WO2013159729A1 - 一种自密实快速固化路面修补材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种自密实且可快速固化的路面修补材料及其制备方法，以及其在快速抢修路面领域中的应用。所述材料在受热状态下，50-70min内即可形成高强度路面基材，缩短了抢修固化时间。还提供一种利用受热可固化的修补材料结合燃烧法加热的快速抢修受损路面的方法，所述方法50-70min内即可实现修补材料的固化。

Description

一种自密实快速固化路面修补材料及其制备方法与应用 技术领域 本发明属于铸造材料领域，具体涉及一种自密实较好且可快速固化的 覆膜砂材料及其制备方法， 以及在快速抢修路面领域中的应用， 并具体涉 及一种利用修补材料结合燃烧法加热的快速抢修受损路面的方法。 背景技术 随着我国经济的迅速发展，机场跑道数量迅速增加， 高等级高速公路 大量建设，城市广场及市政公路等混凝土工程的实施， 改善了人类的生存 质量，促进了国民经济的健康发展。现有的道路中采用混凝土施工路面的 较多， 不仅质量好而且使用寿命长。但是混凝土路面在使用中其路面损坏 后维修比较复杂， 需要封闭停用修复， 需要动用较大的机械才能将路面刨 开重新修筑， 同时养护期较长。 目前混凝土路面修补常用的修复材料有快 速水泥或沥青混凝土或高分子材料等，但都存在着需要长时间封闭路面修 整、 养护时间长等问题， 为道路抢修带来严重影响， 尤其是机场路面的抢 修就存在更大的问题。 中国专利 CN101121812A公开了一种环氧树脂基快速修补材料， 该修 补材料由砂石、 滑石粉、 环氧树脂、 聚酰胺和稀释剂组成。 该快速修补材 料可用于桥梁、 隧道、 道路和房屋等混凝土建筑的修补， 施工时仅需要对 混凝土表面进行处理，并对带裂缝构件则要作环氧树脂高压灌浆封缝处理 即可。 该修补材料施工方便、 工期较短（3天强度可达 60-70MPa )、 无需 封闭路面且早期强度较高、后期强度适中。但该材料用于修补路面时灌浆 后依然依靠自然养护， 而且需要养护 3天的强度才能达到 60-70MPa, 还 是需要短期封闭抢修， 而且以砂石等轻质砂石为骨料， 整个修补材料的自 密实性能较差， 在用于抢修路面时还需要进行填平处理， 对于类似机场路 面等需要快速抢修的路面修补并不适用。 中国专利 CN101817663A公开了一种混凝土路面快速修补方法，该方 法所使用的路面修补材料由偏高岭土、矿渣、水泥等粉料，砂、石等集料， 以及水玻璃制备而成的。道路修补时将修补材料浇注于清理过得破损路面 处， 并震动、 抹平、 自然养护 8小时即可， 避免了普通修补材料需要养护 3-7天、封路期限较长、 影响交通的问题。 但是该方法采用的是自然养护， 虽然修补材料的固化性能较好，但仍需要 8小时的养护期， 对于机场等急 需快速抢修的道路并不适用。 发明内容 为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中用于路面抢修的材 料需要的固化养护时间较长， 影响抢修进度的问题， 进而提供一种可快速 固化的自密实路面修补材料。 本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种自密实快速固化路面 修补材料在抢修路面中的应用。 本发明所要解决的第三个技术问题在于现有技术中路面抢修时间较 长、导致长时间封路影响交通的问题， 进而提供一种固化时间较短的快速 抢修路面的方法。 为解决上述技术问题， 本发明所述的自密实快速固化路面修补材料， 是由如下重量份的组分制备而成的： 致密骨料 60-95份；

热塑性树脂粘结剂 4-30份； 在加热状态下可以诱发所述热塑性树脂粘结剂快速固化的热引发潜伏 固化剂 1-10份。 更优的， 所述的自密实快速固化覆膜材料， 是由如下重量份的组分制 备而成的： 致密骨料 85-94份；

