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CN109455980A - 混凝土路面快速修复材料及其修复方法 - Google Patents

混凝土路面快速修复材料及其修复方法 Download PDF

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CN109455980A
CN109455980A CN201910001396.4A CN201910001396A CN109455980A CN 109455980 A CN109455980 A CN 109455980A CN 201910001396 A CN201910001396 A CN 201910001396A CN 109455980 A CN109455980 A CN 109455980A
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concrete road
binder
surface material
aggregate
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CN201910001396.4A
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彭馨彦
洪晶
林智勇
甄文君
梁仲高
林勇文
张理娟
刘铁
徐天尧
林广南
温炳开
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Guangzhou municipal engineering maintenance department
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Guangzhou municipal engineering maintenance department
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Abstract

本发明公开了一种混凝土路面快速修复材料及其修复方法。该混凝土路面快速修复材料包括粘结剂以及骨料，粘结剂与骨料的质量比为1：8‑1：10。粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：0.75‑1：1。该混凝土路面快速修复方法，包括如下步骤：清理原路面的坑槽内的灰尘与浮石；将环氧树脂以及改性胺固化剂混合，搅拌均匀形成粘结剂，将粘结剂与骨料混合，搅拌均匀形成混凝土路面快速修复材料；将混凝土路面快速修复材料填入坑槽内，压实形成修复层，修复层与原路面齐平。该混凝土路面快速修复材料多种混凝土路面破损修补、施工简便快捷、与原路面粘结性能好、使用寿命长且不易发生二次损坏。

Description

混凝土路面快速修复材料及其修复方法
技术领域
本发明涉及道路建筑材料和工程领域，特别是涉及一种混凝土路面快速修复材料及其修复方法。
背景技术
传统的混凝土路面修复材料主要有：(1)钢纤维混凝土。在水泥混凝土中掺入钢纤维作为增强组分，按比例配制并均匀搅拌，使其分散在水泥混凝土中，浇筑成型。钢纤维混凝土可将荷载作用均匀释放，减少应力集中，预防裂缝扩散，提高抗压强度、抗弯强度、抗疲劳性能等。(2)聚合物砂浆：是由水泥砂浆掺入高分子乳液或胶粉均匀拌制。其中高分子材料可用醋酸乙烯酯类、丙烯酸类、丁苯类等。相比于普通砂浆，具优异的抗渗性能、力学性能等。(3)自流平砂浆：是由水泥、石英砂、聚合物胶粉及外加剂拌和而成。成型快，早期强度高，快速开放交通，且施工简便，流动度好，外观质量好。(4)环氧砂浆：强度发展快，固化时间可调，粘结性能好。
