CN110655349B - 一种沥青路面坑槽修复胶囊及其制备和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青路面坑槽修复胶囊及其制备和施工方法，采用易于高温破裂的材料为外壳，沥青和加热介质的混合物为核心，用集料包裹而得到；原料按质量百分比计为7％～12％的的道路石油沥青、7％～12％的加热介质、15％～40％的海藻酸盐—氯化钙聚合物以及40％～60％集料。通过将沥青混合料胶囊化，以袋装的形式进行运输，节约了热拌沥青混合料在运输过程中的能耗，同时有效的解决了其储存稳定性差的难题。另外，利用修复胶囊结合感应加热技术对沥青混凝土路面中的坑槽进行微波或电磁加热修复的施工方法，在不降低其路用和力学性能的前提下，可实现对沥青混凝土路面的快速修复和预防性养护，经济性好，延长沥青路面使用性能。

Description

一种沥青路面坑槽修复胶囊及其制备和施工方法

技术领域

本发明属于沥青路面坑槽修技术领域，具体涉及一种沥青路面坑槽修复胶囊及其制备和施工方法。

背景技术

坑槽是沥青路面的常见病害，路面坑槽不仅影响道路的整体美观，更大的危害是影响道路正常交通，使车辆行驶颠簸，影响行车速度和乘客的舒适性，还会使车辆容易出现机械故障和损坏，甚至引发交通事故，在高速道路上的坑洞甚至可能引发交通事故。因此，对于路面出现的坑洞、破损需要及时加以修补。

目前，坑槽病害修复常用材料为热拌沥青混合料，采用热拌沥青混合料修复坑槽时，需将其从拌和站运输至现场，运输过程中混合料温度逐渐降低，因此，运输距离远近对修复时间和修复质量有较大的影响。或者需要将沥青和集料加热至180℃并保持高温以防止混合物固结，但运输和储存期间长时间保持在高温下时，沥青老化，其软化点和粘度增加。这可能导致沥青混合料的质量以及修复质量的下降，而且运输过程中需要大量的能源来加热和维持足够的温度，以使沥青粘结剂保持在液体状态，并使沥青路面材料保持在可行状态。虽然热拌沥青混合料对于地点集中，工程量较大的路面维修是可行的，但对于地点分散，工程量小的路面维修，不仅因数量太少而沥青拌和厂难以生产，热拌沥青混合料分批平均每次生产2-3吨，而平均每个坑槽只需要少量沥青混合料，这会出现修复材料浪费的情况，而且施工季节短，此外，施工单位对热拌沥青混合料的保温和修补操作也感到不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沥青路面坑槽修复胶囊及其制备和施工方法，以解决为解决热拌沥青混合料在运输中能耗高，储存稳定性差的关键性问题，提供一种能够在常温下稳定保存的沥青路面坑槽修复胶囊及其制备和施工方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种沥青路面坑槽修复胶囊，其特征在于，包括：易于≥150℃破裂的材料外壳，所述易于≥150℃破裂的材料外壳内部包裹有沥青和加热介质的混合物胶囊核心，所述易于≥150℃破裂的材料外壳的外侧设置有集料石填料。

优选的，所述沥青路面坑槽修复胶囊由以下组份组成：7％～12％重量份的道路石油沥青、7％～12％重量份的加热介质、15％～40％重量份的海藻酸盐—氯化钙聚合物和40％～60％重量％份集料。

优选的，所述易于≥150℃破裂的材料外壳为海藻酸盐—氯化钙聚合物，所述沥青和加热介质的混合物胶囊核心为的道路石油沥青与加热介质的混合物。

一种沥青路面坑槽修复胶囊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将加热介质加入到道路石油沥青中，在170℃-180℃下搅拌混合，持续两分钟，确保均匀混合；

S2：将步骤1所得的混合物放入托盘中，并在-15℃--5℃下冷却；

S3：用手将步骤2冷却的混合物初步破碎，然后再用锤子将其破碎成不同尺寸的不规则块，并将其储存在2℃-10℃的容器中，形成胶囊的核心；

S4：将藻酸盐和蒸馏水混合，并用搅拌装置以400～500转/分钟搅拌，搅拌时间为10～12分钟，产生均匀的乳液；同时将氯化钙与蒸馏水混合制备氯化钙溶液

S5：将核心先加入到步骤4中得到的藻酸盐乳液中，然后再加入到氯化钙溶液中，在核心的表面产生藻酸盐的离子型凝胶，反应原理为^wwCOO^-+Na+^wwCOO^-+Na+Ca²⁺→^wwCOO^-Ca^{2 +}-^-OOC^ww+2Na⁺，使核心封装在藻酸盐氯化钙聚合物壳中；

