CN113683344A - 一种沥青路面车辙病害常温快速修复材料及其修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及路面车辙修复技术领域，具体地说，涉及一种沥青路面车辙病害常温快速修复材料及其修复方法。该快速修复材料的原材料组成包括改性乳化沥青、快速水泥、粗集料、细集料。本发明所提供的快速修复材料拌和无需要加水，乳化沥青破乳后形成强度，并提供水泥水化所需水，快速水泥具有的活性能促进乳化沥青破乳，二者共同加快修复材料终凝时间和快速提高早期强度；适用于高交通量、超载严重的沥青路面车辙坑槽修补工作，其具有无需封闭交通、早期强度高、韧性好、粘结力强、耐久抗冲击性能强、施工受环境影响小等特点，通常从拌和起20分钟即可终凝形成强度。
Description
技术领域
本发明涉及路面车辙修复技术领域，具体地说，涉及一种沥青路面车辙病害常温快速修复材料及其修复方法。
背景技术
随着我国经济建设和城市现代化的蓬勃发展，公路交通设施作为重点项目在近30年来也随之快速发展。截止2020年末，全国公路总里程519.81万公里，公路密度54.15公里/百平方公里，同时公路养护总里程也达到了514.40万公里，占公路总里程99.0％，公路事业的发展从以往的“建设为主”向“修养结合”转变。因此，现阶段我国公路建设的主要问题是如何对“问题路面”采取有效手段进行修复，提高“问题路面”的行车安全和舒适性，并延长其使用寿命以达到节约维护成本的目的。
通过沥青路面病害资料调研和现场病害调查可以发现，车辙坑槽是沥青路面经常出现的破坏形式之一。在沥青路面的日常养护和维修工作中，车辙坑槽维修工作较为频繁，容易受交通量和外界环境影响，维修难度较大，并且车辙坑槽若不及时修补，不仅会加速路面的损坏，而且对车辆和驾驶人员也构成较大的威胁。实践表明，传统的修补材料并不适应城市主干道重载交通路面及湿热地区高温多雨的复杂气候条件，不能满足路面耐久性的使用需求，重载交通路面车辙坑槽修复后早期强度低、易过早破坏、水损害等问题十分普遍和突出，若不及时解决安全隐患，可能造成公路拥堵，甚至诱发恶性交通事故，而且采用传统修补材料进行修补往往忽略了后期强度衰减，修补区域与原路面存在明显色差等问题。
综上所述，传统的修复材料分为热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料，热拌沥青混合料的温度敏感性高，对施工的环境要求较高，低温潮湿状态下修复施工的质量难以控制，而且对修复效果很大程度上取决于修补设备和修补施工人员的素质，修复质量的不可控因素较多；冷拌沥青混合料存在早期强度低，混合料的压实度不足，且易剥落从而发生二次破损等众多缺陷；并且传统的这两种修补料并没有考虑修补后路面的美学效果，修补区域与原路面存在较大的色差。传统的沥青路面车辙坑槽冷补材料早期强度增长慢、凝结时间长、拌和性能差、后期强度衰减、受车辆冲击作用易脱落，容易产生二次破坏及修补美学效果差等问题亟待解决。
本发明针对现有沥青路面车辙坑槽冷补材料的性能不足，提供一种沥青路面车辙病害常温下快速修复材料及其修复方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沥青路面车辙病害常温下快速修复材料及其修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种沥青路面车辙病害常温快速修复材料，包括以下原料组成：改性乳化沥青、快速水泥、粗集料、细集料，各材料质量比为1.0:1.2-1.6:5.5-5.9:3.6-4.0；
所述改性乳化沥青为慢裂型阳离子改性乳化沥青，其由以下组分按照重量百分比组成：沥青51-55％，阳离子乳化剂1.5％-2.2％，改性剂5.0-5.5％，pH调节剂3.1-5.0％，余量为水；
所述快速水泥包括硫铝酸盐水泥、早强减水剂、玄武岩纤维和调色剂组成。
作为本技术方案的进一步改进，所述硫铝酸盐水泥的标号为R·SAC 42.5，28天强度≥42.5MPa。
作为本技术方案的进一步改进，所述粗集料规格为4.75-13.2mm，粗集料选自石米、石灰岩和花岗岩碎石中的一种；所述细集料的规格为0-4.75mm，细集料选自碱性石料生产的机制砂、洁净的石屑、河砂和海沙中的一种，按沥青路面修补厚度，超层厚2/3粒径颗粒必须筛除，通过4.75mm筛的合成矿料骨料量不得低于50％。