但是，上述的混凝土路面修复材料具有如下缺点：(1)钢纤维混凝士作为修补材料而言，不利于包装使用，如果现场搅拌又不符合行业预拌趋势和环保要求，且配合比易受人为影响，质量无法保障，另外大面积修补时候不易找平，从而导致修补后混凝土路面外观不理想。(2)对于水泥混凝土路面修补砂浆而言，普通预拌砂浆抗压抗折强度较低，传统聚合物预拌砂浆只适用于立面非承重结构修补，不适用于交通荷载较大的水泥混凝土路面修补。(3)自流平砂浆防滑性能不佳，材料受环境影响大，易产生裂缝。(4)环氧砂浆：延伸率低，脆性大，与旧路面粘结面因应力集中易开裂，不耐疲劳。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够适用于多种混凝土路面破损修补、施工简便快捷、与原路面粘结性能好、使用寿命长且不易发生二次损坏的混凝土路面快速修复材料及其修复方法。
一种混凝土路面快速修复材料，所述混凝土路面快速修复材料的制备原料包括如下各原料组分：粘结剂以及骨料，所述粘结剂与所述骨料的质量比为1：8-1：10；
所述粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，所述环氧树脂与所述改性胺固化剂的质量比为1：0.75-1：1。
在其中一个实施例中，还包括添加剂，所述添加剂的质量为所述粘结剂与所述骨料总量的0.5％-2％。
在其中一个实施例中，所述添加剂为石灰粉和/或硅酸盐水泥粉。
在其中一个实施例中，所述骨料为浅色石料。
一种使用所述的混凝土路面快速修复材料的混凝土路面快速修复方法，包括如下步骤：
原路处理：清理原路面的坑槽；
制备混凝土路面快速修复材料：将环氧树脂以及改性胺固化剂混合，搅拌均匀形成粘结剂，将所述粘结剂与添加剂、骨料混合，搅拌均匀形成所述混凝土路面快速修复材料；
填料：将所述混凝土路面快速修复材料填入所述坑槽内，压实形成修复层，所述修复层与所述原路面齐平。
在其中一个实施例中，还包括如下步骤：
将所述坑槽的边缘开凿10cm-20cm，以扩大所述坑槽的尺寸。
在其中一个实施例中，还包括如下步骤：对所述坑槽的内壁进行干燥处理，干燥处理时的干燥方式包括煤气喷枪烘干、高压气流风干或者自然风干中的一种或多种。
在其中一个实施例中，在填料之前，蘸取部分所述粘结剂对所述坑槽的内壁进行涂覆以形成粘结层。
在其中一个实施例中，当所述原路面所处的环境温度≤25℃时，所述修复层的成型时间不小于5h；当所述原路面所处的环境温度＞25℃且≤30℃时，所述修复层的成型时间不小于4h；当所述原路面所处的环境温度＞30℃时，所述修复层的成型时间不小于3h。
在其中一个实施例中，所述修复层的空隙率不大于3％。
上述混凝土路面快速修复材料能够适用于多种混凝土路面破损修补、施工简便快捷、与原路面粘结性能好、耐水损害、使用寿命长且不易发生二次损坏。上述混凝土路面快速修复材料采用环氧树脂以及改性胺固化剂组成粘结剂，且环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：0.75-1：1可实现混凝土路面快速修复材料如下优点：有机材料弹性好、固化速度可调、硬化时收缩小、界面粘结强度高、不含挥发性溶剂、抗老化及耐介质(酸、碱、油及水)性好及无机材料的抗压强度高、耐磨性好，耐湿热老化及耐水性能优异，并且由混凝土路面快速修复材料形成的修复层的空隙率小。通过实验论证，当环氧树脂与改性胺固化剂的质量比超过1：0.75-1：1的范围时，混凝土路面快速修复材料的性能则明显降低，如有机材料弹性较差、固化速度可调性差、硬化时收缩大、界面粘结强度低、抗老化及耐介质(酸、碱、油及水)性差及无机材料的抗压强度低、耐磨性差，耐湿热老化及耐水性能显著减弱。本发明使用改性胺固化剂使混凝土路面快速修复材料具有黏结强度高、耐老化、操作性好，施工速度快、方便灵活的性能，能够有效应用于水泥混凝土路面、沥青混凝土路面或者石材的破损修补，与原路面或者石材表面粘结性能好，耐水损害性能好，并施工周期短、能快速开放交通。
上述路面破损快速修复方法是采用环氧树脂、改性胺固化剂为主材料形成多组分热固性树脂，再与预定级配的骨料混合固化成型以修补原路面的坑槽的快速修复方法，该修复方法形成的修复层兼具有机材料弹性好、固化速度可调、硬化时基本不收缩、界面粘结强度高、不含挥发性溶剂、抗老化及耐介质(酸、碱、油及水)性好及无机材料的抗压强度高、耐磨的优点，同时针对湿热的气候的地区的路面的破损修复，施工方法简便，能快速开放交通，与原路面粘结及耐水损害性能好。
具体实施方式
本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实施例提供了一种混凝土路面快速修复材料。混凝土路面快速修复材料的制备原料包括如下各原料组分：粘结剂以及骨料。粘结剂与骨料的质量比为1：8-1：10；
粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：0.75-1：1。粘结剂的技术要求如下表1所示。
表1
在一具体示例中，上述的混凝土路面快速修复材料还包括添加剂。添加剂的质量为粘结剂与骨料总量的0.5％-2％。
进一步地，添加剂为石灰粉和/或硅酸盐水泥粉。添加剂可以改善混凝土路面快速修复材料的颜色，使其形成的修复层的颜色与原路面的颜色近似，减少修复色差，提高修补后路面的美观度。
混凝土路面快速修复材料中的骨料不仅可以降低体系的收缩率和热膨胀系数，增加导热率和机械强度，提高材料的粘结力、耐磨性，改善材料的老化性能，增长其使用寿命，还可降低环氧树脂的用量，从而降低成本。
骨料应采用干燥的、硬度较高的石料，最大公称粒径与原沥青路面最大公称粒径一致或略小。
在一具体示例中，骨料为浅色石料，如河沙、石英砂等。
粘结剂与骨料采用人工搅拌时，骨料的质量取下限，也即粘结剂与骨料的质量比为1：8，机械搅拌时，骨料的质量取上限，也即粘结剂与骨料的质量比为1：10。实际施工应通过试拌确定其准确用量，骨料的用量与抗压强度关系呈抛物线关系。在骨料最佳用量前，修复层的强度随骨料用量增加而增加，因为骨料的增加，混合料密实度增加，骨料提高了固化产物的强度、刚度；但当骨料用量过大时，由于粘结剂无法完全浸润包裹骨料，表现为抗压强度降低，继续增加骨料则这种趋势更加明显。因此，粘结剂与骨料的质量比为1：8-1：10，不宜超过该范围。
骨料最大粒径原则：骨料最大粒径不应大于修复层厚度的1/3，也即原路面的坑槽的深度的1/3。进一步地，修补面积较小的坑槽，如坑槽面积≤0.5m2时，骨料最大粒径为10mm；修补面积较大的坑槽如坑槽面积＞0.5m2，则应根据原路面最大粒径选用，避免出现较大差异，影响修补后的路面的美观。
进一步地，环氧树脂为改性环氧树脂。通过对环氧树脂进行改性，可改善传统材料的容易老化、开裂、黏结强度不高、施工困难等缺点，使得混凝土路面快速修复材料耐热性高、耐燃性好、延长使用期和贮存期、粘度低、低温固化性好。混凝土路面快速修复材料形成的修复层不易老化、开裂，黏结强度高。
上述混凝土路面快速修复材料能够适用于多种混凝土路面破损修补、施工简便快捷、与原路面粘结性能好、耐水损害、使用寿命长且不易发生二次损坏。上述混凝土路面快速修复材料采用环氧树脂以及改性胺固化剂组成粘结剂，且环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：0.75-1：1可实现混凝土路面快速修复材料具有如下优点：有机材料弹性好、固化速度可调、硬化时收缩小、界面粘结强度高、不含挥发性溶剂、抗老化及耐介质(酸、碱、油及水)性好及无机材料的抗压强度高、耐磨的优点，耐湿热老化及耐水性能优异。本发明使用改性胺固化剂使混凝土路面快速修复材料具有黏结强度高、耐老化、操作性好，施工速度快、方便灵活的性能，能够有效应用于水泥混凝土路面、沥青混凝土路面或者石材的破损修补，与原路面或者石材表面粘结性能好，耐水损害性能好，并施工周期短、能快速开放交通。
实施例1
本实施例提供了一种使用的混凝土路面快速修复材料的混凝土路面快速修复方法，其包括如下步骤：
(1)封闭交通：对需要修补的路面进行封闭。
(2)原路处理：将原路面的坑槽的边缘开凿10cm-20cm，以扩大坑槽的尺寸，清理坑槽内的灰尘与浮石，保证坑槽干净、干燥。
对坑槽的边缘开凿时，要将坑槽边缘外扩10cm，使得开凿后的坑槽边缘处的混凝土无破损、松散。当原路面破损或裂缝深度较浅时，应对坑槽开凿至无破损或无裂缝深度，最佳为开凿至坑槽内露出原路基底层；如此可以保证修复层与原路连接后，修复层周边不会出现破损，不易出现二次破损的现象。
对坑槽的内壁进行干燥处理，对修复层进行干燥处理时的干燥方式包括煤气喷枪烘干、高压气流风干或者自然风干中的一种或多种。
(3)制备混凝土路面快速修复材料：将环氧树脂以及改性胺固化剂严格按配比混合，搅拌器搅拌3分钟(气温较低如气温低于15℃时搅拌时间适当延长至5min)，搅拌均匀形成粘结剂，备用。搅拌好的粘结剂应在常温下15分钟中内使用完，过时作废。将粘结剂与添加剂、骨料混合，搅拌3分钟，搅拌均匀形成混凝土路面快速修复材料，混凝土路面快速修复材料需要在20分钟以内使用完毕，否则作废。其中，添加剂为硅酸盐水泥粉。
