CN105645850A - 一种路面快速修补沥青混合料及其制备方法、使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种路面快速修补沥青混合料及其制备方法、使用方法。所述路面快速修补沥青混合料，原料包括水和集料，原料还包括水性环氧树脂改性乳化沥青、矿料和水泥，其中集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为100∶(1～10)∶(0～3)∶(5～10)∶(0～5)。本发明的路面快速修补沥青混合料简单易操作，施工方便，快捷，无挥发性污染，能及时开放交通，对施工环境要求低。

Description

一种路面快速修补沥青混合料及其制备方法、使用方法
技术领域
本发明属于建筑领域，涉及一种路面快速修补沥青混合料及其制备方法、使用方法。
背景技术
随着我国公路网络的不断发展，路面破损后修复也变得越来越重要，通常沥青混凝土路面坑槽修补材料是采用热拌沥青混合料，但受到气候、工作量的影响往往不能实现及时快速修补，尤其是在春、冬季将会导致路基翻浆等更为严重的路面病害，近些年来开始采用冷补沥青材料对沥青路面病害进行快速修补。
目前使用的冷补沥青混合料主要有以下两类：溶剂型冷补混合料，乳剂型冷补混合料。
其中溶剂型冷补混合料使用柴油、煤油等石油溶剂作为稀释剂将沥青进行稀释，使沥青在常温或低温下具有较低的粘度且保证沥青具有一定的流动性。这种冷补混合料由于沥青粘度小，可以储存较长的时间，储存期间如果没有较大的外力作用，混合料颗粒间并不会发生粘结成型。当摊铺到路面上经压实以后，混合料中的稀释剂在外界环境因素影响下逐渐挥发，逐渐形成具有强度的整体，但是溶剂的挥发容易造成环境污染，且该种冷补料的早期强度低、强度增长慢、仅适应于路面临时性、应急性的快速修补，难以满足高等级公路、特别是高速公路快速修补的要求。
乳剂型冷补混合料结合料采用的是乳化沥青，乳化沥青具有无污染、易施工等特点，但是传统的乳化沥青混合料由于乳化沥青黏度低、强度低等缺点限制了其应用范围。
因此需要提供一种简单易操作，施工方便，快捷，无挥发性污染，能及时开放交通，对施工环境要求低的沥青混合料。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种路面快速修补沥青混合料及其制备方法、使用方法。本发明的混合料无挥发性污染，对环境要求低，施工方便，快捷。
本发明提供了如下的技术方案：
一种路面快速修补沥青混合料，原料包括水和集料，原料还包括水性环氧树脂改性乳化沥青、矿料和水泥，其中集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为100∶(1～10)∶(0～3)∶(5～10)∶(0～5)。
如果集料在露天条件下堆放，那么集料本身受雨水的影响，致其本身含水，因此，原料中水可以不加；水泥的作用是提高混合料的早期强度，当早期强度要求不高时，可以不用加水泥。
在上述方案中优选的是，集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为95∶4∶1∶8∶3。
在上述任一方案中优选的是，制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比为2～10:2～10:80～100。
在上述任一方案中优选的是，制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比5:5:100。
基于室内试验研究以及经济型考虑，水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的最优重量比确定为5:5:100。
在上述任一方案中优选的是，制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的方法为：将水性环氧树脂加入到乳化沥青中进行搅拌，加入固化剂再次搅拌均匀；或将水性环氧树脂与固化剂混合均匀后，加入到乳化沥青中搅拌均匀。
这样加入的目的是，为保证两者混合均匀，同时保证其在一定的时间内不会过快发生固化反应。
在上述任一方案中优选的是，所述水性环氧树脂包括EP-20固体环氧树脂水性乳液，EP-44半固体环氧树脂水性乳液或EP-51液体环氧树脂水性乳液的一种或几种。
在上述任一方案中优选的是，所述固化剂包括改性多元胺环氧固化剂水性乳液，改性脂肪胺环氧固化剂水性乳液，芳香胺环氧固化剂水性乳液的一种或几种。
