CN105271941A - 一种破损路面快速修复材料及其制备方法和施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种破损路面快速修复材料及其制备和施工方法，该修复材料，包括重量比为：1～2：6～8:1～2的胶结料、集料和金属纤维；制备方法包括以下步骤：（1）胶结料的制备；（2）按照重量配比，将集料和金属纤维在搅拌机内进行搅拌混合，再注入温度在60-120℃的胶结料，搅拌均匀；施工方法包括以下步骤：（1）清理破损路面；（2）按照原路基要求清理、填充并压实基坑的基础；（3）计算需要填充的基坑体积，得到所需要的修复材料重量；（4）去除基坑表面残存的浮渣和水分；（5）将制备的修复材料注入基坑中，并震动整平压实；（6）对修复的路面加热，使修复材料快速固化。本发明无需使用水泥，组成简单，强度高，制备过程简便，施工方便，达到快速修复的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于快速修复破损混凝土或沥青路面的修复材料及其制备和施工方法，属于路面修复技术领域。
背景技术
硬化路面一般采用混凝土、沥青、树脂混凝土等材料。使用过程可能出现破损等缺陷，特别是飞机跑道，使用条件恶劣特别是战时更容易受到破坏。需要一种能够在满足使用性能，同原始材料相容性能好又可在短时间内修复的材料和施工方法。
公开报道的材料显示：现在修复破损混凝土(沥青)路面的修复材料及其施工方法有如下几种：
第一；普通混凝土，就是以水泥为胶结材料，沙、石为主要集料配制而成的人造石材。该材料有悠久的使用历史，其使用性能能够满足使用要求，但是固化时间长，难以满足快速修复的要求；
第二；聚和物改性混凝土。就是以聚和物胶制备成水泥材料专用外加剂，改善水泥的胶结性能，加强了集料之间的黏结，硬化后的聚和物水泥混凝土的性能比普通混凝土好。但是聚和物水泥混凝土在常温条件下凝固，凝固时间难以控制，为保证聚和物水泥混凝土使用性能通常其较比普通混凝土需要的凝固时间长。
第三、飞机跑道修复，目前国外还有的采用铺设玻璃钢板、金属板等成型材料等。这需要贮备大量的玻璃钢板、金属板等成型材料。在施工过程进行加工拼接，其同基体材料只能通过黏结、镶嵌等方法进行连接。
中国专利文献CN1923484公开的《一种机场跑道快速修复用聚合物混凝土及其制备方法》该聚合物混凝土以工业废料粉煤灰和砂石为主要原料，以环氧树脂为粘结剂，改性多元胺为固化剂，同时添加适量的活性稀释增韧剂，按一定比例配制而成，这五种原料的配比按重量份数计，依次为(150～200)∶100∶100∶(15～30)∶15。利用本发明制备的聚合物混凝土材料具有硬化速度快(固化时间5～30min)、早期强度高(压缩强度65～83MPa)、与水泥混凝土的粘结力强、可在潮湿、低温的条件下施工，固化物强度高、韧性好、表面平整、耐磨性与抗冲击性能优良。本材料主要用于机场跑道损坏后的快速修复，还可广泛用于建筑、道路、港口、隧道等混凝土工程的紧急维修。
但是上述聚合物混凝土，施工时间要求控制在5分钟，大范围修复难以保证，可能在胶结料同集料(粉煤灰和砂石)混合过程就凝固；其二，该类聚合物混凝土表面是自流平，聚合物的密实度得不到保证；跑道的平整度也得不到保证。
CN103951359A公开的《一种高性能道路修复王材料》，包括如下组分：超高强硫铝酸盐水泥：20-60份；聚羧酸系高效减水剂：0.1-1.2份；氧化铁：0.2-3.5份；缓凝材料/高效促硬速凝剂：0.1-1.5份；石英砂：35-68份；高弹性腻子粉：1-12份；建筑高分子材料：0.1-3份，该材料原料组成复杂，成本高。
发明内容
本发明针对现有道路修复技术存在的不足，提供一种综合性能及相容性好、适用期长，凝固时间可控的破损路面快速修复材料，同时提供一种该材料的施工方法，以达到快速修复之效果。
本发明的破损路面快速修复材料，包括胶结料、集料和金属纤维；胶结料、集料和金属纤维的重量比为：1～2：6～8:1～2。
所述胶结料，是环氧树脂、固化剂和促进剂的混合物，其中环氧树脂占总重量的48％-94％；固化剂占总重量的4％-50％；促进剂占总重量的1％-5％。所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。所述固化剂为潜伏变性胺类固化剂。所述促进剂为叔胺或叔胺盐。
所述集料是粒径为0.1mm-20mm的砂石。
本发明中固化剂和促进剂与环氧树脂配合后，在室温下可放置较长时间，比较稳定，适用期长，在加热和微波辐射的复合作用下可快速引发固化，使环氧树脂在可控条件交联成固化物。环氧树脂本身为热塑性的线形结构，必须加入固化剂，在一定条件下，进行聚合反应，生成网络结构固化后才能应用。为保证本发明树环氧脂聚合物胶结材料有一定的适用期，因此使用潜伏变性胺类固化剂。通过促进剂，在特定条件加速固化剂与环氧基的反应。