(4)涂覆：蘸取部分粘结剂对坑槽的内壁进行涂覆涂以形成粘结层，粘结层能够增加修复层与原路面的粘接性。
(5)填料：将混凝土路面快速修复材料填入坑槽内，进行插捣和压实，形成修复层。修复层与原路面齐平。当坑槽的深度大于10cm时，应分层填筑和插捣，每层厚度≤10cm，且均需振动压实，尤其是边缘部位要插捣密实，最终成型的修复层应整平密实，修复层的空隙率不大于3％。
(6)养护与开放交通：根据施工路面所处的环境温度的差异，养护与开放交通所需的时间不等，如环境温度为25℃左右时，则施工后5小时可开放交通,如环境温度为30℃左右时，则施工后4小时即可开放交通，温度越高，所需时间越短。当温度较低或想提前开放交通时，可适当采用加温、保温养护措施。
原路面所处的环境温度≤25℃时，修复层的成型时间不小于5h；当原路面所处的环境温度＞25℃且≤30℃时，修复层的成型时间不小于4h；当原路面所处的环境温度＞30℃时，修复层的成型时间不小于3h。
一般情况下养护时间按标准时间执行，在特殊情况(如交通拥堵)可按最低时间执行。在任何情况下都不得低于最低养护时间，否则不能保证修补质量。
路面破损快速修复材料形成的修复层在不同环境温度下所需养护时间见下表2所示。
表2
环境温度 25℃ 30℃ 35℃
养护时间(h) 5 4 3
实施例2
本实施例涉及一种水泥路面混凝土路面快速修复方法，其包括如下步骤：
(1)封闭交通：对需要修补的水泥路面进行封闭，水泥路面施工环境温度为26℃。
(2)原路处理：水泥混凝土路面的坑槽的面积约15cm2。将水泥混凝土路面的坑槽进行矩形切割形成矩形坑槽，切割深度为5cm，坑槽边长10cm，清理坑槽内的灰尘与浮石，保证坑槽干净。对坑槽的内壁进行高压气流风干。
(3)制备混凝土路面快速修复材料：混凝土路面快速修复材料中的粘结剂与骨料的质量比为1：9；粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：1。加入混凝土路面快速修复材料总质量的1.83％。
称取环氧树脂100份、改性胺固化剂100份、石灰粉12份、水泥21份、骨料1800份，其中骨料中粒径3-5mm的细集料400份；粒径5-10mm碎石500份；粒径10-16mm碎石900份。将石灰粉及水泥添加到环氧树脂中，混合均匀，搅拌2-3分钟后加入改性胺固化剂，拌和均匀后再搅拌2-3分钟，再加入骨料混合搅拌3-5分钟，即得到混凝土路面快速修复材料。
(4)涂覆：蘸取部分粘结剂对坑槽的内壁进行涂覆涂以增加粘接性。
(5)填料：将混凝土路面快速修复材料填入坑槽内，进行插捣和压实，形成修复层。修复层与原路面齐平，修复层的空隙率不大于3％。
(6)养护与开放交通：根据施工路面所处的环境温度为26℃，施工后5小时可开放交通。
实施例3
车辙试验
本实施例涉及一种路面混凝土路面快速修复材料，其中，混凝土路面快速修复材料中的粘结剂与骨料的质量比为1：9；粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：1。制备方法与实施例1相同，将环氧树脂以及改性胺固化剂严格按配比混合，搅拌器搅拌3分钟，搅拌均匀形成粘结剂，备用。将粘结剂与骨料混合，搅拌3分钟，搅拌均匀形成混凝土路面快速修复材料，混凝土路面快速修复材料填入车辙模具中，形成车辙修复层。
对比例1
本对比例涉及一种混凝土路面快速修复材料，其中，混凝土路面快速修复材料中的粘结剂与骨料的质量比为1：9；粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：1。其他方法与实施例3相同。
对比例2
本对比例涉及一种混凝土路面快速修复材料，其中，混凝土路面快速修复材料中的粘结剂与骨料的质量比为1：6；粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：1。其他方法与实施例3相同。
对比例3
本对比例涉及一种混凝土路面快速修复材料，其中，混凝土路面快速修复材料中的粘结剂与骨料的质量比为1：9；粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：0.6。其他方法与实施例3相同。