作为本技术方案的进一步改进，所述早强减水剂选自高效型聚羧酸减水剂，其减水率≥15％、含气量≤3.5％。
作为本技术方案的进一步改进，所述调色剂为炭黑，其着色力在100％-120％。
作为本技术方案的进一步改进，所述玄武岩纤维，可按实际需求选择玄武岩或其它品种，并有多种掺量。
另一方面，本发明提供了一种利用上述中所述的沥青路面车辙坑槽快速修复材料进行修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据现场环境、施工条件，确定修复材料的最优配合比；
S2、提前配制好快速水泥；准备粗集料和细集料配置骨料，骨料要保持干燥；推荐采用旧沥青路铣刨料，循环利用，环保节能，效果更好；
S3、根据车辙坑槽的大小范围及深度，预先确定修补窗口，窗口范围根据表面病害实际范围向四周扩大9-11cm，为加强修复表观美观，用铣刨机铣出新旧界面或用切割机沿修补窗口切割成矩形，矩形四边应与路面标线垂直或平行，铣刨机操作边界是为了提高修复外观，紧急处理可以不用铣刨，只要稍作清除掉旧沥青路中已破坏的松散料即可施工；
S4、铣刨或凿除沥青路面修补窗口内松散的混合料，用鼓风机和清扫工具对修补范围进行清扫，不怕修复基面潮湿，扫干积水即可，无需等粘层油破乳，清除窗口内部的碎石及灰尘，均匀撒布乳化沥青作为界面粘结材料；
S5、按配合比将骨料与提前配制好的快速水泥干拌50-70s，不需加水，直接加入改性乳化沥青继续搅拌50-70s，得到快速修复材料，然后将其均匀摊铺到修补窗口中，松方系数为1.4，整平并压实；搅拌和摊铺可选择机械或人工操作；
S6、采用三吨光轮压路机压实，待修复材料表面固结无明显水分后开放交通即可。
优选的，所述S2中，骨料可优先采用旧沥青路铣刨料，循环利用，环保节能，效果更好，不易开裂，色泽更好。
优选的，所述S5中，修复材料混合无需要加水，乳化沥青破乳后提供水泥水化所需水形成强度，水泥具有的活性促进乳化沥青破乳，二者共同快速提高修复材料早期强度。
优选的，所述S6中，快速修复材料在执行配合比、材料干燥的前提条件下，从开始加乳化沥青拌和到压实完成25-35min可开放重交通，可用于车辙表面薄层快速恢复路面功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该沥青路面车辙病害常温快速修复材料及其修复方法中，所使用的快速修复材料强度主要由快速水泥水化和改性乳化沥青破乳后的沥青粘结作用提供；修复材料混合无需加水，乳化沥青破乳后提供水泥水化所需水形成强度，水泥具有的活性促进乳化沥青破乳，二者共同加快修复材料终凝时间和快速提高早期强度。快速水泥水化反应和改性乳化沥青破乳同时进行，两者互为条件，互相促进。
2、该沥青路面车辙病害常温快速修复材料及其修复方法中，快速修复材料适用于高交通量、超载严重的沥青路面坑槽，具有快速开放交通、初凝即终凝、早期强度高、韧性好，耐久抗冲击性能强，受环境影响小等特点，可边做边通车，无需封闭交通，25-35min即可开放交通，并且修补料与原沥青路面色泽相适，粘结力强、整体性好，可有效降低沥青路面坑槽修补后发生二次破坏的概率，达到较好的沥青路面坑槽修复效果。
附图说明
图1为本发明中实施例1的修复方法流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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1一种沥青路面车辙病害常温快速修复材料及其修复方法，包括：
一、材料准备
选择各材料质量比为1.0:1.2-1.6:5.5-5.9:3.6-4.0的改性乳化沥青、快速水泥、粗集料和细集料；
其中改性乳化沥青为慢裂型阳离子改性乳化沥青，其由以下组分按照重量百分比组成：沥青51-55％，阳离子乳化剂1.5％-2.2％，改性剂5.0-5.5％，pH调节剂3.1-5.0％，余量为水；快速水泥包括硫铝酸盐水泥、早强减水剂、玄武岩纤维和调色剂组成；粗集料规格为4.75-13.2mm，粗集料选自石米、石灰岩和花岗岩碎石中的一种；所述细集料的规格为0-4.75mm，细集料选自碱性石料生产的机制砂、洁净的石屑、河砂和海砂中的一种，按沥青路面修补厚度，超层厚2/3粒径颗粒必须筛除，通过4.75mm筛的合成矿料骨料量不得低于50％。