热塑性树脂粘结剂 5-10份； 热引发潜伏固化剂 1-5份。 所述热塑性树脂粘结剂包括热塑性的酚醛树脂、 硼酚醛树脂、 有机硅 改性环氧树脂、 酚醛改性环氧树脂或脲酸树脂中的一种或几种。 所述热引发潜伏固化剂包括乌洛托品 （正规名称是： 1,3,5,7-四氮杂三 环 [3.3.1.1]癸烷）、 双氰胺、 酰肼、 氯化铵或特种改性固化剂中的一种或几 种。

所述致密骨料包括硅砂颗粒、 陶砂、 陶粒、 小钢球或小铁球。 所述致密骨料的比重为 1.7-8.9。 所述致密骨料的粒径为 20-200目。 本发明还提供了一种制备上述自密实快速固化路面修补材料的方法， 包括以下步骤：

( 1 )将选定重量份数的致密骨料加热；

( 2 )将选定重量份数的热塑性树脂粘结剂趁热加入所述致密骨料中， 并搅拌均匀；

( 3 )趁热将热引发潜伏固化剂加入步骤（2 ) 中得到的反应物中， 并 搅拌均勾后进行降温处理；

( 4 )将步骤（3 ) 中得到的反应物冷却、 破碎并过筛， 即得。 所述步骤（1 ) 中， 先将所述致密骨料加热至 160 °C以上至 1000 °C , 然 后再降温至 90-160 °C。 本发明还提供了一种上述自密实快速固化路面修补材料在路面抢修工 程中的应用， 尤其是在机场、 高速路等路面的紧急抢修工程中的应用。 具体的， 本发明公开了一种燃烧法快速抢修受损路面的方法， 包括如 下步骤：

( 1 )将所述的自密实快速固化路面修补材料与受热可释放氧气的固体 氧化剂颗粒混合均匀， 并填充至破损路面凹陷内整理平整；

( 2 )向整理平整的路面处喷洒易燃液体并点燃， 以使所述修补材料受 热固化， 即可实现破损路面的快速修补。 所述固体氧化剂占所述修补材料重量份的 0.5-1%。 所述固体氧化剂包括高锰酸盐、 氯酸盐、 以及碱金属硝酸盐或碱土金 属的硝酸盐颗粒。

所述步骤（ 1 )之前还包括将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平 整的步骤。

本发明所述的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、 本发明选用主要包括热塑性的酚醛树脂、 硼酚醛树脂、 有机硅树 脂、 改性环氧树脂、 脲醛树脂等耐高温、 强度高的特种高分子树脂和热引 发的潜伏性固化剂作为主要覆膜材料，制备出的不同粒度的覆膜硅砂复合 材料， 所述覆膜材料在加热条件下， 包裹在致密骨料表面的潜伏性固化剂 会分解出活性中间体， 同时包裹在致密骨料表面的热塑性树脂也受热变 软、 流动， 最后潜伏性固化剂释放出得活性物质与树脂会发生化学反应， 交联固化， 覆膜树脂由原来热塑性线性结构转变为热固性的体型结构，最 终覆膜硅砂之间会受热成型，加热 50-70min内即可形成高强度路面基材， 大大缩短了抢爹固化的时间；

2、 所述致密骨料为具有一定自重及粒径的硅砂颗粒、 陶砂、 陶粒、 小钢球或小铁球， 可以满足在道路抢修时， 对于修复材料自密实性能的要 求， 同时大颗粒材料也有助于提升固化强度同时节省材料；

3、 经过分析筛选， 所述热塑性树脂粘结剂与所述热引发潜伏固化剂 选用的比例为 4-30:1-10, 更优的为 5- 10: 1-5 , 能够保证以较佳的比例混合 同时引发固化的效果较好，保证固化强度及缩短固化时间， 满足路面抢修 工程中对抢修时间和抢修强度的要求；

4、 致密骨料为惰性材料， 与高分子材料的粘结性能较差， 本发明所 述的工艺先将所述热塑性树脂粘结剂趁热与致密骨料相混合，采用类似于 覆膜原理，使得所述修补材料的整体粘结性能较好，再趁热与所述热引发 潜伏固化剂混合均勾， 也有助于增强所述修补材料的强度；

