CN114940806A - 一种反应型沥青修补材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种反应型沥青修补材料及其制备方法，一种反应型沥青修补材料包括以下重量份的原料：集料60～68份；基质沥青20～40份；反应溶剂102～152份；固化剂20～40份；所述反应溶剂包括基础溶剂、环氧树脂、丙酮和十二胺，所述基础溶剂、环氧树脂、丙酮和十二胺的重量比为5：（40～60）：1：（5～10）；所述固化剂包括无水乙酸和聚酰胺，所述无水乙酸和聚酰胺的重量比为（2～3）：1。其制备方法为：S1、配置反应溶剂；S2、将基质沥青加热后，加入集料和反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存；S3、将固化剂加入稀释沥青中，混合均匀得到沥青修补材料。

Description

一种反应型沥青修补材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及复合材料的领域，尤其是涉及一种反应型沥青修补材料及其制备方法。

背景技术

公路在使用过程中，路面长期受自然因素和交通荷载综合作用会出现坑槽、裂缝等损害，严重时会造成公路局部失去承载能力，导致公路无法正常通车使用。

通常使用反应型冷补沥青混合料对坑槽和裂缝进行修补，反应型冷补沥青混合料的胶结料主要是高分子聚合物沥青，通过两种或两种以上高分子组分产生交联固化反应以填充坑槽和了裂缝，此类型冷补料具有优异的耐高低温性、耐老化性及耐磨性。

南方雨季修复路面时，反应型冷补沥青混合料填充坑槽与裂缝后的养护期间，雨水易渗入反应型冷补沥青混合料内部造成沥青与集料剥离，导致冷补沥青混合料水损坏，从而使得修补后的路面易再次产生坑槽和裂缝。

发明内容

为了提高修补材料的水稳定性，进而减小修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率，本申请提供一种反应型沥青修补材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种反应型沥青修补材料采用如下的技术方案：

一种反应型沥青修补材料包括以下重量份的原料：集料60～68份；基质沥青20～40份；反应溶剂102～152份；固化剂20～40份；所述反应溶剂包括基础溶剂、环氧树脂、丙酮和十二胺，所述基础溶剂、环氧树脂、丙酮和十二胺的重量比为5：(40～60)：1：(5～10)；所述固化剂包括无水乙酸和聚酰胺，所述无水乙酸和聚酰胺的重量比为(2～3)：1。

通过采用上述技术方案，集料、环氧树脂、基质沥青和聚酰胺发生交联固化反应形成交联网状结构，交联网状结构填充坑槽和了裂缝并与坑槽的槽壁粘结固定，使修补后的路面不易再次产生坑槽和裂缝；十二胺提高了交联网状结构的粘度，使修补材料不易与坑槽壁和裂缝壁分离，提高了修补材料的抗剥离强度；降雨时，在雨水、基质沥青和集料的催化下，十二胺和无水乙酸反应生成十二烷胺乙酸盐，十二烷胺乙酸盐提高了基质沥青与集料的粘结强度以及修补材料的固化速率，从而提高了修补材料的水稳定性，进而减小了修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率。

可选的，所述基础溶剂为甘油聚氧乙烯醚。

通过采用上述技术方案，甘油聚氧乙烯醚作为溶剂，提高了基质沥青、集料和环氧树脂等的混合均匀性，同时作为粘度调节剂调节了修补材料的粘度，使修补材料易于流动填充坑槽和裂缝，提高了坑槽和裂缝填充密度，从而提高了路面的承载强度，减小修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率。

可选的，所述集料包括碎石和缓释渣料，所述碎石和缓释渣料的重量比为4：(9～11)。

通过采用上述技术方案，碎石和缓释渣料配合使用，提高了修补材料的抗压强度，修补材料填充坑槽和裂缝后，路面不易因局部承载强度低而再次产生坑槽和裂缝。

可选的，所述缓释渣料包括高炉渣和水泥浆料，所述高炉渣和水泥浆料的重量比为5：1。

通过采用上述技术方案，水泥浆料与高炉渣混合，部分高炉渣被水泥浆料包裹不易与无水乙酸以及十二烷胺乙酸盐接触；降雨后，水泥浆料在水化热作用下释放热量，且部分水泥与高炉渣分离，此时水泥水化产生的金属离子和高炉渣中的游离的金属离子催化十二烷胺乙酸盐的合成，促进了修补材料的固化，提高了修补材料的早期强度，使修补材料不易被雨水侵蚀而稳定性降低，从而提高了路面的承载强度，减小修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率。