对比例4
本对比例涉及一种混凝土路面快速修复材料，其中，混凝土路面快速修复材料中的粘结剂与骨料的质量比为1：9；粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，环氧树脂与改性胺固化剂的质量比为1：1.5。其他方法与实施例3相同。
对比例1-比例4以及实施例3所得的由混凝土路面快速修复材料形成的修复层进行车辙试验的对比结果如表3所示。
表3
通过实验论证，当环氧树脂与改性胺固化剂的质量比超过1：0.75-1：1的范围时，混凝土路面快速修复材料的性能则明显降低，如有机材料弹性较差、固化速度可调性差、硬化时收缩大、界面粘结强度低、抗老化及耐介质(酸、碱、油及水)性差及无机材料的抗压强度低、耐磨性差，耐湿热老化及耐水性能显著减弱。当粘结剂与骨料的质量比超过1：8-1：10的范围时，由路面破损快速修复料形成的修复层的1小时车辙次数大幅上升，10000次作用下相对变形率大幅上升，抗高温变形能力显著降低。
上述路面破损快速修复方法是采用环氧树脂、改性胺固化剂为主材料形成多组分热固性树脂，再与预定级配的骨料混合固化成型以修补原路面的坑槽的快速修复方法，该修复方法形成的修复层兼具有机材料弹性好、固化速度可调、硬化时基本不收缩、界面粘结强度高、不含挥发性溶剂、抗老化及耐介质(酸、碱、油及水)性好及无机材料的抗压强度高、耐磨的优点，同时针对湿热的气候的地区的路面的破损修复，施工方法简便，能快速开放交通，与原路面粘结及耐水损害性能好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混凝土路面快速修复材料，其特征在于，所述混凝土路面快速修复材料的制备原料包括如下各原料组分：粘结剂以及骨料，所述粘结剂与所述骨料的质量比为1：8-1：10；
所述粘结剂包括环氧树脂以及改性胺固化剂，所述环氧树脂与所述改性胺固化剂的质量比为1：0.75-1：1。
2.根据权利要求1所述的混凝土路面快速修复材料，其特征在于，还包括添加剂，所述添加剂的质量为所述粘结剂与所述骨料总量的0.5％-2％。
3.根据权利要求2所述的混凝土路面快速修复材料，其特征在于，所述添加剂为石灰粉和/或硅酸盐水泥粉。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的混凝土路面快速修复材料，其特征在于，所述骨料为浅色石料。
5.一种使用权利要求1-4任意一项所述的混凝土路面快速修复材料的混凝土路面快速修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
原路处理：清理原路面的坑槽；
制备混凝土路面快速修复材料：将环氧树脂以及改性胺固化剂混合，搅拌均匀形成粘结剂，将所述粘结剂与添加剂、骨料混合，搅拌均匀形成所述混凝土路面快速修复材料；
填料：将所述混凝土路面快速修复材料填入所述坑槽内，压实形成修复层，所述修复层与所述原路面齐平。
6.根据权利要求5所述的混凝土路面快速修复方法，其特征在于，还包括如下步骤：
将所述坑槽的边缘开凿10cm-20cm，以扩大所述坑槽的尺寸。
7.根据权利要求5所述的混凝土路面快速修复方法，其特征在于，还包括如下步骤：对所述坑槽的内壁进行干燥处理，干燥处理时的干燥方式包括煤气喷枪烘干、高压气流风干或者自然风干中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的混凝土路面快速修复方法，其特征在于，在填料之前，蘸取部分所述粘结剂对所述坑槽的内壁进行涂覆以形成粘结层。
9.根据权利要求5-8所述的混凝土路面快速修复方法，其特征在于，当所述原路面所处的环境温度≤25℃时，所述修复层的成型时间不小于5h；当所述原路面所处的环境温度＞25℃且≤30℃时，所述修复层的成型时间不小于4h；当所述原路面所处的环境温度＞30℃时，所述修复层的成型时间不小于3h。
10.根据权利要求5-8任意一项所述的混凝土路面快速修复方法，其特征在于，所述修复层的空隙率不大于3％。
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