CN114656239A - 一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料及沥青路面冷补料 - Google Patents

一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料及沥青路面冷补料 Download PDF

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Abstract

本申请涉及沥青路面修复材料领域，具体公开了一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料及沥青路面冷补料。一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料包括沥青混凝土路面铣刨料40‑60份，水泥5‑35份，柔性改性剂0.1‑0.5份，其中沥青混凝土路面铣刨料中沥青含量不低于3.0%。所述修补材料与水混合搅拌后制得沥青路面冷补料，沥青路面冷补料2h的抗压强度≥15.9 MPa，2h的抗折强度≥6.1MPa，2h的拉拔强度≥4.0MPa。

Description

一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料及沥青路面冷补料
技术领域
本申请涉及沥青路面修复材料领域，更具体地涉及一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料及沥青路面冷补料。
背景技术
随着城市建设步伐的加快和交通运输的快速发展，我国公路里程逐年攀升，国家高速公路网基本建成。沥青路面具有噪声小，对车子的胎面磨损小，韧性、抗压性和拉伸性好等优点，因此，将沥青路面用于高速公路的铺设。但是，由于气温、水分等多种因素的影响，沥青路面投入使用后会产生反射裂缝、应力裂缝、温度收缩裂缝、坑槽或破损等病害，极大地影响沥青路面的服役年限和增加行车安全隐患。
目前，沥青路面的修补材料主要有传统热补料和传统冷补料。传统热补料的施工需要对沥青混合料进行加热，消耗能源大；路面破损处周边与新填入的沥青混合料存在较大温差，如遇到重车碾压，新旧料分离再次产生裂缝。传统冷补料具有易压实、随取随用、方便储存和操作简单等特点，能够实现快速修补。传统冷补料的原理是：随着柴油的挥发而逐步形成强度，在这个过程中，若遇到水，如雨水等，由于强度没有完全形成，水分易渗入沥青冷补料内部，造成沥青与矿料剥离，产生水损坏，造成冷补料的浪费。
因此，需要一种性能较优的修补材料，在短时间内(如2h内)具有较高的强度。
发明内容
为了获得在短时间内具有较高性能的修补材料，本申请提供了一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料及沥青路面冷补料。
第一方面，本申请提供了一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，按照重量份数计，包括沥青混凝土路面铣刨料40-60份，水泥5-35份，柔性改性剂0.1-0.5份，其中沥青混凝土路面铣刨料中沥青含量不低于3.0％。
在本申请中，修补材料主要包括沥青混凝土路面铣刨料、水泥和柔性改性剂，修补材料采用干混的方式进行制备，修补材料再与水混合并搅拌后，获得沥青路面冷补料。通过沥青混凝土路面铣刨料、水泥和柔性改性剂三种原料的相互配合，使得沥青路面冷补料的强度相较于传统冷补料更高。沥青路面冷补料2h的抗压强度≥15.9MPa，2h的抗折强度≥6.1MPa，2h的拉拔强度≥4.0MPa；沥青路面冷补料28d的强度较高，28d的抗压强度≥55.0MPa，28d的抗折强度≥12.8MPa，28d的拉拔强度≥7.6MPa。
本申请所述沥青混凝土路面铣刨料中沥青的含量不低于3.0％。第一方面，外观因素：当沥青含量不低于3.0％时，沥青路面冷补料的颜色与被修补路面的颜色更加接近，减小色差。第二方面，性能因素：在修补材料中加入了柔性改性剂。柔性改性剂即可以与水泥进行反应，又可以与沥青进行反应，能够提高修补材料的性能。当沥青混凝土路面铣刨料中沥青的含量低于3.0％时，由修补材料制备沥青路面冷补料，沥青路面冷补料的性能较差，沥青路面冷补料2h的抗压强度为14.7MPa，2h的抗折强度为5.6MPa，2h的拉拔强度为3.9MPa。
