CN115961533A - 一种沥青路面坑槽修补装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种沥青路面坑槽修补装置，包括推车，推车包括水平设置的支撑板、设置在支撑板底端的动力轮、设置在支撑板一端的推杆，支撑板的另一端设置有用于挖掘的钻地机构，支撑板上且靠近钻地机构设置有用于修补路面的缝合机构、用于输送缝合钉的传送机构，传送机构、缝合钉分别与缝合机构可分离式的连接。本发明提供的沥青路面坑槽修补装置，能够对沥青路面坑槽进行快速修补，通过该施工装置，有利于增加固化强度和粘结强度，简化了施工过程，同时还提供了一种具有较高的强度、优异的粘聚力和温度稳定性的道路快速修补材料。

Description

一种沥青路面坑槽修补装置

技术领域

本发明涉及沥青路面修补装置技术领域，尤其涉及一种沥青路面坑槽修补装置。

背景技术

沥青路面作为重要的路面形式，在重载交通和自然气候的耦合作用下，沥青路面坑槽问题频发，一方面会影响舒适感和交通安全，另一方面，若对坑槽不及时修复，多段坑槽易连接成片，将导致基层和路基失稳变形，局部失去承载能力，使道路路面从功能性破坏快速演变到结构性破坏，大幅增加养护维修成本。因此，应及时对沥青路面坑槽进行针对性且快速有效修补，防止路面结构性破坏出现。

沥青路面坑槽养护存在病害面积较小、地点分散、远离拌和厂等特点,使用热拌沥青混合料修补受到气温影响较大、填补困难，同时施工不便捷，温室效应明显，故冷补混合料具有广阔应用前景，可实现坑槽修补不受大小和多少的限制，能做到即烂即补，可以全季节性全天候养护，提高养护效率，降低养护成本。然而，目前冷补料多为溶剂型冷补沥青混合料和乳化型冷补沥青混合料，存在强度形成较慢、粘结强度低、施工控制复杂和缺少专业施工设备等问题，易产生二次坑槽病害，因此有必要研发一种组分简便、成本低、性能高的反应型冷补沥青混合料及其施工装备，提高坑槽修补质量，简化施工流程，规范施工工艺，提高修补作业速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沥青路面坑槽修补装置，解决了如何对沥青路面坑槽进行快速修补的技术问题，通过该施工装置，将相应的坑槽修补混合料铺设在坑槽中，有利于提高坑槽修补质量，简化了施工过程，提高了修补作业速度。

一种沥青路面坑槽修补装置，包括推车，所述推车包括水平设置的支撑板、设置在所述支撑板底端的动力轮、设置在所述支撑板一端的推杆，所述支撑板的另一端设置有用于挖掘的钻地机构，所述支撑板上且靠近所述钻地机构设置有用于修补路面的缝合机构、用于输送缝合钉的传送机构，所述传送机构、所述缝合钉分别与所述缝合机构可分离式的连接。

所述钻地机构包括水平设置的升降板一、分别设置在所述升降板一两端的升降气缸一、竖直穿过所述升降板一的螺旋钻杆、设置在所述升降板一上的电机一，所述电机一与所述螺旋钻杆的顶端连接，所述升降气缸一的底端设置在所述支撑板上；

所述螺旋钻杆包括钻杆、设置在所述钻杆外侧的螺旋叶片，所述钻杆为中空的壳体状，所述钻杆的底端设置有挡柱，所述钻杆的顶端与管道一的一端旋转密封连接，所述管道一的侧部与管道二的一端连接，所述管道一的另一端与供料系统连接，所述管道二的另一端与热风系统连接。

所述缝合机构包括水平设置的升降板二、分别设置在所述升降板二两端的升降气缸二、设置在所述升降板二底端的固定座、通过驱动轴与所述固定座转动连接的转动辊、通过传动带与所述转动辊连接的电机三，所述转动辊的外侧面呈圆周阵列设置有若干的嵌入槽，所述嵌入槽与所述缝合钉可分离式的连接，所述嵌入槽内设置有磁性材料。

