CN115304347A - 一种用于沥青路面裂缝修复的复合材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路工程裂缝修复材料领域，提供了一种用于沥青路面裂缝修复的复合材料，包括：A组分、B组分，其中，A组分由如下重量份的原料组成：粉末状固体重烧氧化镁30～60份，磷酸盐20～30份，缓凝剂0～10份，矿物掺合料0～20份；B组分由如下重量份的原料组成：乳化沥青10～30份，拌合水5～20份，外加剂0～10份组成。本发明利用乳化沥青‑MPC复合材料修复体系具有节能减排、应用广泛、易于施工等特点，根据高早强设计要求，结合磷酸镁水泥早强特性和乳化沥青粘结性强、稳定性优良等特性，使得复合材料具备无机材料的刚性与有机材料的柔性，并同时具备快速开放交通且后期稳定性良好的特点，以期为缩短道路病害修复时间、提高病害修复效率带来积极贡献。

Description

一种用于沥青路面裂缝修复的复合材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于道路工程裂缝修复材料领域，具体涉及一种针对沥青路面裂缝的新型快速修复材料及其制备工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
沥青路面是高等级道路路面的主要结构形式。然而，由于沥青材料自身的粘弹性能，在高温条件下即可发生软化，受温度影响较大，从而造成了沥青混合料的力学性能和路用性能随温度的变化较为明显。当沥青材料自身粘度降低时，将导致沥青与集料颗粒之间的粘附性能下降，从而致使沥青混合料的抗水损害能力大幅度降低，在环境温度、降水以及行车荷载的耦合作用下，极易使沥青路面产生应力集中现象，当车辆反复行走过程中，沥青路面结构层将会形成横缝、纵缝及网裂等病害，极大地威胁着人身与财产安全。
目前，对于路面出现的裂缝病害，多采取热沥青灌缝，传统热沥青灌缝的弊端较为显著，首先是对自然环境的危害，沥青在高温环境下会释放出对人体有害的挥发性物质，且在加热过程中沥青中的轻质组分较容易挥发，加速基质沥青的老化，导致性能极不稳定，后期易发生脱落。其次是能耗高，传统热拌方法需要对基质沥青进行加热，操作繁琐且耗能大，不符合节能环保的理念；而其余的冷修补料和专用材料等，则存在着价格成本相对较高，使用寿命短等劣势，限制着其使用。
发明内容
针对现有材料灌缝所存在的弊端及对环境的不友好性，本发明提供了一种环境友好，操作简便，性能优异的灌缝材料。此种材料只需简单拌合便可使用，同时具备良好的工作性能，并兼具有机材料的柔性和无机材料的刚性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种用于沥青路面裂缝修复的复合材料，包括：A组分、B组分，其中，A组分由如下重量份的原料组成：粉末状固体重烧氧化镁30～60份，磷酸盐20～30份，缓凝剂0～10份，矿物掺合料0～20份；
B组分由如下重量份的原料组成：乳化沥青10～30份，拌合水5～20份，外加剂0～10份组成。
针对现有材料的弊端，本发明利用乳化沥青-MPC复合材料修复体系具有节能减排、应用广泛、易于施工等特点，根据高早强设计要求，结合磷酸镁水泥早强特性和乳化沥青粘结性强、稳定性优良等特性，使得复合材料具备无机材料的刚性与有机材料的柔性，并同时具备快速开放交通且后期稳定性良好的特点，以期为缩短道路病害修复时间、提高病害修复效率带来积极贡献。
本发明的第二个方面，提供了一种用于沥青路面裂缝修复的复合材料的制备方法，包括：
将上述的A型粉料按照设计配合比混合均匀，密封备用；待到路面修复时，将A组分干拌均匀，再将称量好B组分液体搅拌均匀；
将混合后的A组分匀速倒入B组分中，并进行搅拌，待混合均匀后，高速搅拌，即得。
本发明的有益效果
(1)本发明能够实现沥青路面裂缝的快速修复，有效地解决现有材料存在的修补能耗大，耐久性差，开放时间较长等难题，实现路面的快速修补；充分利用材料粘结性能出色的性能优势，避免了裂缝二次开裂的难题；
(2)本发明采用绿色环保的原材料，避免有机材料对环境及地下水的污染，实现了绿色修补，同时施工简便，提高了修补效率，极大地节省了资源；
(3)本发明的新型复合材料既具有无机材料的刚性，又有机材料的柔性，采用本发明的制备方法进行制备能将MPC材料均匀地分散到液体环境中，使得材料均匀性提高，避免了离析现象发生，保证了体系性能的稳定性。
(4)与传统磷酸镁水泥相比，本发明针对裂缝病害研发专用修复材料，双液制备省去了磷酸镁材料在实际应用中的繁琐称量步骤，提高了作业效率；同时避免了磷酸镁材料组分因储存环境不当导致粉体结块甚至失效的不良后果，节省了不必要的浪费；也便于体系中各有效组分之间的均匀混合，避免现场应用时材料依次加入导致材料性能差距大，得到的复合材料的力学性能和流动度更优，能够更好地满足裂缝病害快速修补的要求。
(5)本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种用于沥青路面裂缝修复的新型复合材料，包括以下质量份数的原料：A组分为固体组分，约80～100份，B组分为液体组分，约20～60份。
所述的A组分，由粉末状固体重烧氧化镁30～60份，磷酸盐20～30份，缓凝剂0～10份，矿物掺合料0～20份组成.