S6：将步骤5所得物质用集料石粒料进行筛分，再放入干燥器中在不低于35℃下干燥6-7小时，去除水分并得到沥青路面坑槽修复胶囊。

优选的，所述步骤S1中道路石油沥青为基质沥青或改性沥青，密度不小于1.00g/cm³。

优选的，所述步骤S1中加热介质为钢丝绒、钢纤维和钢砂、铁氧体、高氧化铁粉煤灰、钢渣、炭黑、磁铁矿石中的几种或全部，这种加热介质，适用于电磁加热也能适用于微波加热，直径为20～80微米，长度0.15～5毫米。

优选的，所述步骤S4中藻酸盐为海藻酸钠C₆H₇O₆Na。

优选的，所述步骤S6中集料石粒料是石灰石、玄武石、花岗石其中一种或几种，连续级配，最大公称粒径可分为三档，分别为0.15-2.36毫米，2.36-4.75毫米和4.75-9.5毫米。三种大小粒径的胶囊，针对不同公称粒径的集料。

优选的，所述步骤S4中藻酸盐水溶液浓度为2wt％～3wt％；氯化钙为无水颗粒状，直径3～9mm，纯度92％～95％；氯化钙水溶液浓度为2wt％～3wt％。

一种沥青路面坑槽修复胶囊施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：坑槽清理：将坑槽表面杂物及四周碎石、废渣和剥落物清理干净，坑槽内不得有泥浆、冰块等杂物；

S2：边缘喷洒乳化沥青或环氧树脂：在清理完坑槽后，在周围和底部喷洒乳化沥青或环氧树脂；

S3：填满坑槽：将装有沥青路面坑槽修复胶囊的感应加热或微波加热修补车在对坑槽进行扫描分析后，选择合适类型的胶囊和数量进行处理后填满坑槽；

S4：压实：铺设均匀后，根据实地环境及修补面积的大小和深度，选择适当的压实工具和方法进行压实，达到压实要求；

S5：清扫：压实完成后在表面均匀铺洒石粉或细沙，并用清扫工具来回清扫，以便细沙填满表面空隙；

S6：验收：压实坑槽四周边角，无松散现象。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)通过将沥青混合料胶囊化，相较一般沥青在生产和使用过程中需要保温贮存、及时装卸，沥青混合料胶囊性质更加稳定，增加了它们在常温和特殊气候下的存储性，以袋装的形式进行运输，节约了沥青混合料在运输过程中的能耗；

2)同时颗粒封装在易于高温破裂的外壳中和用集料石填料覆盖，可以预防胶囊相互粘结，沥青混合料胶囊化又可以有效地解决集料与沥青的离析；

3)通过改变胶囊核芯的级配，可制备不同比例原料的胶囊修复不同大小类型的坑槽，使用者能根据坑槽大小，来优选胶囊的种类和调整胶囊的搭配比例，同时对处在不同层位的坑槽进行修复，适用性广，针对性和实用性强。

4)本发明利用坑槽修复胶囊结合感应加热或微波加热技术对沥青混凝土路面中的坑槽进行感应修复，在不降低其路用和力学性能的前提下，可实现对沥青混凝土路面的快速修复和预防性养护，经济性好，延长沥青路面使用性能。

5)本发明通过避免处理热材料和排放有毒烟雾，既提高了环保指数，又改善了工人劳动环境，适用于小规模的坑槽修复。也有利于加快这种快速修补技术在沥青路面局部破损小修保养中的推广和应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的路用性能对比图；

图3为本发明的集料典型级配图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，本发明提供如下技术方案：一种沥青路面坑槽修复胶囊，其特征在于，包括：易于≥150℃破裂的材料外壳，所述易于≥150℃破裂的材料外壳内部包裹有沥青和加热介质的混合物胶囊核心，所述易于≥150℃破裂的材料外壳的外侧设置有集料石填料。

优选的，所述沥青路面坑槽修复胶囊由以下组份组成：7％～12％重量份的道路石油沥青、7％～12％重量份的加热介质、15％～40％重量份的海藻酸盐—氯化钙聚合物和40％～60％重量％份集料。

优选的，所述易于≥150℃破裂的材料外壳为海藻酸盐—氯化钙聚合物，所述沥青和加热介质的混合物胶囊核心为的道路石油沥青与加热介质的混合物。

一种沥青路面坑槽修复胶囊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将加热介质加入到道路石油沥青中在170℃-180℃下搅拌混合，持续两分钟，确保均匀混合；