在上述任一方案中优选的是，所述乳化沥青包括阳离子乳化沥青。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括10-15mm集料、5-10mm集料和0-5mm集料，三者的重量比为30：27：38。
在上述任一方案中优选的是，所述矿粉包括石灰石矿粉、石灰岩矿粉或玄武岩矿粉。
在上述任一方案中优选的是，所述水泥包括普通硅酸盐水泥或者道路用水泥。
本发明中集料、矿粉应满足公路沥青路面施工规范，水泥为普通硅酸盐水泥或者道路水泥；乳化沥青除满足公路沥青路面规范外还应保证不会与水性环氧树脂和固化剂发生反应；水性环氧树脂与固化剂应根据通车时间以及与乳化沥青的混溶程度选择。
本发明还提供所述路面快速修补沥青混合料的制备方法，包括以下各步骤：
(1)将集料按配比配好，进行干拌10-15s，搅拌均匀；
(2)在步骤(1)得到的集料中加入水，将集料拌合30-45s、润湿；
(3)在步骤(3)得到的混合物中加入水性环氧树脂改性乳化沥青，再加入水泥和矿粉后，拌合60-90s后，搅拌均匀得无花白料，即所述路面快速修补沥青混合料。
在上述方案中优选的是，制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比为(2～10)∶(2～10)∶(80～100)。
在上述任一方案中优选的是，制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比5:5:100。
在上述任一方案中优选的是，制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的方法为：将水性环氧树脂加入到乳化沥青中进行搅拌，加入固化剂再次搅拌均匀；或将水性环氧树脂与固化剂混合均匀后，加入到乳化沥青中搅拌均匀。
该制备方法简单易操作，无需大型设备，混合料不需要加热，同时制成的混合料无挥发，无污染。同时制备方法可以根据需要的量来配置原材料，避免了浪费。
本发明还提供所述路面快速修补沥青混合料的使用方法，将坑槽进行铣刨清扫，在坑槽底部及四周涂刷粘层油，将所述混合料摊铺到坑槽中，进行压实，压实工序完成后，对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边。
在坑槽底部及四周涂刷粘层油是为了加强与原路面的粘结，对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边，是防止雨水顺着新老路面结合处下渗。
在上述方案中优选的是，所述混合料摊铺到坑槽中的方式包括分层摊铺。
在上述方案中优选的是，摊铺厚度为最大公称粒径的2-4倍。
在上述任一方案中优选的是，所述压实工序采用小型压路机或者震动平板夯完成。
在上述方案中优选的是，控制压实度，即压实后空隙率在6％-10％。
本发明还提供所述制备方法制备的路面快速修补沥青混合料的使用方法，将坑槽进行铣刨清扫，在坑槽底部及四周涂刷粘层油，将所述混合料摊铺到坑槽中，进行压实，压实工序完成后，对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边。
在上述方案中优选的是，所述混合料摊铺到坑槽中的方式包括分层摊铺。
在上述方案中优选的是，摊铺厚度为最大公称粒径的2-4倍。
在上述任一方案中优选的是，所述压实工序采用小型压路机或者震动平板夯完成。
在上述方案中优选的是，控制压实度，即压实后空隙率在6％-10％。
本发明的混合料在制备时，其中集料的配置可以将各档集料运到现场按比例进行配合，也可以在料场按比例配制完成，装车拉到施工现场，到现场之后直接完成加水和改性乳化沥青，进行拌合。
本发明的路面快速修补沥青混合料通过环氧树脂的改性作用，环氧树脂与固化剂加入后在乳化沥青中均匀分布，沥青附着在环氧树脂形成的骨架结构上，形成强度较高的三维结构，另外环氧树脂的粘结性较好，可以改变传统乳化历青的粘结性差的缺点。通过环氧树脂的固化作用克服传统溶剂型沥青的强度增长慢的特点。本发明的混合料采取现场拌合，避免了储存等步骤，拌合后可以直接使用，按照需求量进行拌合，避免了浪费。本发明的路面快速修补沥青混合料简单易操作，施工方便，快捷，无挥发性污染，能及时开放交通，对施工环境要求低。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上作出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。
实施例1
一种路面快速修补沥青混合料，原料包括水和集料，原料还包括水性环氧树脂改性乳化沥青、矿料和水泥，其中集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为95∶4∶1∶8∶3。