5、 本发明所得的覆膜材料耐酸碱性能较好， 经测试可在短时间内达 到较高的抗性强度；

6、 本发明所述的抢修方法通过将所述修补材料与所述固体氧化剂混 合后， 由易燃液体燃烧释放的热量会引发所述修补材料的快速固化， 而所 述固体氧化剂在受热状态下会释放出氧气以支持易燃液体的持续燃烧并解 决了渗入至受损路面下层的易燃液体因缺乏氧气支持无法持续燃烧放热的 问题， 使得所述修补材料可以得到全方位大面积的加热处理， 加速并加强 固化能力；

7、 所述抢修方法以易燃液体作为加热介质， 一方面节省了加热装置 的运输环节， 同时易燃液体的燃烧可以最大面积、 最大程度的使所述修补 材料受热固化， 而且所述可放氧固体氧化剂在加热过程中释放出的氧气也 可以支持易燃液体的长时间燃烧， 进一步提高了道路抢修的时间及固化强 度；

8、 所述修补材料和所述固体氧化剂可以在施工现场直接混合操作也 可以事先加工混合配比均匀直接运输至现场加工，施工方便， 为加快受损 路面的抢修提高效率。 附图说明 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实 施例并结合附图， 对本发明作进一步详细的说明， 其中 图 1为本发明实施例 7所述的电加热装置的截面结构示意图； 图 2为本发明实施例 7所述快速抢修路面的方法示意图；

图 3为本发明实施例 8所述快速抢修路面的方法示意图。

图中附图标记表示为： 1-支撑体， 2-电热棒， 3-挡片， 21-外端面， 4- 混凝土， 5-修补材料， 6-电加热架。 具体实施方式 本发明实施例中所述的酚醛树脂、 硼酚醛树脂、 及脲醛树脂均可选用 现有市场市售的产品即可实现本发明的作用； 所述的有机硅改性环氧树脂 选用现有市售的 665型有机硅环氧树脂； 所述酚醛改性环氧树脂选用台湾 南亚 NOON-638型号树脂， 以说明各个实施例的效果。

实施例 1

本实施例所述的自密实快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按 照以下方法制备得到的：

( 1 )将60份粒径为 70-140目、比重为 1.8-2.0的陶砂骨料加热至 150-160 °C ;

( 2 )趁热将 30份的热塑性酚酸树脂加入所述陶砂骨料中并搅拌均匀， 得到稳定的混合物；

( 3 )趁热将 1份乌洛托品加入步骤（2 ) 中得到的反应物中， 并搅拌 均匀后自然降温；

( 4 )将步骤（ 3 )中得到的反应物冷却至室温、 并破碎至粒径为 70-140 目， 并过筛， 即得所需的修补材料。

本发明所述的燃烧法快速抢修受损路面的方法， 包括如下步骤：

( 1 )将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平整， 并将上述制备得 到的可快速固化修补材料与固体高锰酸钾颗粒混合均匀 , 并填充至破损路 面凹陷内整理平整， 所述固体高锰酸钾颗粒占所述修补材料重量的 0.5%; ( 2 )向上述整理平整的路面处喷洒酒精并点燃发热， 以使所述修补材 料受热固化， 经测试， 只需加热 60min, 其强度即可达到 45MPa, 完全可 达到机场或高速路路面的强度要求， 即可实现破损路面的修补。

实施例 2

本实施例所述的自密实快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按 照以下方法制备得到的：

( 1 ) 将 95份粒径为 70-140 目、 比重为 1.7-2.5的陶粒骨料加热至 700-800 °C , 并随后自然冷却至 90-100 °C ;