可选的，将高炉渣与水泥浆料混合，搅拌均匀后干燥、造粒得到缓释渣料。

通过采用上述技术方案，水泥浆料包裹部分高炉渣，干燥造粒后形成颗粒状的缓释渣料，便于高炉渣的缓慢释放，从而便于游离金属离子缓慢释放，并持续促进十二烷胺乙酸盐的合成，提高了修补材料的水稳定性。

可选的，所述高炉渣的粒径为0.2～6mm。

通过采用上述技术方案，水泥浆料与高炉渣的结合效率高，且缓释渣料在修补材料中分布均匀，使修补后的路面不易再次产生坑槽和裂缝。

可选的，所述碎石为玄武岩石料，孔隙率小于3％。

通过采用上述技术方案，碎石抗压强度高，从而提高了修补材料固化后的承载强度，使修补后的路面不易再次产生坑槽和裂缝。

第二方面，本申请提供的一种反应型沥青修补材料的制备方法采用如下的技术方案：一种反应型沥青修补材料的制备方法包括以下步骤：

S1、配置反应溶剂；

S2、将基质沥青加热，加入集料和反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存；

S3、将固化剂加入稀释沥青中，混合均匀得到沥青修补材料。

通过采用上述技术方案，制备工艺简单，制备得到的修补材料流动性好，便于填充坑槽和裂缝，且修补材料的水稳定性好，在降雨天气修补路面后，路面不易再次出现坑槽和裂缝。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.集料、环氧树脂、基质沥青和聚酰胺发生交联固化反应形成交联网状结构，交联网状结构填充坑槽和了裂缝并与坑槽的槽壁粘结固定，使修补后的路面不易再次产生坑槽和裂缝；十二胺提高了交联网状结构的粘度，使修补材料不易与坑槽壁和裂缝壁分离，提高了修补材料的抗剥离强度；降雨时，在雨水、基质沥青和集料的催化下，十二胺和无水乙酸反应生成十二烷胺乙酸盐，十二烷胺乙酸盐提高了基质沥青与集料的粘结强度以及修补材料的固化速率，从而提高了修补材料使用初期的水稳定性，进而减小了修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率；

2.降雨后，养护期间的修补材料中的水泥在水化热作用下释放热量，且部分水泥与高炉渣分离，高炉渣中的金属氧化物催化十二烷胺乙酸盐合成，促进修补材料的固化，提高了修补材料的早期强度，使修补材料不易被雨水侵蚀而稳定性降低，从而提高了路面的承载强度，减小修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率；

3.丙酮提高了修补材料中各物质混合的均匀性，同时提高了修补材料的流动性，提高了修补材料对坑槽和裂缝的填充率，从而提高了修补后路面的抗压强度，减小了修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。高炉渣的粒径为0.2～6mm；碎石为玄武岩石料，孔隙率小于3％；基质沥青闪电160℃，延度10mm，规格为冷补料用中粒式沥青。

制备例

制备例1

将15kg高炉渣与5kg水泥浆料搅拌均匀后干燥、造粒得到0.5～7mm的缓释渣料。

制备例2

将18kg高炉渣与6kg水泥浆料搅拌均匀后干燥、造粒得到0.5～7mm的缓释渣料。

制备例3

将21kg高炉渣与7kg水泥浆料搅拌均匀后干燥、造粒得到0.5～7mm的缓释渣料。

实施例

实施例1

S1、配置反应溶剂：将10kg甘油聚氧乙烯醚、80kg环氧树脂、2kg丙酮和10kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂；

S2、将基质沥青加热至130～140℃后，加入40kg碎石、制备例1制备的缓释渣料和S1配置的反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存；

S3、将15kg无水乙酸和5kg聚酰胺混合均匀作为固化剂，将固化剂加入稀释沥青中，混合均匀得到沥青修补材料。

实施例2

S1、配置反应溶剂：将10kg甘油聚氧乙烯醚、100kg环氧树脂、2kg丙酮和15kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂；