所述传送机构包括竖直设置在所述支撑板上且相互平行的转轴一和转轴四、两端分别与所述转轴一和所述转轴四连接的传送带、用于驱动所述传送带移动的动力结构，所述传送带扭曲成180°，且设置在所述转动辊的上方；

所述传送带上设置有若干的通孔，所述通孔处设置有磁环，所述磁环与缝合钉可分离式的连接。

所述螺旋钻杆的底端与清洁结构可分离式的连接；

所述螺旋钻杆的底端设置有漏料孔，所述清洁结构包括清洁刷、与所述清洁刷端面连接的固定块、分别设置在所述固定块两侧的紧固螺栓，所述紧固螺栓可分离式的插设在所述漏料孔内。

一种沥青路面坑槽修补混合料，包括粗集料50-70份、细集料20-30份、填料5-10份、反应型冷补胶结料6-20份；

所述反应型冷补胶结料由基质沥青、稀释剂、单组分湿固化聚氨酯预聚体、抗剥落剂、扩链剂共混而成，所述基质沥青、所述稀释剂、所述单组分湿固化聚氨酯预聚体、所述抗剥落剂、所述扩链剂的质量比为（90-100）：（10-20）：（30-50）：（2-5）：（1-3）。

所述单组分湿固化聚氨酯预聚体为含有一定量端异氰酸酯基团的聚醚多元醇与异氰酸酯的预聚体，由二异氰酸酯、多异氰酸酯、聚醚多元醇、植物油和催化剂合成；其中，异氰酸酯的用量比例为40%-52%，聚醚多元醇的用量为45%-55%，植物油的用量比例为15%-20%，催化剂用量比例为1%-3%。

所述抗剥落剂为磷羟基抗剥落剂。

优选的，为端羟基含磷聚酯，一方面聚氨酯预聚体中过剩的异氰酸酯基与含磷羟基抗剥落剂中羟基发生反应，形成氨基甲酸酯基团，另一方面含磷羟基可以与石料之间形成化学吸附，从而增加了结合料与石料之间的粘附性，提高混合料的水稳定性。

所述扩链剂为芳香族二元醇。

扩链后的聚氨酯强度较脂肪族扩链剂的强度更高。

一种沥青路面坑槽修补混合料的制备工艺，具体包括以下步骤：

步骤S1：将基质沥青加热至120℃，加入稀释剂，不断搅拌10-30min，形成冷补液；

步骤S2：在冷补液中加入单组分湿固化聚氨酯预聚体、抗剥落剂、扩链剂，搅拌10-30min，其中，随着稀释剂的挥发，单组分湿固化聚氨酯接触空气中的湿气发生固化反应；

第一个阶段是单组份湿固化聚氨酯中的异氰酸酯基团和水分子产生反应，产生胺和二氧化碳；

第二个阶段是胺和异氰酸酯基团反应生成脲基化合物，固化过程中，形成含有大量极性基团的胶体分子链，具有良好的粘结性能；

而基质沥青作为填充相填充于固化的聚氨酯交互网络结构中，可以协同改善冷补胶结料的柔韧性，同时湿固化反应特性可以有效保证材料的温度稳定性；

步骤S3：出料后，将反应型冷补胶结料密封保存；

步骤S4：对道路快速修补时，按照上述材料组成比例，采用沥青路面坑槽修补装置进行摊铺和压实。

所述沥青为70#基质沥青、90#基质沥青，所述稀释剂为柴油、煤油等，作为优选的为柴油。

本发明达成以下显著效果：

（1）本方案中设置有钻地机构，具有如下几点技术效果：

一是针对硬化的路面，如果只是将修补混合料铺设到路面上，修补混合料与路面的粘结强度并不太高，在螺旋钻杆的作用下，把原来的坑槽位置铣刨，旧路材料废弃，将修补混合料送入到地面以下，有助于加强混合料在修补后的粘结强度；