( 2 )趁热将 4份的热塑性硼酚酸树脂加入所述陶粒骨料中并搅拌均匀， 得到稳定的混合物；

( 3 )趁热将 10份乌洛托品混合加入步骤（2 ) 中得到的反应物中， 并 搅拌均勾后自然降温；

( 4 )将步骤（ 3 )中得到的反应物冷却至室温、 并破碎至粒径为 70-140 目， 并过筛， 即得所需的修补材料。

本发明所述的燃烧法快速抢修受损路面的方法， 包括如下步骤：

( 1 )将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平整， 并将上述制备得 到的可快速固化修补材料与固体氯酸钾颗粒混合均匀 , 并填充至破损路面 陷内整理平整， 所述固体氯酸颗粒占所述修补材料重量的 0.6%;

( 2 )向上述整理平整的路面处喷洒酒精并点燃发热， 以使所述修补材 料受热固化， 经测试， 只需加热 65min, 其强度即可达到 48MPa, 完全可 达到机场或高速路路面的强度要求， 即可实现破损路面的修补。

实施例 3

本实施例所述的自密实快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按 照以下方法制备得到的：

( 1 ) 将 85份粒径为 20-40 目、 比重为 7.9的小钢球骨料加热至

160-200 °C , 并随后自然冷却至 90-100 °C ; ( 2 )趁热将 10份的有机硅改性环氧树脂加入所述小钢球骨料中， 混 合均匀， 得到稳定的混合物；

( 3 )趁热将 2份氯化铵加入步骤（ 2 ) 中得到的反应物中， 并搅拌均 匀后自然降温；

( 4 )将步骤（3 ) 中得到的反应物冷却至室温、 并破碎至粒径为 20-40 目， 并过筛， 即得所需的修补材料。

本发明所述的燃烧法快速抢修受损路面的方法， 包括如下步骤：

( 1 )将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平整， 并将上述制备得 到的可快速固化修补材料与固体硝酸钠颗粒混合均匀 , 并填充至破损路面 陷内整理平整， 所述固体硝酸钠颗粒占所述修补材料重量的 0.7%；

( 2 )向上述整理平整的路面处喷洒酒精并点燃发热， 以使所述修补材 料受热固化， 经测试， 只需加热 70min, 其强度即可达到 60MPa, 完全可 达到机场或高速路路面的强度要求， 即可实现破损路面的修补。

实施例 4

本实施例所述的自密实快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按 照以下方法制备得到的：

( 1 ) 将 94份粒径为 20-40目、 比重为 7.8-8.9的小铁球骨料加热至 500-600 °C , 并随后自然冷却至 100-120 °C ;

( 2 )趁热将 5份的热塑性脲醛树脂加入所述小铁球骨料中并搅拌均匀， 得到稳定的混合物；

( 3 )趁热将 5份特种改性固化剂加入步骤（2 ) 中得到的反应物中， 并搅拌均勾后自然降温；

( 4 )将步骤（3 ) 中得到的反应物冷却至室温、 并破碎至粒径为 20-40 目， 并过筛， 即得所需的修补材料。

本发明所述的燃烧法快速抢修受损路面的方法， 包括如下步骤： ( 1 )将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平整， 并将上述制备得 到的可快速固化修补材料与固体硝酸镁颗粒混合均匀 , 并填充至破损路面 陷内整理平整， 所述固体硝酸钠颗粒占所述修补材料重量的 0.8%；

( 2 )向上述整理平整的路面处喷洒酒精并点燃发热， 以使所述修补材 料受热固化， 经测试， 所述受损处可检测到少量氧气， 只需加热 60min,其 强度即可达到 50MPa, 下层修补材料的强度与上层近似， 完全可达到机场 或高速路路面的强度要求， 即可实现破损路面的修补。

实施例 5

本实施例所述的自密实快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按 照以下方法制备得到的：

( 1 )将 90份粒径为 100-200目、 比重为 1.7的硅砂颗粒骨料加热至 300-500 °C , 并随后自然冷却至 120-140 °C ;

( 2 )趁热将 7份的酚醛改性环氧树脂和热塑性酚酸树脂的混合物加入 所述硅砂颗粒骨料中并搅拌均勾， 得到稳定的混合物， 所述酚醛改性环氧 树脂和热塑性酚酸树脂的混合比例不限；