S2、将基质沥青加热至130～140℃后，加入40kg碎石、制备例2制备的缓释渣料和S1配置的反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存；

S3、将20kg无水乙酸和10kg聚酰胺混合均匀作为固化剂，将固化剂加入稀释沥青中，混合均匀得到沥青修补材料。

实施例3

S1、配置反应溶剂：将10kg甘油聚氧乙烯醚、120kg环氧树脂、2kg丙酮和20kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂；

S2、将基质沥青加热至130～140℃后，加入40kg碎石、制备例3制备的缓释渣料和S1配置的反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存；

S3、将25kg无水乙酸和15kg聚酰胺混合均匀作为固化剂，将固化剂加入稀释沥青中，混合均匀得到沥青修补材料。

实施例4

本实施例与实施例2的区别在于：添加20kg基质沥青。

实施例5

本实施例与实施例2的区别在于：添加40kg基质沥青。

实施例6

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、80kg环氧树脂、2kg丙酮和10kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例7

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、80kg环氧树脂、2kg丙酮和15kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例8

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、80kg环氧树脂、2kg丙酮和20kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例9

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、100kg环氧树脂、2kg丙酮和10kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例10

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、100kg环氧树脂、2kg丙酮和20kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例11

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、120kg环氧树脂、2kg丙酮和10kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例12

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、120kg环氧树脂、2kg丙酮和15kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例13

本实施例与实施例2的区别在于：将10kg甘油聚氧乙烯醚、120kg环氧树脂、2kg丙酮和20kg十二胺混合均匀，作为反应溶剂。

实施例14

本实施例与实施例2的区别在于：将15kg无水乙酸和5kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例15

本实施例与实施例2的区别在于：将15kg无水乙酸和10kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例16

本实施例与实施例2的区别在于：将15kg无水乙酸和15kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例17

本实施例与实施例2的区别在于：将20kg无水乙酸和5kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例18

本实施例与实施例2的区别在于：将20kg无水乙酸和15kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例19

本实施例与实施例2的区别在于：将25kg无水乙酸和5kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例20

本实施例与实施例2的区别在于：将25kg无水乙酸和10kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例21

本实施例与实施例2的区别在于：将25kg无水乙酸和15kg聚酰胺混合均匀作为固化剂。

实施例22

本实施例与实施例2的区别在于：添加制备例1制备的缓释渣料。

实施例23

本实施例与实施例2的区别在于：添加制备例3制备的缓释渣料。

对比例

对比例1

本对比例与实施例2的区别在于：未添加十二胺。

对比例2

本对比例与实施例2的区别在于：未添加无水乙酸。

对比例3

S1、配置反应溶剂：将10kg甘油聚氧乙烯醚、80kg环氧树脂和2kg丙酮混合均匀，作为反应溶剂；

S2、将基质沥青加热至130～140℃后，加入40kg碎石、制备例1制备的缓释渣料和S1配置的反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存；

S3、将5kg聚酰胺加入稀释沥青中，混合均匀得到沥青修补材料。

对比例4

本对比例与实施例2的区别在于：S2、将基质沥青加热至130～140℃后，加入40kg碎石、18kg高炉渣和S1配置的反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存。

对比例5

本对比例与实施例2的区别在于：S2、水泥浆料固化造粒得到水泥颗粒，将基质沥青加热至130～140℃后，加入40kg碎石、6kg水泥颗粒和S1配置的反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存。

对比例6

本对比例与实施例2的区别在于：S2、将基质沥青加热至130～140℃后，加入40kg碎石和反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存。

对比例7

本对比例与实施2的区别在于：试验方法不同。

实施例与对比例的原料表见表1：

表1实施例与对比例的原料表(kg)