二是在螺旋钻杆中设置有贯通孔，可以向贯通孔内通入热空气，当修补混合料铺筑完成后，在热空气的作用下，可以加速修补混合料的固化反应；

三是在钻杆的底端设置有漏料孔，漏料孔不仅可以用于混合料的出料，而且还可以与清洁结构可分离式的连接，当路面坑槽修补结束后，在钻杆的旋转作用下，带动清洁刷转动，有助于实现对路面的清洁工作；

（2）设置有缝合机构，针对具有小尺寸的路面坑槽，可以先将路面坑槽填入修补混合料，由于缝合钉贴合在转动辊的嵌入槽内，在转动辊的下压作用下，缝合钉压入到混合料中，并钉扎在路面上，当混合料硬化后，钉子还具有加强筋的作用，增加了路面硬化的效果；

此外，由于转动辊靠近端部的侧面光滑，因此转动辊与路面接触后，在转动的作用效果下，还具有压实路面的作用效果，并增加缝合钉在混合料中的嵌入力；

（3）设置有传送机构，具有如下几点技术效果：

一是通过传送带，将缝合钉传送到转动辊的上方，在转动辊中磁力的作用下，使得转动辊将缝合钉吸合住；

二是传送带扭转了180度，人们将缝合钉压入传送带的通孔中，当传送带将缝合钉传送到转动辊上方时，缝合钉上的限位片在磁力的作用下，与嵌入槽连接，实现了缝合钉的自动转移，高效快捷；

（4）本方案中提供的修补混合料，适用温度广，通常可在-10℃至50℃之间使用，且冷拌料的生产和使用过程中无需加热，有利于环境保护，节能减排效果显著；

此外，与本方案提出的修补装置配合，施工简单，备料可随用随取，可根据路面的不同修补情况采用不同的压实方式，抗老化性能和粘结性能强，可用于各类路面的修补与养护，修补后的坑槽不需进行二次修补；

（5）可以利用当地石料资源、自己的沥青拌合设备等机械设备资产按需加工，根据实际施工时间、材料需求量自主加工，减少了生产和运输成本，节约资源，提高经济效益，因此直投式“料液分置”的冷补料生产方法具有实际意义；最后，修补速度快而且修补后可立即通车，能有效缓解交通压力。

附图说明

图1为本发明中修补装置的结构示意图。

图2为本发明中钻地机构的结构示意图。

图3为本发明中螺旋钻杆的底端结构示意图。

图4为本发明中缝合机构的结构示意图。

图5为本发明中转动辊的连接结构示意图。

图6为本发明中缝合钉的结构示意图。

图7为本发明中传送机构的结构示意图。

图8为本发明中传送带与转动辊的位置结构示意图。

图9为本发明中螺旋钻杆与清洁结构的爆炸结构示意图。

其中，附图标记为：1、支撑板；2、动力轮；3、电机一；31、升降板一；4、螺旋钻杆；41、漏料孔；42、挡柱；5、升降气缸一；6、传送带；61、通孔；7、转动辊；71、限位片；711、钉子；72、嵌入槽；73、驱动轴；8、升降气缸二；81、升降板二；9、显示屏；10、容纳槽；11、动力结构；111、电机二；112、转轴一；113、转轴二；114、转轴三；115、转轴四；12、电机三；13、管道一；14、管道二；15、清洁刷；151、固定块；152、紧固螺栓；16、钻地机构；17、缝合机构；18、传送机构；19、清洁结构。

具体实施方式

为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1-图9，一种沥青路面坑槽修补装置，包括推车，推车包括水平设置的支撑板1、设置在支撑板1底端的动力轮2、设置在支撑板1一端的推杆，支撑板1的另一端设置有用于挖掘的钻地机构16，支撑板1上且靠近钻地机构16设置有用于修补路面的缝合机构17、用于输送缝合钉的传送机构18，传送机构18、缝合钉分别与缝合机构17可分离式的连接。

钻地机构16包括水平设置的升降板一31、分别设置在升降板一31两端的升降气缸一5、竖直穿过升降板一31的螺旋钻杆4、设置在升降板一31上的电机一3，电机一3与螺旋钻杆4的顶端连接，升降气缸一5的底端设置在支撑板1上；