( 3 )趁热将 3份双氰胺与丁二酸二酰肼的混合物 （二者以 3:1的质量 比混合）加入步骤（2 ) 中得到的反应物中， 并搅拌均匀后自然降温；

( 4 )将步骤（ 3 )中得到的反应物冷却至室温、并破碎至粒径为 100-200 目， 并过筛， 即得所需的修补材料。

本实施例所制备得到的修补材料经测试， 只需加热 50min, 其强度即可 达到 55MPa, 完全可达到机场或高速路路面的强度要求。

实施例 6

本实施例所述的自密实快速固化路面修补材料由如下重量份的组份按 照以下方法制备得到的：

( 1 )将 90份粒径为 100-200目、 比重为 1.7的硅砂颗粒骨料加热至

300-500 °C , 并随后自然冷却至 120-140°C； ( 2 )趁热将 7份的酚醛改性环氧树脂和热塑性酚酸树脂的混合物加入 所述硅砂颗粒骨料中并搅拌均勾， 得到稳定的混合物， 所述酚醛改性环氧 树脂和热塑性酚酸树脂的混合比例不限；

( 3 )趁热将 3份氯化铵加入步骤（ 2 ) 中得到的反应物中， 并搅拌均 勾后自然降温；

( 4 )将步骤（ 3 )中得到的反应物冷却至室温、并破碎至粒径为 100-200 目， 并过筛， 即得所需的修补材料。 本发明所述的燃烧法快速抢修受损路面的方法， 包括如下步骤：

( 1 )将破损的混凝土回填至破损位置处并整修平整， 并将上述制备得 到的可快速固化修补材料与固体硝酸 4丐颗粒混合均匀 , 并填充至破损路面 凹陷内整理平整， 所述固体硝酸 4丐颗粒占所述修补材料重量的 1 %；

( 2 )向上述整理平整的路面处喷洒酒精等易燃液体并点燃发热， 以使 所述修补材料受热固化， 经测试， 所述受损处可检测到少量氧气， 只需加 热 50min, 其强度即可达到 55MPa, 下层修补材料的强度与上层近似， 完 全可达到机场或高速路路面的强度要求， 即可实现破损路面的修补。 实施例 7 本实施例提供了另外一种可采用所述自密实修补材料快速抢修受损 路面的方法， 包括如下步骤：

( 1 )如图 2所示， 将破损的混凝土 4回填至破损位置处并整修平整， 然后将电加热装置放置于破损路面凹陷内； 如图 1所示， 所述电加热装置包括： 球形支撑体 1 , 以及设置于所述 支撑体 1外周面上的多个电热棒 2; 所述电热棒 2插入所述支撑体 1内， 所述电热棒 2之间并联连接；所述电热棒 2在远离所述支撑体 1的外端面 21形成的轮廓为球形。 所述电加热装置还包括设置于所述电热棒 2的外端面 21上的挡片 3; 所述挡片 3为弧形片状；所述挡片 3的面积大于所述电热棒 2的横截面积； 相邻所述挡片 3之间的空隙宽度小于所述电热棒 2的直径。多个所述挡片 3形成的轮廓为球形。

作为一种可以替换的方式，所述支撑体 1还可以为圓柱形桶状等其他 形状。

多个电热棒 2互相并联设置， 分别与电源连接， 在电回路串联着温控 器； 工作时， 将电线一端的插头接通电源， 温控器将自动控制电热棒 2的 温度， 挡片 3同时受热；

( 2 )将实施例 4所述的修补材料 5填充至破损路面凹陷内， 并覆盖 所述电加热装置， 同时启动所述电加热装置加热 50-60min以使所述修补 材料 5受热固化， 即可实现破损路面的修补。

实施例 8

本实施例提供了另外一种可采用所述自密实修补材料快速抢修受损 路面的方法， 包括如下步骤：

( 1 )如图 3所示， 将破损的混凝土 4回填至破损位置处并整修平整， 然后将电加热架 6放置于破损路面凹陷内；

( 2 )将实施例 5所述的修补材料 5填充至破损路面凹陷内， 并覆盖所 述电加热架 6,同时启动所述电加热架 6加热 50-60min以使所述爹补材料 5 受热固化， 即可实现破损路面的修补。