性能检测试验

试验方法

采用《JTT972-2015沥青路面坑槽冷补成品料》中的试验方法对修补材料的稳定度进行测定，并计算残留稳定度，实施例与对比例1-6的测试步骤如下：

1.称取1100g左右的修补材料在常温下装入马歇尔试模中，双面击实25次，一组6个试件，共2组；

2.连同试模一起以侧面竖立方式置110℃烘箱中养生24h，取出后再双面击实25次，制作成马歇尔试件，试件高度应满足63.5mm±1.3mm；

3.一组试件脱模后在25℃恒温水槽中养生60min进行马歇尔试验，测定其稳定度MS；

4.另一组试件脱模后在25℃恒温水槽中养生48h，进行马歇尔试验，测试其稳定度MS₁，计算残留稳定度MS₀＝MS₁/MS×100％。

对比例7的测试步骤与上述测试步骤的区别在于：b)连同试模一起以侧面竖立方式置110℃烘箱中养生18h。

试验结果详见表2。

表2为各实施例与对比例的试验结果数据表：

表2各实施例与对比例的试验结果数据表

结合实施例1、实施例2和实施例3并结合表2，通过调整基质沥青、碎石、缓释渣料、甘油聚氧乙烯醚、环氧树脂、丙酮、十二胺、无水乙酸和聚酰胺的添加量，提高修补材料的抗剥离强度，从而提高修补材料的水稳定性，进而减小修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率。

结合实施例2、实施例4和实施例5并结合表2可以看出，随着基质沥青添加量的增加，修补材料的残留稳定度先提高后降低。原因在于，基质沥青提高修补材料的针入度和粘结强度，使水不易侵入修补材料内部，从而使修补材料的残留稳定度的提高。但随着基质沥青的持续增加，修补材料固化速率减缓，易被水侵入，相同固化时间后，修补材料的残留稳定度降低。

结合实施例2、实施例6～实施例13并结合表2可以看出，通过调整甘油聚氧乙烯醚、环氧树脂、丙酮和十二胺的添加量，提高修补材料的抗剥离强度，从而提高修补材料的水稳定性，进而减小修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率。

结合实施例2和对比例1并结合表2可以看出，十二胺的添加，有效地提高了修补材料的残留稳定度。原因在于，十二胺、无水乙酸和基质沥青在水作用下产生十二烷胺乙酸盐，提高了沥青与碎石的粘结强度和固化速率，使水不易侵入修补材料内部，从而使修补材料的残留稳定的提高。

结合实施例2、实施例9和实施例10并结合表2可以看出，在其它物质添加量不变的情况下，随着十二胺添加量的增加，修补材料的残留稳定度先提高后降低。随着十二胺添加量的持续增加，部分十二胺以晶体形式存在于修补材料中，并微溶于水，增加了修补材料的质量损失和孔隙率，修补材料的残留稳定度降低。

结合实施例2、实施例7和实施例12并结合表2可以看出，随着环氧树脂添加量的增加，修补材料的残留稳定度先提高后降低。原因在于，环氧树脂与聚酰胺配合使用提高了修补材料交联固化的强度，修补材料内沥青、碎石等被环氧树脂阻碍，不易相对移动，从而提高了修补材料的水稳定性，修补材料的残留稳定度提高。但随着环氧树脂添加量的不断增加，其它物料的含量降低，且环氧树脂的抗压强度较碎石等低，因此修补材料的稳定度和残留稳定度降低。

结合实施例2、实施例14～实施例21并结合表2可以看出，通过调整无水乙酸和聚酰胺的添加量，提高修补材料的抗剥离强度，从而提高修补材料的水稳定性，进而减小修补后路面再次产生坑槽和裂缝的概率。

结合实施例2和对比例2并结合表2可以看出，无水乙酸的添加，提高了修补材料的残留稳定度。原因在于：无水乙酸与高炉渣中的金属氧化物反应，生成盐类晶体，提高了修补材料的抗压强度和稳定度。在有水的环境中，沥青、水泥和高炉渣催化下，无水乙酸与十二胺反应形成十二烷胺乙酸盐，提高了沥青与碎石的粘结强度和固化速率，从而提高了修补材料的早期强度，修补材料的残留稳定度提高。

结合实施例2、实施例17和实施例18并结合表2可以看出，随着无水乙酸添加量的增加，修补材料的残留稳定度先提高后降低。原因在于，随着无水乙酸添加量的增加，高炉渣中的金属氧化物和十二胺逐渐被消耗，部分未参加反应的无水乙酸遇水后部分溶于水，修补材料的残留稳定度降低。