在一些实施例中，A组分所述重烧氧化镁是由菱镁矿经高温超过1700℃煅烧，再经过破碎、粉磨后制得。颗粒密度为3.25g/cm3,比表面积280m2/kg，MgO含量超过95％，颜色为淡棕黄色；所述的磷酸盐为磷酸二氢铵，磷酸二氢钾中的一种或几种，多选用磷酸二氢铵由磷酸和氨进行酸、碱反应制得，为白色粉末状晶体，在空气中稳定。颗粒密度为1.8g/cm3,含磷27.10％，纯度接近99％；所述的缓凝剂多选用十水硼砂，为结晶性白色粉末，密度1.72g/cm3，纯度大于95％。
在一些实施例中，所述的B组分为液体组分，由乳化沥青10～30份，拌合水5～20份，外加剂0～10份组成。
在一些实施例中，所述的B组分乳化沥青选用慢裂快凝型阳离子拌合用乳化沥青(BC-1)，固含量为60％。
在一些实施例中，所述的消泡剂采用有机硅粉末，减水剂采用萘系减水剂、聚羧酸减水剂的一种或几种；
本发明的又一目的是提供上述沥青路面裂缝修补灌缝的新型复合材料的制备方法。
一种沥青路面裂缝修补灌缝的新型复合材料的制备方法，包括以下步骤：
所述的一种针对坑槽病害的双组分新型水泥基修复材料的操作方法为，将上述的A型粉料按照设计配合比混合均匀，密封备用；待到路面修复时，将A组分干拌1min，再将称量好B组分液体搅拌1～2min,后将混合后的A组分控制在1min左右匀速倒入B组分中，倒入期间，以低速进行搅拌，避免过多粉末状固体飞散；待完全混合后，高速搅拌3～5mins后得到浆体倒入专用灌缝设备，待到裂缝内清洁完毕并干燥后灌入，自然养护2～3小时即可开放交通。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
以下实施例中，消泡剂采用有机硅粉末，购自江苏苏博特新材料有限公司，减水剂采用聚羧酸减水剂，购自江苏苏博特新材料有限公司，其他各原料皆为市售产品。
实施例一：一种用于沥青路面裂缝修复的新型复合材料，采用了如下质量份配比：A型粉料84份，其中包括重烧氧化镁粉末60份，磷酸二氢铵(ADP)粉末20份，硼砂4份；B液体组分为乳化沥青16份，拌合水9份；水的掺量按照理论用水量W/C＝0.18掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量；待到路面修复时，将A组分干拌1min，再将称量好B组分液体搅拌1～2min，混合后的A组分控制在1min左右匀速倒入B组分中，倒入期间，以低速进行搅拌，避免过多粉末状固体飞散；待完全混合后，高速搅拌3～5mins后得到浆体倒入专用灌缝设备，待到裂缝内清洁完毕并干燥后灌入。
该实施例的凝结硬化时间为30分钟左右，流动度表现较好，静止凝结后无离析现象发生。待凝结后自然养护2h即可开放交通。
实施例二：一种用于沥青路面裂缝修复的新型复合材料，采用了如下质量份配比：A型粉料100份，其中包括重烧氧化镁60份，矿物掺合料4份，磷酸二氢铵30份，硼砂6份；B液体组分为乳化沥青15份，拌合水18份，水灰比按照理论用水量W/C＝0.25掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量。拌合过程与实施例一相同，倒入专用灌缝设备，待到裂缝内清洁完毕并干燥后灌入。
进一步的，所述矿物掺合料为粉煤灰4份。
该实施例凝结硬化时间达到65分钟，流动度表现优异，混合静置后无离析现象发生。待硬化后自然养护3h即可开放交通。
实施例三：一种用于沥青路面裂缝修复的新型复合材料，采用了如下质量份配比：A型粉料73份，其中包括重烧氧化镁50份，磷酸二氢铵20份，硼砂3份；B液体组分为乳化沥青14份，拌合水13份，外加剂3份。水灰比按照理论用水量W/C＝0.21掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量。拌合过程与实施例一相同，倒入专用灌缝设备，待到裂缝内清洁完毕并干燥后灌入。
进一步的，所述外加剂为减水剂2份，消泡剂1份。
该实施例凝结硬化时间达到48分钟，流动度表现尚可，混合静置后无离析现象发生。待硬化后自然养护2.5h即可开放交通。
实施例四：一种用于沥青路面裂缝修复的新型复合材料，采用了如下质量份配比：A型粉料90份，其中包括重烧氧化镁50份，矿物掺合料15份，磷酸二氢铵20份，硼砂5份；B液体组分为乳化沥青10份，拌合水8份，外加剂6份。水灰比按照理论用水量W/C＝0.20掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量。拌合过程与实施例一相同，倒入专用灌缝设备，待到裂缝内清洁完毕并干燥后灌入。
进一步的，矿物掺合料由粉煤灰10份，硅灰5份组成。
进一步的，外加剂由减水剂5份，消泡剂1份组成。
该实施例凝结硬化时间达到60分钟，流动度表现优异，混合静置后无离析现象发生。待硬化后自然养护3h即可开放交通。