显然， 上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例， 而并非对实施方 式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予 以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保 护范围之中。

Claims

权 利 要 求 书

1、 一种自密实快速固化路面修补材料， 其特征在于， 是由如下 重量份的组分制备而成的： 致密骨料 60-95份； 热塑性树脂粘结剂 4-30份； 在加热状态下可以诱发所述热塑性树脂粘结剂快速固化的热引 发潜伏固化剂 1-10份。

2、 根据权利要求 1所述的自密实快速固化路面修补材料， 其特 征在于， 是由如下重量份的组分制备而成的： 致密骨料 85-94份； 热塑性树脂粘结剂 5-10份； 热引发潜伏固化剂 2-5份。

3、 根据权利要求 1或 2所述的自密实快速固化路面修补材料， 其特征在于： 所述热塑性树脂粘结剂包括热塑性的酚酸树脂、 硼酚醛树脂、有 机硅改性环氧树脂、 酚醛改性环氧树脂或脲酸树脂中的一种或几种。

4、 根据权利要求 1或 2所述的自密实快速固化路面修补材料， 其特征在于： 所述热引发潜伏固化剂包括乌洛托品、 双氰胺、 酰肼、 氯化铵或 特种改性固化剂中的一种或几种。

5、 根据权利要求 1或 2所述的自密实快速固化路面修补材料， 其特征在于： 所述致密骨料包括硅砂颗粒、 陶砂、 陶粒、 小钢球或小铁球。

6、 根据权利要求 5所述的自密实快速固化路面修补材料， 其特 征在于： 所述致密骨料的比重为 1.7-8.9。

7、 根据权利要求 6所述的自密实快速固化路面修补材料， 其特 征在于： 所述致密骨料的粒径为 20-200目。

8、 一种制备权利要求 1-7任一所述的自密实快速固化路面修补 材料的方法， 其特征在于， 包括以下步骤：

( 1 )将选定重量份数的致密骨料加热；

( 2 )将选定重量份数的热塑性树脂粘结剂趁热加入所述致密骨 料中， 并搅拌均匀；

( 3 )趁热将选定重量份数的热引发潜伏固化剂加入步骤（2 )中 得到的反应物中， 并搅拌均勾后进行降温处理；

( 4 )将步骤（3 ) 中得到的反应物冷却、 破碎并过筛， 即得。

9、 根据权利要求 8所述的制备自密实快速固化路面修补材料的 方法， 其特征在于：

所述步骤（ 1 )中，先将所述致密骨料加热至 160°C以上至 1000°C , 然后再降温至 90-160 °C。

10、一种权利要求 1-7任一所述的自密实快速固化路面修补材料 在路面抢修工程中的应用。

11、 一种燃烧法快速抢修受损路面的方法， 其特征在于， 包括如 下步骤：

( 1 )将权利要求 1-7任一所述的自密实快速固化路面修补材料 与受热可释放氧气的固体氧化剂颗粒混合均匀，并填充至破损路面凹 陷内整理平整；

( 2 ) 向整理平整的路面处喷洒易燃液体并点燃， 以使所述^ ί'爹补 材料受热固化， 即可实现破损路面的快速修补。

12、 根据权利要求 11所述的燃烧法快速抢修受损路面的方法， 其特征在于： 所述固体氧化剂占所述修补材料重量份的 0.5-1%。

13、根据权利要求 11或 12所述的燃烧法快速抢修受损路面的方 法， 其特征在于： 所述固体氧化剂包括高锰酸盐、 氯酸盐、 以及碱金属硝酸盐或碱 土金属的硝酸盐颗粒。

14、 根据权利要求 11-13任一所述的燃烧法快速抢修受损路面的 方法， 其特征在于：

所述步骤（ 1 )之前还包括将破损的混凝土回填至破损位置处并整修 平整的步骤。