螺旋钻杆4包括钻杆、设置在钻杆外侧的螺旋叶片，钻杆为中空的壳体状，钻杆的底端设置有挡柱42，钻杆的顶端与管道一13的一端旋转密封连接，管道一13的侧部与管道二14的一端连接，管道一13的另一端与供料系统连接，管道二14的另一端与热风系统连接。

其中，为了简化设计，供料系统和热风系统在附图中没有详细标示出来，但为本领域技术人员容易实现的技术，在此不再详述。

缝合机构17包括水平设置的升降板二81、分别设置在升降板二81两端的升降气缸二8、设置在升降板二81底端的固定座、通过驱动轴73与固定座转动连接的转动辊7、通过传动带与转动辊7连接的电机三12，转动辊7的外侧面呈圆周阵列设置有若干的嵌入槽72，嵌入槽72与缝合钉可分离式的连接，嵌入槽72内设置有磁性材料。

传送机构18包括竖直设置在支撑板1上且相互平行的转轴一112和转轴四115、两端分别与转轴一112和转轴四115连接的传送带6、用于驱动传送带6移动的动力结构，传送带6扭曲成180°，且设置在转动辊7的上方；

传送带6上设置有若干的通孔61，通孔61处设置有磁环，磁环与缝合钉可分离式的连接。

其中，动力结构包括通过传动带一与转轴一112连接的转轴二113，通过传动带二与转轴四115连接的转轴三114，转轴二113通过传动带三与转轴四114连接，转轴二113通过传动带四与电机二111连接。

螺旋钻杆4的底端与清洁结构19可分离式的连接；

螺旋钻杆4的底端设置有漏料孔41，清洁结构19包括清洁刷15、与清洁刷15端面连接的固定块151、分别设置在固定块151两侧的紧固螺栓152，紧固螺栓152可分离式的插设在漏料孔41内。

更优地，在支撑板1的底端设置有高清摄像头，在支撑板的上方设置有显示屏9，两者通过视频线连接，在高清摄像头和显示屏9的作用下，使得人们能够看清地面上的情形，并作出相应的操作。

本发明中坑槽修补装置的具体工作过程如下：

本方案中提供的修补混合料，适用温度广，通常可在-20℃至50℃之间使用，且冷拌料的生产和使用过程中无需加热，有利于环境保护，节能减排效果显著；

本方案中设置有钻地机构16，由于钻杆为中空的壳体状，在供料系统的作用下，将混合料通入到钻杆内部，在螺旋钻杆4的作用下，可以将修补混合料送入到地面以下，有助于加强混合料在修补后的粘结强度，向螺旋钻杆4中通入热空气，当修补混合料粘结在路面上后，在热空气的作用下，可以快速的凝固；

在钻杆的底端设置有漏料孔41，漏料孔41不仅可以用于混合料的出料，而且还可以与清洁结构19可分离式的连接，当路面坑槽修补结束后，在钻杆的旋转作用下，带动清洁刷15转动，有助于实现对路面的清洁工作。

设置有缝合机构17，针对具有小尺寸的路面坑槽，可以先将路面坑槽填入修补混合料，由于缝合钉包括限位片71、垂直设置在限位片71上的钉子711，在嵌入槽72内设置磁性材料，这样限位片71自然就吸合在嵌入槽72内，且钉子711朝外设置，随着转动辊7的旋转，逐渐使得钉子711朝下设置，在升降气缸二8的作用下，使得转动辊7下降，将钉子711压合在混合料内，并钉扎在路面上，当混合料硬化后，钉子711还具有加强筋的作用，增加了路面硬化的效果；更优地，在限位片71的外侧设置有倒圆角。