实施例2
一种路面快速修补沥青混合料，原料还包括水性环氧树脂改性乳化沥青、矿料和水泥，其中集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为94∶5.5∶0.5∶8∶0。
实施例3
一种路面快速修补沥青混合料，在上述方案中优选的是，原料还包括水性环氧树脂改性乳化沥青、矿料和水泥，其中集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为95∶5∶0∶7∶3。
实施例4
一种路面快速修补沥青混合料，在上述方案中优选的是，原料还包括水性环氧树脂改性乳化沥青、矿料和水泥，其中集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为94∶5∶1∶8∶3。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处为：制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比为5:5:100。
本发明制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比还可选择为2∶2∶80或10:10:100。
实施例6
本实施例与实施例5的不同之处为：制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的方法为：将水性环氧树脂加入到乳化沥青中进行搅拌，加入固化剂再次搅拌均匀；或将水性环氧树脂与固化剂混合均匀后，加入到乳化沥青中搅拌均匀。
实施例6
本实施例与实施例5的不同之处为：所述水性环氧树脂包括EP-20固体环氧树脂水性乳液，EP-44半固体环氧树脂水性乳液或EP-51液体环氧树脂水性乳液的一种或几种。
实施例7
本实施例与实施例6的不同之处为：所述固化剂包括改性多元胺环氧固化剂水性乳液，改性脂肪胺环氧固化剂水性乳液，芳香胺环氧固化剂水性乳液的一种或几种。
实施例8
本实施例与实施例7的不同之处为：所述乳化沥青包括阳离子乳化沥青。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处为：所述集料包括10-15mm集料、5-10mm集料和0-5mm集料，三者的重量比为30：27：38。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处为：所述矿粉包括石灰石矿粉、石灰岩矿粉或玄武岩矿粉。
实施例11
本实施例与实施例11的不同之处为：所述水泥包括普通硅酸盐水泥或者道路水泥。
实施例12
一种路面快速修补沥青混合料的制备方法，包括以下各步骤：
(1)将集料按配比配好，进行干拌10-15s，搅拌均匀；
(2)在步骤(1)得到的集料中加入水，将集料拌合30-45s、将集料拌合润湿；
(3)在步骤(3)得到的混合物中加入水性环氧树脂改性乳化沥青，再加入水泥和矿粉后，拌合60-90s后，搅拌均匀得无花白料，即所述路面快速修补沥青混合料。
实施例13
本实施例与实施例12的不同之处为：制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比为5:5:100。
实施例14
本实施例与实施例12的不同之处为：制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的方法为：将水性环氧树脂加入到乳化沥青中进行搅拌，加入固化剂再次搅拌均匀；或将水性环氧树脂与固化剂混合均匀后，加入到乳化沥青中搅拌均匀。
实施例15
一种实施例1所述路面快速修补沥青混合料的使用方法，将坑槽进行铣刨清扫，在坑槽底部及四周涂刷粘层油，将所述混合料摊铺到坑槽中，进行压实，压实工序完成后，对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边。
实施例16
本实施例与实施例15的不同之处为：所述混合料摊铺到坑槽中的方式包括分层摊铺。摊铺厚度为最大公称粒径的2-4倍。
实施例17
本实施例与实施例16的不同之处为：所述压实工序采用小型压路机或者震动平板夯完成。控制压实度，即压实后空隙率在6％-10％。
实施例18
一种实施例12制备的路面快速修补沥青混合料的使用方法，将坑槽进行铣刨清扫，在坑槽底部及四周涂刷粘层油，将所述混合料摊铺到坑槽中，进行压实，压实工序完成后，对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边。