硫铝酸盐水泥的标号为R·SAC 42.5，28天强度≥42.5MPa；早强减水剂选自高效型聚羧酸减水剂，其减水率≥15％、含气量≤3.5％；调色剂为炭黑，其着色力在100％-120％。
快速水泥合成基材混合料(无沥青状态)性能：
说明：a、操作时间是指从加水拌料开始计算至材料失去可塑性的经时，凝固时间从加水拌料开始计算至硬化状态的经时，表中数字是高温天气(室外40度)时数值，气温低时，会加大5-15分钟；
b、1小时强度以凝固后开始计算时间，类推。
二、修补方法
步骤1、根据现场环境、施工条件，确定修复材料的最优配合比；
步骤2、提前配制好快速水泥；准备粗集料和细集料配置骨料，骨料可优先采用旧沥青路铣刨料，循环利用，环保节能，效果更好，不易开裂，色泽更好，砂石材料要保持干燥；推荐采用旧沥青路铣刨料，循环利用，环保节能，效果更好；
步骤3、根据车辙坑槽的大小范围及深度，预先确定修补窗口，窗口范围根据表面病害实际范围向四周扩大9-11cm，为加强修复表观美观，用铣刨机铣出新旧界面或用切割机沿修补窗口切割成矩形，矩形四边应与路面标线垂直或平行，铣刨机操作边界是为了提高修复外观，紧急处理可以不用铣刨，只要稍作清除掉旧沥青路中已破坏的松散料即可施工；
步骤4、铣刨或凿除沥青路面修补窗口内松散的混合料，用鼓风机和清扫工具对修补范围进行清扫，不怕修复基面潮湿，扫干积水即可，无需等粘层油破乳，清除窗口内部的碎石及灰尘，均匀撒布乳化沥青作为界面粘结材料；
步骤5、按配合比将骨料与提前配制好的快速水泥干拌50-70s，加入改性乳化沥青继续搅拌50-70s，得到快速修复材料，修复材料混合无需加水，乳化沥青破乳后提供水泥水化所需水形成强度，水泥具有的活性促进乳化沥青破乳，二者共同快速提高修复材料终凝时间和早期强度。然后将其均匀摊铺到修补窗口中，松方系数为1.4，整平并压实；搅拌和摊铺可选择机械或人工操作；大面积与大体积施工，采用稀浆封层车拌料，效果非常良好，拌料均匀，速度快。
步骤6、采用三吨光轮压路机压实，待修复材料表面固结无明显水分后开放交通即可，快速修复材料在执行配合比、材料干燥的前提条件下，从开始加乳化沥青拌和到压实完成25-35min可开放交通，可用于车辙表面薄层(1cm)快速恢复路面功能。
对比例1
一、材料准备
选择各材料质量比为1.0:1.2-1.6:5.5-5.9:3.6-4.0的乳化沥青、普通硅酸盐水泥、粗集料和细集料；
其中粗集料规格为4.75-13.2mm，粗集料选自石米、石灰岩和花岗岩碎石中的一种；所述细集料的规格为0-4.75mm，细集料选自碱性石料生产的机制砂、洁净的石屑、河砂和海沙中的一种，按沥青路面修补厚度，超层厚2/3粒径颗粒必须筛除，通过4.75mm筛的合成矿料骨料量不得低于50％。
二、修补方法
步骤1、根据现场环境、施工条件，确定修复材料的最优配合比；
步骤2、准备粗集料和细集料配置骨料，骨料可优先采用旧沥青路铣刨料，循环利用，环保节能，效果更好，不易开裂，色泽更好，砂石材料要保持干燥；推荐采用旧沥青路铣刨料，循环利用，环保节能，效果更好；
步骤3、根据车辙坑槽的大小范围及深度，预先确定修补窗口，窗口范围根据表面病害实际范围向四周扩大9-11cm，为加强修复表观美观，用铣刨机铣出新旧界面或用切割机沿修补窗口切割成矩形，矩形四边应与路面标线垂直或平行，铣刨机操作边界是为了提高修复外观，紧急处理可以不用铣刨，只要稍作清除掉旧沥青路中已破坏的松散料即可施工；
步骤4、铣刨或凿除沥青路面修补窗口内松散的混合料，用鼓风机和清扫工具对修补范围进行清扫，不怕修复基面潮湿，扫干积水即可，无需等粘层油破乳，清除窗口内部的碎石及灰尘，均匀撒布乳化沥青作为界面粘结材料；
步骤5、按配合比将骨料与普通水泥干拌50-70s，加入乳化沥青继续搅拌50-70s，加水混合后得到修复材料，然后将其均匀摊铺到修补窗口中，松方系数为1.4，整平并压实；搅拌和摊铺可选择机械或人工操作；
步骤6、采用三吨光轮压路机压实，待修复材料表面固结无明显水分后开放交通即可。