S2：将步骤1所得的混合物放入托盘中，并在-15℃--5℃下冷却；

S3：用手将步骤2冷却的混合物初步破碎，然后再用锤子将其破碎成不同尺寸的不规则块，并将其储存在2℃-10℃的容器中，形成胶囊的核心；

S4：将藻酸盐和蒸馏水混合，并用搅拌装置以400～500转/分钟搅拌，搅拌时间为10～12分钟，产生均匀的乳液；同时将氯化钙与蒸馏水混合制备氯化钙溶液

S5：将核心先加入到步骤4中得到的藻酸盐乳液中，然后再加入到氯化钙溶液中，在核心的表面产生藻酸盐的离子型凝胶，反应原理为^wwCOO^-+Na+^wwCOO^-+Na+Ca²⁺→^wwCOO^-Ca^{2 +}-^-OOC^ww+2Na⁺，使核心封装在藻酸盐氯化钙聚合物壳中；

S6：将步骤5所得物质用集料石粒料进行筛分，再放入干燥器中在不低于30℃下干燥6-7小时，去除水分并得到沥青路面坑槽修复胶囊。

优选的，所述步骤S1中道路石油沥青为基质沥青或改性沥青，密度不小于1.00g/cm³。

优选的，所述步骤S1中加热介质为钢丝绒、钢纤维和钢砂、铁氧体、高氧化铁粉煤灰、钢渣、炭黑、磁铁矿石中的几种或全部，这种加热介质，适用于电磁加热也能适用于微波加热，直径为20～80微米，长度0.15～5毫米。

优选的，所述步骤S4中藻酸盐为海藻酸钠C₆H₇O₆Na。

优选的，所述步骤S6中集料石粒料是石灰石、玄武石、花岗石其中一种或几种，连续级配，最大公称粒径可分为三档，分别为0.15-2.36毫米，2.36-4.75毫米和4.75-9.5毫米。三种大小粒径的胶囊，针对不同公称粒径的集料。

优选的，所述步骤S4中藻酸盐水溶液浓度为2wt％～3wt％；氯化钙为无水颗粒状，直径6～7mm，纯度92％～95％；氯化钙水溶液浓度为2wt％～3wt％。

一种沥青路面坑槽修复胶囊施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：坑槽清理：将坑槽表面杂物及四周碎石、废渣和剥落物清理干净，坑槽内不得有泥浆、冰块等杂物；

S2：边缘喷洒乳化沥青或环氧树脂：在清理完坑槽后，在周围和底部喷洒乳化沥青或环氧树脂；

S3：填满坑槽：将装有沥青路面坑槽修复胶囊的感应加热或微波加热修补车在对坑槽进行扫描分析后，选择合适类型的胶囊和数量进行处理后填满坑槽；

S4：压实：铺设均匀后，根据实地环境及修补面积的大小和深度，选择适当的压实工具和方法进行压实，达到压实要求；

S5：清扫：压实完成后在表面均匀铺洒石粉或细沙，并用清扫工具来回清扫，以便细沙填满表面空隙；

S6：验收：压实坑槽四周边角，无松散现象。

当加入的材料的比例不同时，所得到的坑槽修复胶囊的大小及适用范围也会有所不同。根据上述方法可制备小型、中型、大型胶囊等几种。当用于修复轻度坑槽时，一般使用小型胶囊和中型胶囊，其比例为3：1～5：1；当修复重度坑槽时，使用小型、中型胶囊和大型胶囊，其比例为1：1：3～2：3：5；

实施例1

为了比较沥青路面坑槽修复胶囊与普通的用于坑槽修复的沥青混合料的路用与力学性能。对三种沥青混合料进行对比试验。试验内容分别是抗拉试验，抗剪试验以及高温车辙实验。三组实验中，第一组是由沥青路面坑槽修复胶囊制成的试件；第二组为HMA2型试件，原料为沥青含量为8％，所用集料最大公称粒径为2mm；第三组为HMA10型试件，原料为沥青含量为5％，所用集料最大公称粒径为10mm。试件均按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》制成，其余实验条件均相同。图3为一种胶囊的典型级配示意图。

并且沥青路面坑槽修复胶囊的质量百分比为：7.5％道路石油沥青、7.5％钢丝绒，30％海藻酸盐—氯化钙聚合物、55％集料。

该方法制备得到的坑槽修复胶囊可用于修复较大的坑槽。

如图2所示，试验结果表明，HMA2和HMA10型试件与用沥青路面坑槽修复胶囊制得的试件在抗拉强度和抗剪强度的比值小于1，动稳定度的比值约等于1，这说明用沥青路面坑槽修复胶囊制得的试件虽然高温抗车辙能力稍差于HMA2和HMA10型试件，但其抗拉强度和抗剪强度均显著优于HMA2和HMA10型试件。说明坑槽修复胶囊具有良好的路用和力学性能。