结合实施例2、对比例1、对比例2和对比例3并结合表2可以看出，十二胺和无水乙酸配合使用，有效地提高了修补材料的残留稳定度。

结合实施例2、实施例15和实施例20并结合表2可以看出，随着十二胺与无水乙酸比值的减小，修补材料的残留稳定度降低。原因在于，随之十二胺与无水乙酸比值的减小，未参与反应的无水乙酸增加，部分无水乙酸遇水后部分溶于水，降低了修补材料的粘度，修补材料的残留稳定度降低。

结合实施例2、实施例17和实施例22并结合表2可以看出，随着聚酰胺添加量的增加，修补材料的残留稳定度先提高后降低。聚酰胺与环氧树脂配合使用，提高了修补材料交联固化速率和强度，提高了修补材料的早期强度，从而使修补材料的残留稳定度提高。

结合实施例2、实施例22和实施例23并结合表2可以看出，随着缓释渣料添加量的增加，修补材料的残留稳定度先提高后降低。

结合实施例2和对比例4并结合表2可以看出，水泥浆料的添加，提高了修补材料的残留稳定度。原因在于，水泥水化产生游离金属离子，促进十二烷胺乙酸盐的形成，从而提高了修补材料的早期强度，降低了修补材料水损坏的速率，修补材料的残留稳定度降低。

结合实施例2和对比例5并结合表2可以看出，高炉渣的添加，提高了修补材料的残留稳定度。高炉渣与水泥浆料混合，部分高炉渣被水泥浆料包裹在内，高炉渣在修补材料制备和储存过程中不易被消耗。修补材料遇水后，水泥在水化热释放热量，并与高炉渣分离，高炉渣中的金属氧化物与乙酸形成晶体，提高将了修补材料的抗压强度；同时高炉渣中的金属阳离子促使十二烷胺乙酸盐形成，提高了修补材料的固化速率，提高了修补材料的残留稳定度。

结合实施例2、对比例4、对比例5和对比例6并结合表2可以看出，高炉渣和水泥浆料配合使用，有效地提高了修补材料的残留稳定度。

参照实施例2和对比例7并结合表2可以看出，马歇尔试件制备过程中，缩短的烘箱养生的时间，修补材料的残留稳定度变化较小，原因在于十二胺、无水乙酸和缓释渣料的添加，提高了修补材料的固化速率，缩短烘箱养生时间后，修补材料残留稳定度降低幅度较小。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种反应型沥青修补材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：集料60～68份；基质沥青20～40份；反应溶剂102～152份；固化剂20～40份；所述反应溶剂包括基础溶剂、环氧树脂、丙酮和十二胺，所述基础溶剂、环氧树脂、丙酮和十二胺的重量比为5：（40～60）：1：（5～10）；所述固化剂包括无水乙酸和聚酰胺，所述无水乙酸和聚酰胺的重量比为（2～3）：1。

2.根据权利要求1所述的一种反应型沥青修补材料，其特征在于，所述基础溶剂为甘油聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求1所述的一种反应型沥青修补材料，其特征在于，所述集料包括碎石和缓释渣料，所述碎石和缓释渣料的重量比为4：（9～11）。

4.根据权利要求3所述的一种反应型沥青修补材料，其特征在于，所述缓释渣料包括高炉渣和水泥浆料，所述高炉渣和水泥浆料的重量比为5：1。

5.根据权利要求4所述的一种反应型沥青修补材料，其特征在于，所述缓释渣料制备步骤包括：将高炉渣与水泥浆料混合，搅拌均匀后干燥、造粒得到缓释渣料。

6.根据权利要求4所述的一种反应型沥青修补材料，其特征在于，所述高炉渣的粒径为0.2～6mm。

7.根据权利要求3所述的一种反应型沥青修补材料，其特征在于，所述碎石为玄武岩石料，孔隙率小于3%。

8.一种权利要求1-7任一所述的反应型沥青修补材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1、配置反应溶剂；

S2、将基质沥青加热后，加入集料和反应溶剂，充分搅拌均匀，得到稀释沥青，降温储存；

S3、将固化剂加入稀释沥青中，混合均匀得到沥青修补材料。