本发明中沥青路面车辙病害常温快速修复材料具有快速的终凝时间和较好的强度，路面修复后可快速开放交通。
为了验证相关的技术方案，申请人将实施例1和对比例1制备的修复关键材料快速水泥进行了如下检测，具体见表1-表2：
表1
根据表1所示，本发明实施例1中制备的修复材料相较于对比例1中的修复材料，其弯曲强度和抗压强度更好，且实施例1中随着时间的推移强度更高，而对比例1中幅度不明显，同时在使用过修补材料后，实施例1中道路交通开放时间要早于对比例1的开放时间1倍，因此可以说明，本发明中修复材料具有更好的强度和更快的修复速度；表2
根据表2所示，本发明实施例1中制备的修复材料相较于对比例1中的修复材料，其粘结性更好，而随着时间的增加，实施例1的粘结性增加更为明显，因此可以说明，本发明中配方制备下的修复材料具有更好的粘合力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种沥青路面车辙病害常温快速修复材料，其特征在于，包括以下原料组成：改性乳化沥青、快速水泥、粗集料、细集料，各材料质量比为1.0:1.2-1.6:5.5-5.9:3.6-4.0；
所述改性乳化沥青为慢裂型阳离子改性乳化沥青，其由以下组分按照重量百分比组成：沥青51-55％，阳离子乳化剂1.5％-2.2％，改性剂5.0-5.5％，pH调节剂3.1-5.0％，余量为水；
所述快速水泥包括硫铝酸盐水泥、早强减水剂、玄武岩纤维和调色剂组成。
2.根据权利要求1所述的沥青路面车辙病害常温快速修复材料，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥的28天强度≥42.5MPa。
3.根据权利要求1所述的沥青路面车辙病害常温快速修复材料，其特征在于：所述粗集料规格为4.75-13.2mm，粗集料选自石米、石灰岩和花岗岩碎石中的一种；所述细集料的规格为0-4.75mm，细集料选自碱性石料生产的机制砂、洁净的石屑、河砂和海沙中的一种。
4.根据权利要求1所述的沥青路面车辙病害常温快速修复材料，其特征在于：所述早强减水剂选自高效型聚羧酸减水剂，其减水率≥15％、含气量≤3.5％。
5.根据权利要求1所述的沥青路面车辙病害常温快速修复材料，其特征在于：所述调色剂为炭黑，其着色力在100％-120％。
6.一种利用权利要求1-5所述的沥青路面车辙坑槽快速修复材料进行修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据现场环境、施工条件，确定修复材料的最优配合比；
S2、提前配制好快速水泥；准备粗集料和细集料配置骨料，砂石材料要保持干燥；
S3、根据车辙坑槽的大小范围及深度，预先确定修补窗口，窗口范围根据表面病害实际范围向四周扩大9-11cm；
S4、铣刨或凿除沥青路面修补窗口内松散的混合料，用鼓风机和清扫工具对修补范围进行清扫，清除窗口内部的碎石及灰尘，均匀撒布乳化沥青作为界面粘结材料；
S5、按配合比将骨料与提前配制好的快速水泥干拌50-70s，加入改性乳化沥青继续搅拌50-70s，得到快速修复材料，然后将其均匀摊铺到修补窗口中，松方系数为1.4，整平并压实；
S6、采用三吨光轮压路机压实，待修复材料表面固结无明显水分后开放交通即可。
7.根据权利要求7所述的沥青路面车辙病害常温快速修复材料的修复方法，其特征在于：所述S2中，骨料可优先采用旧沥青路铣刨料。
8.根据权利要求7所述的沥青路面车辙病害常温快速修复材料的修复方法，其特征在于：所述S5中，修复材料混合无需要加水。
9.根据权利要求7所述的沥青路面车辙病害常温快速修复材料的修复方法，其特征在于：所述S6中，快速修复材料在执行配合比、材料干燥的前提条件下，从开始加乳化沥青拌和到压实完成25-35min后开放重交通。
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2021
- 2021-08-18 CN CN202110948756.9A patent/CN113683344A/zh active Pending
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