实施例19
本实施例与实施例18的不同之处为：所述混合料摊铺到坑槽中的方式包括分层摊铺。摊铺厚度为最大公称粒径的2-4倍。
实施例20
本实施例与实施例19的不同之处为：所述压实工序采用小型压路机或者震动平板夯完成。控制压实度，即压实后空隙率在6％-10％。
实施例21：
以填补1m×1.5m×0.08m的坑槽，使用公称粒径为13.2的水性环氧树脂改性乳化沥青混合料设计为例(目前路面常用类型主要为公称粒径为13.2mm)。
1.原材料选择及性能测试
试验所用原材料主要有0-5mm、5-10mm、10-15mm三种碎石材料，石灰岩矿粉、水泥、水性环氧树脂、固化剂以及乳化沥青。
表1.10-15mm粗集料试验结果
试验项目 单位 技术要求 试验结果 试验方法
表观相对密度不小于 — 2.60 2.803 T0304
毛体积相对密度 — — 2.664 T0304
吸水率不大于 ％ 2.0 1.86 T0304
石料压碎值不大于 ％ 28 12.6 T0316
洛杉矶磨耗损失不大于 ％ 30 15.4 T0317
黏附性不小于 级 3 4 T0616
针片状颗粒含量不大于 ％ 18 — T0312
其中粒径大于9.5mm不大于 ％ 15 7.8 T0312
其中粒径小于9.5mm不大于 ％ 20 — T0312
水洗法<0.075mm颗粒含量不大于 ％ 1 0.8 T0310
表2.4.75-9.5mm粗集料试验结果
试验项目 单位 技术要求 试验结果 试验方法
表观相对密度不小于 — 2.60 2.818 T0304
毛体积相对密度 — — 2.683 T0304
吸水率不大于 ％ 2.0 1.79 T0304
针片状颗粒含量不大于 ％ 15 — T0312
其中粒径大于9.5mm不大于 ％ 12 — T0312
其中粒径小于9.5mm不大于 ％ 18 6.4 T0312
水洗法<0.075mm颗粒含量不大于 ％ 3 0.6 T0310
表3.2.36-4.75mm细集料试验结果
试验项目 单位 技术要求 试验结果 试验方法
表观相对密度不小于 — 2.60 2.813 T0330
毛体积相对密度 — — 2.669 T0330
吸水率不大于 ％ 2.0 1.92 T0304
水洗法<0.075mm颗粒含量不大于 ％ 3 0.9 T0310
表4.0-5mm细集料试验结果
表5.矿粉试验结果
试验项目 单位 技术标准 试验结果 试验方法
表观密度，不小于 - 2.5 2.732 T0352
含水量，不大于 ％ 1 0.5 T0332
粒度范围＜ ％ 100 100 T0351
＜0.15mm ％ 90～100 99.75 T0351
＜0.075mm ％ 75～100 88.56 T0351
亲水系数 — 1 0.71 T0353
塑性指数 ％ 4 2.8 T0354-2000
表6水性环氧树脂与固化剂的性质
项目 水性环氧树脂 固化剂
外观 乳白色均匀液体 淡黄透明液体
固含量(％) ≥58 ≥50
比重(g/cm3) 1.05-1.10 1.05-1.10
粘度(pa.s) ≤2 ≤10
PH值 6-8 8-10
环氧值 0.24-0.27 -
活泼氢当量 - 300
表6中水性环氧树脂为EP51液体环氧树脂水性乳液，即EP51；固化剂为芳香胺环氧固化剂水性乳液，即水性固化剂AB-HGF。
表7乳化沥青质量检测表(《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011))
表8.集料和矿粉的级配组成
根据上述各表可知，原材料的测试与技术标准对比，原材料符合现有规范的要求。
2、参数确定
本例所采用的沥青混合料级配如表9所示。
表9沥青混合料的合成级配
根据表8和表9计算可得：
10-15mm：5-10mm：0-5mm：矿粉：水泥＝30：27：38：4：1
需要外加润湿水3％(为集料，矿粉和水泥总重量的3％)，水性环氧树脂改性乳化沥青结合料8％(为集料，矿粉和水泥总重量的8％)。
经计算填补一个1m×1.5m×0.08m的坑槽需要混合料333kg，其中10-15mm的需要90kg，5-10mm的需要81kg，0-5mm需要114kg，矿粉需要12kg，水泥需要3kg，水需要9kg，水性环氧树脂改性乳化沥青24kg。
3、混合料的制备:
1)将称量好的集料配好,进行干拌10-15s，混合均匀；
2)将水性环氧树脂和固化剂各5％(占乳化沥青的质量分数)，分别加入乳化沥青中搅拌均匀；
3)将步骤(1)得到的集料中加入3％的水拌合均匀30-45s；
4)在步骤(3)得到的混合物中，加入步骤(2)配置好的乳化沥青进行搅拌；