所述沥青混凝土路面铣刨料、水泥和柔性改性剂按照(40-60份)/(5-35份)/(0.1-0.5份)进行混合，获得修补材料，所得修补材料与水混合后制备得到沥青路面冷补料。沥青路面冷补料在短时间内具有较高的抗压强度、抗折强度和抗拉强度。沥青路面冷补料2h的抗压强度≥15.9MPa，2h的抗折强度≥6.2MPa，2h的拉拔强度≥4.0MPa。
示例性地，所述沥青混凝土路面铣刨料的用量可以为40份、45份、50份、55份或60份；所述水泥的用量可以为5份、10份、15份、20份、25份、30份或35份；所述柔性改性剂的用量可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份。
在一个实施方案中，所述修补材料包括沥青混凝土路面铣刨料50份，水泥20份，柔性改性剂0.3份。由修补材料制备获得的沥青路面冷补料，沥青路面冷补料2h的抗压强度为17.3MPa，2h的抗折强度为7.2MPa，2h的拉拔强度为4.7MPa。
在一个实施方案中，所述沥青混凝土路面铣刨料选自基质沥青路面铣刨料、改性沥青路面铣刨料和橡胶沥青路面铣刨料。
本申请中沥青混凝土路面铣刨料是指将有破损的沥青混凝土路面用铣刨机刮掉一层后所得的混合料，其中沥青混凝土路面铣刨料中沥青含量不低于3.0％。利用沥青混凝土路面铣刨料制备修补材料，可以极大的节约资源，减少材料的浪费。
示例性地，沥青混凝土路面铣刨料可选为基质沥青路面铣刨料、改性沥青路面铣刨料或橡胶沥青路面铣刨料；沥青混凝土路面铣刨料可选为基质沥青路面铣刨料和改性沥青路面铣刨料的混合物、基质沥青路面铣刨料和橡胶沥青路面铣刨料的混合物，改性沥青路面铣刨料和橡胶沥青路面铣刨料的混合物。
在一个实施方案中，所述柔性改性剂选自丙烯酸类共聚物、双十八烷基二甲基氯化铵和酯基季铵盐。
在一个实施方案中，所述柔性改性剂为丙烯酸类共聚物、双十八烷基二甲基氯化铵和酯基季铵盐的混合物，所述丙烯酸类共聚物、所述双十八烷基二甲基氯化铵和所述酯基季铵盐的重量比为1:(0.8-1.2):(2-2.5)。
示例性地，所述丙烯酸类共聚物、所述双十八烷基二甲基氯化铵和所述酯基季铵盐的重量比为1:0.8:2、1:1:2、1:1.2:2、1:1:2.2、1:0.8:2.2、1:0.8:2.5或1:1.2:2.5。
在一个实施方案中，所述水泥选自磷酸盐水泥、高铝水泥、矾土水泥和铝酸盐水泥。
在一个实施方案中，所述水泥的强度等级不低于42.5。
在一个实施方案中，所述修补材料还包括固化剂0.1-3份，抗裂纤维0.1-0.2份；增色剂0.1-1份；石料30-40份，砂料10-20份。
在本申请中，固化剂为硝酸盐，硝酸盐可选为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅或硝酸铈。抗裂纤维选自玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维和芳纶纤维。抗裂纤维能够对沥青路面冷补料起到增强、阻裂和增韧的作用。增色剂选自四氧化三铁调粉末、灯黑、气黑、炉黑和槽黑，主要的作用是调整沥青路面冷补料的颜色，增加体系活性，具有抗老化作用。石料选自石灰岩、玄武岩、花岗岩、卵石和碎石，其中石料的平均粒径为5-10mm。砂料采用细度模数为3.7-3.1的粗砂。
第二方面，本申请提供了一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料的制备方法，包括以下步骤，
S1：将所述沥青混凝土路面铣刨料进行筛分，得到不同粒径的沥青混凝土路面铣刨料；
S2：再按比例加入所述石料和所述砂料；
S3：再按比例加入所述水泥和所述柔性改性剂；
S4：再按比例加入所述抗裂纤维；
S5：最后按比例加入所述增色剂和所述固化剂。
通过采用上述技术方案，沥青混凝土路面铣刨料为沥青和石子的混合料，首先将沥青混凝土路面铣刨料进行筛分，获得0-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-13.2mm、13.2-16mm四种粒径的沥青混凝土路面铣刨料；按照《公路沥青路面施工技术规范》中的方法进行级配合成，计算四种粒径沥青混凝土路面铣刨料的掺配比例。
按照计算结果称取不同粒径的沥青混凝土路面铣刨料，将沥青混凝土路面铣刨料加入到搅拌机中；再按比例加入石料和砂料，搅拌均匀后再按比例加入水泥和柔性改性剂，继续搅拌；待搅拌均匀后，继续加入抗裂纤维进行搅拌，确保无大颗粒，抗裂纤维成团现象；最后加入增色剂和固化剂，保证增色剂分布均匀，制得修补材料。