实施例五：一种用于沥青路面裂缝修复的新型复合材料，采用了如下质量份配比：A型粉料94份，其中包括重烧氧化镁60份，磷酸二氢铵30份，硼砂4份；B液体组分为乳化沥青18份，拌合水17份，外加剂1份。水灰比按照理论用水量W/C＝0.25掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量。拌合过程与实施例一相同，倒入专用灌缝设备，待到裂缝内清洁完毕并干燥后灌入。
进一步的，外加剂由消泡剂1份组成。
该实施例凝结硬化时间达到42分钟，流动度表现较好，混合静置后无离析现象发生。待硬化后自然养护2h即可开放交通。
实施例六：一种用于沥青路面裂缝修复的新型复合材料，采用了如下质量份配比：A型粉料100份，其中包括重烧氧化镁60份，矿物掺合料16份，磷酸二氢铵20份，硼砂4份；B液体组分为乳化沥青12份，拌合水12份，外加剂3份。水灰比按照理论用水量W/C＝0.18掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量。拌合过程与实施例一相同，倒入专用灌缝设备，待到裂缝内清洁完毕并干燥后灌入。
进一步的，矿物掺合料由粉煤灰6份，硅灰10份组成。
进一步的，外加剂由减水剂2份，消泡剂1份组成。
该实施例凝结硬化时间达到33分钟，流动度表现较差，混合静置后无离析现象发生。待硬化后自然养护1.5h即可开放交通。
关于无机有机复合乳化沥青体系灌缝材料的相关性能并没有明确的规范测试方法，本发明因材料的快硬特性，主要针对其可工作时间(即浆体失去流动性时间)、硬化时间、流动度等进行初步工作性能测试。实施例1至实施例6具体性能参数测试值见表1：
表1修复材料性能测试结果
Figure BDA0003751853550000081
由上述试验数据可知，本发明材料的凝结时间与流动度均可通过调节配合比来实现，凝结时间可在30～80min内调节，适应不同环境不同道路下的不同施工要求，养护条件简单，对交通影响较小，大大地减少了经济损失和安全隐患；并且MPC材料的快硬早强性能使得其1h内强度发展迅速，满足沥青路面对修补材料的性能要求，并且乳化沥青在破乳之后有效地提高了材料体系的韧性，是一种针对裂缝病害的新型修复材料，具备操作简便，效果良好，节能环保的材料优势。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，包括：A组分、B组分，其中，A组分由如下重量份的原料组成：粉末状固体重烧氧化镁30～60份，磷酸盐20～30份，缓凝剂0～10份，矿物掺合料0～20份；
B组分由如下重量份的原料组成：乳化沥青10～30份，拌合水5～20份，外加剂0～10份组成。
2.如权利要求1所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，所述粉末状固体重烧氧化镁是由菱镁矿经高温超过1700℃煅烧，再经过破碎、粉磨后制得。
3.如权利要求1所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，所述粉末状固体重烧氧化镁的颗粒密度为3.25～.3.5g/cm3,比表面积280～300m2/kg，MgO含量超过95％。
4.如权利要求1所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，所述的磷酸盐为磷酸二氢铵，磷酸二氢钾中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，所述的缓凝剂为十水硼砂。
6.如权利要求1所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，所述乳化沥青为慢裂快凝型阳离子拌合用乳化沥青。
7.如权利要求1所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅粉末。
8.如权利要求1所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料，其特征在于，所述减水剂采用萘系减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种。
9.一种用于沥青路面裂缝修复的复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
将上述的A型粉料按照设计配合比混合均匀，密封备用；待到路面修复时，将A组分干拌均匀，再将称量好B组分液体搅拌均匀；
将混合后的A组分匀速倒入B组分中，并进行搅拌，待混合均匀后，高速搅拌，即得。
10.如权利要求9所述的用于沥青路面裂缝修复的复合材料的制备方法，其特征在于，将所述浆体进行灌缝，自然养护2～3小时即可开放交通。
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