5)在步骤(4)得到的混合物中，加入水泥和矿粉，再次进行搅拌60-90s后，直到混合料无花白，拌合均匀为止，即所述路面快速修补沥青混合料。
4、混合料的使用
其使用方法为：将水损坏坑槽处进行铣刨，铣刨的坑槽深度为8cm，将铣刨料打扫干净，对底部进行清扫；
在坑槽底部及四周涂刷粘层油；
首先将拌合好的混合料摊铺到坑槽中，初次摊铺为6cm，采用震动平板夯进行夯实，继续铺筑将其填满，填成中间高，四周低的凸型，再次用震动平板夯进行夯实；对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边。
以上集料的配置可以在料场完成，装车拉到施工现场，到现场之后直接完成加水和改性乳化沥青，进行拌合。
本混合料采取现场拌合，避免了储存等步骤，拌合后可以直接使用，按照需求量进行拌合，避免了浪费。
现行规范认为冷补沥青混合料强度需要达到2KN，而本实施例的混合料，即配比为集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为95∶4∶1∶8∶3时，两小时强度可达4.2KN，最终强度可达15.8KN。另外，在配比为集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为95∶5∶0∶7∶3时，两小时强度为3.5KN，最终强度为13.2KN。

Claims (10)

1.一种路面快速修补沥青混合料，原料包括水和集料，其特征在于：原料还包括水性环氧树脂改性乳化沥青、矿料和水泥，其中集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为100∶(1～10)∶(0～3)∶(5～10)∶(0～5)。
2.根据权利要求1所述的路面快速修补沥青混合料，其特征在于：集料∶矿粉∶水泥：水性环氧树脂改性乳化沥青：水的重量比为95∶4∶1∶8∶3。
3.根据权利要求1或2所述的路面快速修补沥青混合料，其特征在于：制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比为(2～10)∶(2～10)∶(80～100)。
4.根据权利要求3所述的路面快速修补沥青混合料，其特征在于：制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的原料包括水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青，其中水性环氧树脂、固化剂和乳化沥青的重量比5:5:100。
5.根据权利要求4所述的路面快速修补沥青混合料，其特征在于：制备所述水性环氧树脂改性乳化沥青的方法为：将水性环氧树脂加入到乳化沥青中进行搅拌，加入固化剂再次搅拌均匀；或将水性环氧树脂与固化剂混合均匀后，加入到乳化沥青中搅拌均匀。
6.根据权利要求3所述的路面快速修补沥青混合料，其特征在于：所述水性环氧树脂包括EP-20固体环氧树脂水性乳液，EP-44半固体环氧树脂水性乳液或EP-51液体环氧树脂水性乳液中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的路面快速修补沥青混合料，其特征在于：所述固化剂包括改性多元胺环氧固化剂水性乳液，改性脂肪胺环氧固化剂水性乳液，芳香胺环氧固化剂水性乳液的一种或几种。
8.权利要求1至7中任一项所述路面快速修补沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括以下各步骤：
（1）将集料按配比配好，进行干拌10-15s，搅拌均匀；
（2）在步骤（1）得到的集料中加入水，将集料拌合30-45s、润湿；
（3）在步骤（3）得到的混合物中加入水性环氧树脂改性乳化沥青，再加入水泥和矿粉后，拌合60-90s后，搅拌均匀得无花白料，即所述路面快速修补沥青混合料。
9.权利要求1至7中任一项所述路面快速修补沥青混合料的使用方法，其特征在于：将坑槽进行铣刨清扫，在坑槽底部及四周涂刷粘层油，将所述混合料摊铺到坑槽中，进行压实，压实工序完成后，对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边。
10.权利要求8所述制备方法制备的路面快速修补沥青混合料的使用方法，其特征在于：将坑槽进行铣刨清扫，在坑槽底部及四周涂刷粘层油，将所述混合料摊铺到坑槽中，进行压实，压实工序完成后，对修补路面与原路面接茬处进行涂撒沥青封边。
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