第三方面，本申请提供了一种沥青路面冷补料，所述沥青路面冷补料包括水和本申请所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其中，所述水的重量是所述早强耐水型沥青路面坑槽修补材料重量的35-40％。
修补材料可以在施工现场进行制备，也可以混合搅拌后进行分装成袋。将修补材料与水混合搅拌后，制得沥青路面冷补料，其中水的重量是修补材料的35-40％。当水的重量小于35％时，水的含量较少，沥青路面冷补料的流动性较差，无法进行修补路面。当水的重量大于40％时，水的含量较多，沥青路面冷补料比较稀，流动性过高，直接导致沥青路面冷补料强度的下降，同样无法用于路面的修补。
沥青路面冷补料相较于传统冷补料水，具有稳定较好、不易板结、不易脱落、强度形成快等优点，同时以沥青混凝土路面铣刨料为原料，兼具加水拌合、随用随补，施工方便，和易性好，储存稳定性好，强度高，绿色环保。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请所述修补材料采用沥青混凝土路面铣刨料、水泥和柔性改性剂等原料的相互配合，修补材料与水混合后制得沥青路面冷补料，沥青路面冷补料的强度较高，2h的抗压强度≥15.9MPa，2h的抗折强度≥6.1MPa，2h的拉拔强度≥4.0MPa；
2、本申请修补材料优选采用沥青混凝土路面铣刨料50份，水泥20份，柔性改性剂0.3份，沥青路面冷补料2h的抗压强度为17.3MPa，2h的抗折强度为7.2MPa，2h的拉拔强度为4.7MPa；
3、本申请修补材料的制备方法简单，具有加水拌合、随用随补、和易性好、储存稳定性好、强度高等特点，实现了沥青路面养护的快速修补、快速通车、快速养护，及旧沥青路面铣刨料的高价值循环利用，具有广阔的沥青路面抢修应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
本申请中所用原料的来源如表1所示。
表1原料的来源表
原料 来源
丙烯酸类共聚物 CAS号为25035-69-2
双十八烷基二甲基氯化铵 CAS号为107-64-2
酯基季铵盐 CAS号为91995-81-2
实施例
实施例1
所述早强耐水型沥青路面坑槽修补材料的制备方法，包括以下步骤，
S1：将所述沥青混凝土路面铣刨料进行筛分，获得0-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-13.2mm、13.2-16mm四种粒径的沥青混凝土路面铣刨料，根据计算结果，称取30kg 9.5-13.2mm的沥青混凝土路面铣刨料，20kg 13.2-16mm的沥青混凝土路面铣刨料，将两者混合均匀，其中沥青混凝土路面铣刨料中沥青含量为3.0％；
S2：再称取35kg的石料，15kg的砂料加入步骤S1中，搅拌50s，其中石料为石灰岩，且石灰岩的平均粒径为7mm，砂料采用细度模数为3.7-3.1的粗砂，粗砂为水洗砂；
S3：再称取20kg的水泥和0.3kg的柔性改性剂，加入步骤S2中，搅拌120s，其中水泥为磷酸盐水泥，磷酸盐水泥的强度为42.5MPa；柔性改性剂为丙烯酸类共聚物；
S4：再称取0.1kg的抗裂纤维加入步骤S3中，搅拌60s，其中抗裂纤维为玻璃纤维；
S5：称取0.5kg的增色剂和2kg的固化剂加入步骤S4中，搅拌100s，即得修补材料，其中增色剂为四氧化三铁调和粉末，固化剂为硝酸钠。
实施例2-7与实施例1的区别如表2所示。
表2实施例2-7与实施例1的区别(单位：kg)
组别 沥青混凝土路面铣刨料 水泥 柔性改性剂
实施例1 50 20 0.3
实施例2 40 20 0.3
实施例3 60 20 0.3
实施例4 50 5 0.3
实施例5 50 35 0.3
实施例6 50 20 0.1
实施例7 50 20 0.5
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于，实施例8中柔性改性剂为丙烯酸类共聚物、双十八烷基二甲基氯化铵和酯基季铵盐的混合物，所述丙烯酸类共聚物、所述双十八烷基二甲基氯化铵和所述酯基季铵盐的重量比为1:1:2.2。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于，实施例9中柔性改性剂为丙烯酸类共聚物、双十八烷基二甲基氯化铵和酯基季铵盐的混合物，所述丙烯酸类共聚物、所述双十八烷基二甲基氯化铵和所述酯基季铵盐的重量比为1:0.8:2。
