将1份水、2.2～2.3份水泥、5～5.2份标准砂和0.01～0.02份纳米粉末搅拌混合，600～800r/min球磨5～6小时，得到水泥胶砂；然后将80～100份改性沥青加热至150～200℃，置于胶体磨中，然后加入所述水泥胶砂，5000～7000r/分钟的剪切速度下，剪切混合3～5小时，即得一种抗冻融磨耗的路面修复材料；
其中，所述纳米粉末是先将纳米氮化硼利用聚乙烯亚胺改性处理，得到改性纳米氮化硼，然后将改性纳米氮化硼与环氧化纤维素反应而得；
所述改性沥青是将地沥青、软沥青以质量比1：0.7～0.9均匀混合制成的基质沥青为原料，利用正硅酸乙酯、聚醚砜树脂、聚氨酯树脂进行改性处理而得；
所述改性纳米氮化硼的制备方法如下：先将1份纳米氮化硼加入水中，超声波振荡20～30分钟，然后加入8～10份聚乙烯亚胺，继续超声波振荡30～40分钟，接着以8000～10000r/min的搅拌速率剧烈搅拌20～30分钟，离心，洗涤，真空干燥，即得改性纳米氮化硼；
所述环氧化纤维素的制备方法如下：先将1份活化处理的微晶纤维素加入8～10份去离子水中，静置浸泡3～4小时，然后加入6～8份环氧氯丙烷和7～9份质量浓度25～35%氢氧化钠溶液，42～45℃搅拌反应2～3小时，离心，水洗涤至中性，干燥，即得所述的环氧化纤维素；其中活化处理的具体方法是：将微晶纤维素加入5～8倍重量的质量浓度16～20%的氢氧化钠溶液中，浸泡24小时，抽滤，水洗涤至中性，干燥，即可；
所述纳米粉末的制备方法如下：先将1份改性纳米氮化硼、0.008～0.01份环氧化纤维素和0.2～0.3份质量浓度25～35%氢氧化钠溶液混合，氮气气氛下，75～85℃反应15～18小时，水洗涤至中性，40℃干燥24小时即可；
所述改性沥青的制备方法如下：
（1）先将0.06～0.08份聚醚砜树脂与0.02～0.03份聚氨酯树脂混合加热至熔融得浆料，纺丝制成复合纤维；
（2）然后将1份正硅酸乙酯、5～6份质量浓度40～50%乙醇水溶液混合均匀，调节pH=4～5，60～70℃搅拌加热50～80分钟，得到预混液；
（3）接着向预混液中加入0.1～0.2份复合纤维，继续搅拌40～60分钟，得到溶胶，空气中静置陈化2～3小时，得到湿凝胶，80℃烘干至恒重，即得改性剂；
（4）再将35～40份基质沥青与0.03～0.04份月桂醇聚氧乙烯醚以及步骤（3）所得改性剂混合后经胶体磨乳化，即得改性沥青。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤（1）中，纺丝的具体方法为：浆料经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经过滤器、连接管进入喷丝头，喷丝头上规律分布有6000～20000个孔眼，孔径为0.03～0.06mm，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5～10MPa，最后凝固浴得到纤维。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤（4）中，胶体磨乳化的工艺条件为：胶体磨的剪切速度为6000～8000r/分钟，乳化时间为12～15分钟。
4.一种利用权利要求1～3中任一项所述生产工艺得到的抗冻融磨耗的路面修复材料。
5.一种权利要求4所述路面修复材料在路面修复中的应用。
6.一种利用权利要求5所述路面修复材料实现路面修复的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（A）原路面坑洞处理：将原路面的坑洞切割成矩形，清除坑洞内杂物，并进行干燥处理；
（B）坑洞涂胶液：在坑洞内部涂抹胶液；
（C）砂浆填补和表面处理：将上述路面修复材料倒入坑洞内，经插捣和压实，保持与原路面一致的平整，然后在路表面以0.1kg/m 2 的用量均匀喷洒路面修复材料；
（D）养护：将修补后的路面进行养护；
其中，所述胶液为环氧树脂和酚醛改性脂肪胺固化剂的混合物，所述环氧树脂与酚醛改性脂肪胺固化剂的质量比为1：0.75～1。
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