此外，由于转动辊7靠近端部的侧面光滑，因此转动辊7与路面接触后，在转动的作用效果下，还具有压实路面的作用效果，并增加缝合钉在混合料中的嵌入力；

设置有传送机构18，通过传送带6，将缝合钉传送到转动辊7的上方，此时转动辊7可以上升，并与传送带6接触，在转动辊7中磁力的作用下，使得转动辊7中的嵌入槽72将缝合钉吸合住；

由于传送带6扭转了180°，在支撑板上设置有容纳槽10，容纳槽10内设置有若干的缝合钉，人们将缝合钉取出，并压入传送带6的通孔61中，当传送带6将缝合钉传送到转动辊7上方时，缝合钉上的限位片71在磁力的作用下，与嵌入槽72连接，实现了缝合钉的自动转移，高效快捷。

在沥青路面坑槽修补装置的应用基础上，最后，本方案以某沥青路面坑槽修补工程为例进行说明。

旧沥青路面结构层为：18cm沥青混合料面层（4cmAC-13上面层+8cmAC-20中面层）+20cm水泥稳定碎石基层+20cm级配碎石底基层。

该路段出现多处面积为0.5m×0.5m坑槽病害，坑槽损坏评价等级为差。该沥青路面的基层使用状况良好，各项指标满足设计规范和施工要求，车流量大，需要快速恢复交通，故采用沥青路面坑槽修补混合料进行坑槽修补。

所用沥青路面坑槽修补混合料，包括粗集料55份、细集料25份、填料8份、反应型冷补胶结料12份；

反应型冷补胶结料通过基质沥青、稀释剂、单组分湿固化聚氨酯预聚体、抗剥落剂、扩链剂共混而成，基质沥青、稀释剂、单组分湿固化聚氨酯预聚体、抗剥落剂、扩链剂的质量比为100：15：45：4：2。

单组分湿固化聚氨酯预聚体为含有一定量端异氰酸酯基团的聚醚多元醇与异氰酸酯的预聚体，由二异氰酸酯（万华化学Wannate MDI-100，工业级）、多异氰酸酯（万华化学Wannate TDI-100，工业级）、聚醚多元醇（江苏润丰合成科技有限公司，工业级）、植物油（山东豪顺化工有限公司，工业级）和催化剂（山东豪顺化工有限公司，工业级），在100℃温度下共混而成；其中，异氰酸酯的用量比例为45%，聚醚多元醇的用量为40%，植物油的用量比例为13%，催化剂用量比例为2%。

抗剥落剂为磷羟基抗剥落剂（山东豪顺化工有限公司，工业级）。

扩链剂为芳香族二元醇（山东豪顺化工有限公司，工业级）。

一种沥青路面坑槽修补混合料的制备工艺，具体包括以下步骤：

步骤S1：将基质沥青加热至120℃，加入稀释剂，不断搅拌10-30min，形成冷补液；

步骤S2：在冷补液中加入单组分湿固化聚氨酯预聚体、抗剥落剂、扩链剂，搅拌20min，密封保存；

步骤S3：在道路快速修补现场，采用坑槽修补装置将上述材料进行摊铺和压实。

沥青为70#基质沥青，稀释剂为柴油。

为全面表征修补混合料性能和修补后路面性能，且避免在路面浇注混合料的不便，将坑槽修补混合料试件在实验室内成型制备，室温下养护2d后进行强度、温度稳定性和水稳定性等测试，测试结果见表1。

表1 修补混合料性能测试数据

检测项目	测试值
		25℃劈裂强度/MPa	3.8
冻融劈裂强度/MPa	3.2
		冻融劈裂强度比/%	84.2
马歇尔稳定度/KN	53
		60℃动稳定度/次	20590
-10℃低温弯曲应变	3242

由表可知，修补混合料的冻融前后劈裂强度、马歇尔稳定度、动稳定度和低温弯曲应变和动态模量等指标均高于基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料，具有较好的温度稳定性和水稳定性，能够满足道路面层铺装材料的使用需求；