实施例10
实施例10与实施例1的区别在于，实施例10中柔性改性剂为丙烯酸类共聚物、双十八烷基二甲基氯化铵和酯基季铵盐的混合物，所述丙烯酸类共聚物、所述双十八烷基二甲基氯化铵和所述酯基季铵盐的重量比为1:1.2:2.5。
实施例11
实施例11与实施例1的区别在于，实施例11中所用沥青混凝土路面铣刨料的沥青含量为4.0％。
对比例
对比例1-8与实施例1的区别如表3所示。
表3对比例1-8与实施例1的区别(单位：kg)
组别 沥青混凝土路面铣刨料 水泥 柔性改性剂
对比例1 35 20 0.3
对比例2 65 20 0.3
对比例3 50 3 0.3
对比例4 50 40 0.3
对比例5 50 20 0.05
对比例6 50 20 0.65
对比例7 50 0 0.3
对比例8 50 20 0
对比例9
对比例9与实施例1的区别在于，对比例9中所用沥青混凝土路面铣刨料的沥青含量为2.8％。
对比例10
对比例10与实施例1的区别在于，对比例10为传统冷补料，包括冷补液2kg，沥青81kg，柴油170kg，中粗砂3.5kg，5-8mm砾石8.75kg，8-12mm砾石15.75kg，12-20mm砾石7kg，将上述原料混合均匀后即得传统冷补料。
性能检测试验
1、沥青路面冷补料2h的强度检测
将上述实施例1-11和对比例1-10制备获得的修补材料，所得修补材料与水混合并搅拌，即得沥青路面冷补料，其中水的重量是修补材料的37％。参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30)的规定，对沥青路面冷补料进行抗压强度和抗折强度的检测，同时检测沥青路面冷补料与被修补路面的拉拔强度，检测时间为2h，具体检测结果如表4所示。
表4 2h沥青路面冷补料的检测结果(单位：MPa)
类别 抗压强度 抗折强度 拉拔强度
实施例1 17.3 7.2 4.7
实施例2 16.9 7.0 4.4
实施例3 16.7 6.9 4.6
实施例4 15.9 6.6 4.2
实施例5 16.2 6.8 4.0
实施例6 16.0 6.2 4.3
实施例7 16.7 6.5 4.4
实施例8 17.5 7.3 4.6
实施例9 17.2 7.2 4.5
实施例10 17.1 7.0 4.2
实施例11 16.8 6.9 4.5
对比例1 15.2 5.6 4.1
对比例2 14.9 5.8 3.9
对比例3 14.3 5.5 3.7
对比例4 14.5 5.3 3.8
对比例5 14.1 5.2 3.8
对比例6 14.3 5.5 3.9
对比例7 13.4 4.8 3.2
对比例8 13.7 5.0 3.6
对比例9 14.7 5.6 3.9
对比例10 12.5 4.0 3.0
结合实施例1-11和对比例1-10并结合表4可以看出，由实施例1-11制备获得修补材料，所得修补材料与水混合并搅拌后，即得沥青路面冷补料。沥青路面冷补料2h的抗压强度、抗折强度和拉拔强度较高，2h的抗压强度≥15.9MPa，2h的抗折强度≥6.1MPa，2h的拉拔强度≥4.0MPa。
结合实施例1-3和对比例1-2并结合表4可以看出，当其它原料和条件不变时，随着修补材料中沥青混凝土路面铣刨料用量的逐渐增加，沥青路面冷补料2h的抗压强度、2h的抗折强度和2h的拉拔强度呈现先升高后下降的趋势。
当沥青混凝土路面铣刨料的用量为50-60份时，2h的抗压强度在16.7MPa以上，2h的抗折强度在6.9MPa以上，2h的拉拔强度在4.4MPa以上。
结合实施例1-11和对比例7-8并结合表4可以看出，对比例7中的修补材料中不加入水泥，2h的抗压强度为13.4MPa，2h的抗折强度为4.8MPa，2h的拉拔强度为3.2MPa；对比例8中的修补材料中不加入柔性改性剂，2h的抗压强度为13.7MPa，2h的抗折强度为5.0MPa，2h的拉拔强度为3.6MPa。说明修补材料中的沥青混凝土路面铣刨料、水泥和柔性改性剂相互配合时，所得沥青路面冷补料2h的抗压强度≥15.9MPa，2h的抗折强度≥6.1MPa，2h的拉拔强度≥4.0MPa。