实施例2

本实施例材料与相关试验与实施例1相同。

10％道路石油沥青、10％钢丝绒，35％海藻酸盐—氯化钙聚合物、45％集料。

该方法制备得到的坑槽修复胶囊可用于修复一般大小的坑槽。

利用该方法制备的沥青路面坑槽修复胶囊制作相应试件，进行相关评价试验，试验表明，沥青路面坑槽修复胶囊制得的试件虽然高温抗车辙能力稍差于HMA2和HMA10型试件，但其抗拉强度和抗剪强度均显著优于HMA2和HMA10型试件。说明坑槽修复胶囊具有良好的路用和力学性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种沥青路面坑槽修复胶囊，其特征在于，包括：易于≥150℃破裂的材料外壳，所述易于≥150℃破裂的材料外壳内部包裹有沥青和加热介质的混合物胶囊核心，所述易于≥150℃破裂的材料外壳的外侧设置有集料石粒料；所述易于≥150℃破裂的材料外壳为海藻酸盐—氯化钙聚合物，所述沥青和加热介质的混合物胶囊核心为道路石油沥青与加热介质的混合物；所述沥青路面坑槽修复胶囊由以下组份组成：7％～12％重量份的道路石油沥青、7％～12％重量份的加热介质、15％～40％重量份的海藻酸盐—氯化钙聚合物和40％～60％重量份集料；上述组份的百分含量之和为100%。

2.一种如权利要求1所述的沥青路面坑槽修复胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将加热介质加入到道路石油沥青中，在170℃-180℃下搅拌混合，持续两分钟，确保均匀混合；

S2：将步骤1所得的混合物放入托盘中，并在-15℃～-5℃下冷却；

S3：用手将步骤2冷却的混合物初步破碎，然后再用锤子将其破碎成不同尺寸的不规则块，并将其储存在2℃-10℃的容器中，形成胶囊的核心；

S4：将藻酸盐和蒸馏水混合，并用搅拌装置以400～500转/分钟搅拌，搅拌时间为10～12分钟，产生均匀的乳液；同时将氯化钙与蒸馏水混合制备氯化钙溶液；

S5：将核心先加入到步骤4中得到的藻酸盐乳液中，然后再加入到氯化钙溶液中，在核心的表面产生藻酸盐的离子型凝胶，反应原理为^wwCOO^-+Na+^wwCOO^-+Na+Ca²⁺→^wwCOO^--Ca²⁺-^-OOC^ww+2Na⁺，使核心封装在藻酸盐氯化钙聚合物壳中；

S6：将步骤5所得物质和集料石粒料进行筛分，再放入干燥器中在≥30℃下干燥6-7小时，去除水分并得到沥青路面坑槽修复胶囊。

3. 根据权利要求2所述的一种沥青路面坑槽修复胶囊制备方法，其特征在于：所述步骤S1中道路石油沥青为基质沥青或改性沥青，密度≥1.00 g/cm³，加热介质为钢丝绒、钢纤维、钢砂、铁氧体、高氧化铁粉煤灰、钢渣、炭黑、磁铁矿石中的几种或全部，这种加热介质，适用于电磁加热也能适用于微波加热，直径为20～80微米，长度0.15～5毫米。

4.根据权利要求2所述的一种沥青路面坑槽修复胶囊制备方法，其特征在于：所述步骤S4中藻酸盐为海藻酸钠C₆H₇O₆Na，藻酸盐水溶液浓度为2wt％～3wt％；氯化钙为无水颗粒状，直径3～9mm，纯度92％～95％；氯化钙水溶液浓度为2wt％～3wt％。

5.根据权利要求2所述的一种沥青路面坑槽修复胶囊制备方法，其特征在于：所述步骤S6中集料石粒料是石灰石、玄武石、花岗石其中一种或几种，连续级配，最大公称粒径分为三档，分别为0.15-2.36毫米，2.36-4.75毫米和4.75-9.5毫米。

6.一种如权利要求1所述的沥青路面坑槽修复胶囊的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：坑槽清理：将坑槽表面杂物及四周碎石、废渣和剥落物清理干净，坑槽内不得有泥浆、冰块杂物；

S2：边缘喷洒乳化沥青或环氧树脂：在清理完坑槽后，在周围和底部喷洒乳化沥青或环氧树脂；

S3：填满坑槽：将装有沥青路面坑槽修复胶囊的感应加热或微波加热修补车在对坑槽进行扫描分析后，选择合适类型的胶囊和数量进行处理后填满坑槽；

S4：压实：铺设均匀后，根据实地环境及修补面积的大小和深度，选择适当的压实工具和方法进行压实，达到压实要求；

S5：清扫：压实完成后在表面均匀铺洒石粉或细沙，并用清扫工具来回清扫，以便细沙填满表面空隙；

S6：验收：压实坑槽四周边角，无松散现象。

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