另一方面实时检测施工过程中路面强度、压实度和渗水系数等指标，测试施工完成后上述指标，测试结果见表2所示。

表2施工中就地冷再生混合料下面层检测结果

检测项目	压实后0min	压实后15min	压实后30min	施工完成后（压实后45min）	施工结束2d后
						压实度/%	90.4	92.2	93.5	93.8	94.9
劈裂抗拉强度/MPa	0.05	0.2	0.5	0.9	3.8
						渗水系数/%	23	22	20	19	18

由表可知，修补装置的加热作用可以使本发明的混合料快速形成强度，压实后45min劈裂抗拉强度达到0.9MPa，可以开放交通。施工2d后检测结果表明，修补后路面压实度高，渗水系数小，性能与新建沥青混合料面层相媲美，完全满足面层铺装要求。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种沥青路面坑槽修补装置，包括推车，所述推车包括水平设置的支撑板（1）、设置在所述支撑板（1）底端的动力轮（2）、设置在所述支撑板（1）一端的推杆，其特征在于，所述支撑板（1）的另一端设置有用于挖掘的钻地机构（16），所述支撑板（1）上且靠近所述钻地机构（16）设置有用于修补路面的缝合机构（17）、用于输送缝合钉的传送机构（18），所述传送机构（18）、所述缝合钉分别与所述缝合机构（17）可分离式的连接。

2.根据权利要求1所述的沥青路面坑槽修补装置，其特征在于，所述钻地机构（16）包括水平设置的升降板一（31）、分别设置在所述升降板一（31）两端的升降气缸一（5）、竖直穿过所述升降板一（31）的螺旋钻杆（4）、设置在所述升降板一（31）上的电机一（3），所述电机一（3）与所述螺旋钻杆（4）的顶端连接，所述升降气缸一（5）的底端设置在所述支撑板（1）上。

3.根据权利要求2所述的沥青路面坑槽修补装置，其特征在于，所述螺旋钻杆（4）包括钻杆、设置在所述钻杆外侧的螺旋叶片，所述钻杆为中空的壳体状，所述钻杆的底端设置有挡柱（42），所述钻杆的顶端与管道一（13）的一端旋转密封连接，所述管道一（13）的侧部与管道二（14）的一端连接，所述管道一（13）的另一端与供料系统连接，所述管道二（14）的另一端与热风系统连接。

4.根据权利要求1所述的沥青路面坑槽修补装置，其特征在于，所述缝合机构（17）包括水平设置的升降板二（81）、分别设置在所述升降板二（81）两端的升降气缸二（8）、设置在所述升降板二（81）底端的固定座、通过驱动轴与所述固定座转动连接的转动辊（7）、通过传动带与所述转动辊（7）连接的电机三（12），所述转动辊（7）的外侧面呈圆周阵列设置有若干的嵌入槽（72），所述嵌入槽（72）与所述缝合钉可分离式的连接，所述嵌入槽（72）内设置有磁性材料。

5.根据权利要求4所述的沥青路面坑槽修补装置，其特征在于，所述传送机构（18）包括竖直设置在所述支撑板（1）上且相互平行的转轴一（112）和转轴四（115）、两端分别与所述转轴一（112）和所述转轴四（115）连接的传送带（6）、用于驱动所述传送带（6）移动的动力结构（11），所述传送带（6）扭曲成180°，且设置在所述转动辊（7）的上方；

所述传送带（6）上设置有所述缝合钉。

6.根据权利要求5所述的沥青路面坑槽修补装置，其特征在于，所述传送带（6）上设置有若干的通孔（61），所述通孔（61）处设置有磁环，所述磁环与缝合钉可分离式的连接。

7.根据权利要求3所述的沥青路面坑槽修补装置，其特征在于，所述螺旋钻杆（4）的底端设置有漏料孔（41），且与清洁结构（19）可分离式的连接。

8.根据权利要求7所述的沥青路面坑槽修补装置，其特征在于，所述清洁结构（19）包括清洁刷（15）、与所述清洁刷（15）端面连接的固定块（151）、分别设置在所述固定块（151）两侧的紧固螺栓（152），所述紧固螺栓（152）可分离式的插设在所述漏料孔（41）内。

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