结合实施例1-11和对比例10并结合表4可以看出，对比例10为传统冷补料，2h的抗压强度仅为12.5MPa，2h的抗折强度仅为4.0MPa，2h的拉拔强度仅为3.0MPa。本申请制备的修补材料相较于传统冷补料来说，2h的抗压强度可提高3.4MPa以上，2h的抗折强度可提高2.1MPa以上，2h的拉拔强度可提高1.0MPa以上。
2、沥青路面冷补料28d的强度检测
根据沥青路面冷补料2h强度的检测结果及检测标准，检测由实施例1、2、3和对比例1、7、8、10获得沥青路面冷补料28d的强度，具体检测如表5所示。
表5沥青路面冷补料28d的强度检测结果(单位：MPa)
类别 抗压强度 抗折强度 拉拔强度
实施例1 55.7 13.5 7.9
实施例2 55.0 13.1 7.7
实施例3 55.2 12.8 7.6
对比例1 49.6 10.3 6.6
对比例7 45.3 8.9 5.7
对比例8 45.6 9.1 5.8
对比例10 39.5 6.3 4.7
结合实施例1、2、3和对比例1、7、8、10并结合表5可以看出，由实施例1、2、3获得的沥青路面冷补料28d的强度较高，28d的抗压强度≥55.0MPa，28d的抗折强度≥12.8MPa，28d的拉拔强度≥7.6MPa。
结合实施例1、2、3和对比例7、8并结合表5可以看出，当修补材料中不加入水泥或柔性改性剂时，沥青路面冷补料28d的强度较差。
结合实施例1、2、3和对比例10并结合表5可以看出，由实施例1-3获得的沥青路面冷补料与对比例10的传统冷补料相比，沥青路面冷补料28d的强度优于传统冷补料。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，然而本申请并不局限于此。对于本领域内的技术人员而言，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，按照重量份数计，包括沥青混凝土路面铣刨料40-60份，水泥5-35份，柔性改性剂0.1-0.5份，其中沥青混凝土路面铣刨料中沥青含量不低于3.0%。
2.根据权利要求1所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，所述修补材料包括沥青混凝土路面铣刨料50-60份，水泥20-35份，柔性改性剂0.3-0.5份。
3.根据权利要求1所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，所述修补材料包括沥青混凝土路面铣刨料50份，水泥20份，柔性改性剂0.3份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，所述沥青混凝土路面铣刨料选自基质沥青路面铣刨料、改性沥青路面铣刨料和橡胶沥青路面铣刨料。
5.根据权利要求1-3任一项所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，所述柔性改性剂选自丙烯酸类共聚物、双十八烷基二甲基氯化铵和酯基季铵盐。
6.根据权利要求5所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，所述柔性改性剂为丙烯酸类共聚物、双十八烷基二甲基氯化铵和酯基季铵盐的混合物，所述丙烯酸类共聚物、所述双十八烷基二甲基氯化铵和所述酯基季铵盐的重量比为1 : (0.8-1.2) :(2-2.5)。
7.根据权利要求1-3任一项所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，所述水泥选自磷酸盐水泥、高铝水泥、矾土水泥和铝酸盐水泥。
8.根据权利要求1-3任一项所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，其特征在于，所述修补材料还包括固化剂0.1-3份，抗裂纤维0.1-0.2份；增色剂0.1-1份；石料30-40份，砂料10-20份。
9.一种沥青路面冷补料，其特征在于，所述沥青路面冷补料包括水和权利要求1-8任一项所述的早强耐水型沥青路面坑槽修补材料，
其中，所述水的重量是所述早强耐水型沥青路面坑槽修补材料重量的35-40%。
10.根据权利要求9所述的沥青路面冷补料，其特征在于，所述沥青路面冷补料2h的抗压强度≥15.9 MPa，2h的抗折强度≥6.1MPa，2h的拉拔强度≥4.0MPa。
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