金属纤维可以采用任何金属材料制成，具有以下作用：
1.使快速修复材料的韧性得到改善，抗弯性得到提高。
2.金属纤维提高快速修复材料在加热过程中热的传导。
本发明的凝固聚合物混凝土凝固过程中是在加热和微波辐射的复合条件下进行，聚合物混凝土为有机合成物，其导热系数低于金属材料很多倍，而热量的传输又与导热系数成正比，金属纤维的加入，相当于在聚合物混凝土中架起热传导的网络，提高热量在聚合物混凝土中传递，加速凝固聚合物混凝土，并且还可通过控制金属纤维的多寡，控制热传导的网络密度而控制加热速度。
3.金属纤维在聚合物混凝土凝固过程还有微波辐射的作用。微波照射到金属表面会全部反射，对金属不起作用。但是微波作用于聚合物混凝土，其是非金属的介电体，介电体特性决定微波将被吸收、渗透，产生高频电场和磁场，交变高频电场作用分子间的电子对频繁运动会产生震动引起分子摩擦而产生热量，聚合物混凝土中金属纤维在高频电场和磁场中可以引起火花放电，可以辅助加热过程的进行。
上述破损路面快速修复材料的制备方法，包括以下步骤
(1)胶结料的制备：按重量百分比49％-94％、4％-50％和1％-5％分别称取环氧树脂、固化剂和促进剂，将三者混合在一起；放到搅拌机，在60-120℃进行搅拌，制成均匀液态胶结料；恒温保持待用；
(2)按照胶结料、集料和金属纤维1～2：6～8:1～2的重量配比，将集料和金属纤维在搅拌机内进行搅拌混合，再注入步骤(1)制备的温度在60-120℃的胶结料，搅拌均匀，制成破损路面快速修复材料。
所述步骤(2)中加入胶结料后的搅拌时间控制在1-3分钟。
上述破损路面快速修复材料的施工方法，包括以下步骤：
(1)清理破损路面；
(2)按照原路基要求清理、填充并压实基坑的基础；
(3)计算需要填充的基坑体积，得到所需要的修复材料的重量；
(4)采用风吹及加热的复合方式对基坑的表面进行整理，一是去除基坑表面残存的浮渣，二是清除基坑表面的水分；
(5)将采用本发明制备方法现场制备的修复材料注入基坑中，并震动整平压实；
(6)对修复的路面加热，温度控制在80-200℃，使修复材料快速固化。
所述步骤(1)中破损路面清理时将破损部分的外沿向外扩10-20厘米。
所述步骤(4)和(6)中加热的方式为热风加热、微波加热或者是热风和微波复合加热方式。
本发明实际是一种以环氧树脂聚合物代替水泥为胶结料、以碎石为主要集料并以金属纤维为填料配制的、通过加热凝固聚合而成的人造石材，无需使用水泥，组成简单，强度高，制备过程简便，施工方便，综合性能及相容性好，适用期长，凝固时间可控，达到快速修复的效果，
具体实施方式
实施例1
本实施例的破损路面快速修复材料中胶结料、集料和金属纤维的重量比为1：6:1。胶结料中环氧树脂占总重量的49％，固化剂占总重量的50％；促进剂占总重量的1％，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为潜伏变性胺类固化剂，促进剂为叔胺或叔胺盐。集料是粒径为0.1mm-1mm的砂石。
上述破损路面快速修复材料的制备方法，包括以下步骤
(1)将环氧树脂、固化剂和促进剂混合在一起，放到搅拌机中，在60-80℃进行搅拌，制成均匀液态胶结料，并恒温保持待用。
(2)根据步骤(1)中制备的胶结料的重量，按照胶结料、集料和金属纤维的重量配比，将集料和金属纤维在搅拌机内进行搅拌混合，再注入步骤(1)制备的温度在60-80℃的胶结料，搅拌均匀，搅拌时间控制在1-3分钟，制成破损路面快速修复材料。
施工的具体过程如下所述：
(1)清理破损路面，将破损部分的外沿向外扩10-20厘米。
(2)按照原路基要求清理、填充并压实基坑的基础；
(3)计算需要填充的基坑体积，得到所需要的修复材料的重量；
(4)采用热风对基坑的表面进行整理，一是吹去基坑表面残存的浮渣，二是烘干基坑表面的水分；
(5)将制备的修复材料注入基坑中，并震动整平压实；
(6)对修复的路面以热风方式加热，温度控制在80-120℃，使修复材料快速固化。
实施例2
本实施例的破损路面快速修复材料中胶结料、集料和金属纤维的重量比为1.5：7:1.5。胶结料中环氧树脂占总重量的94％，固化剂占总重量的4％；促进剂占总重量的2％，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为潜伏变性胺类固化剂，促进剂为叔胺。集料是粒径为1mm-10mm的砂石。
本实施例破损路面快速修复材料的制备方法，与实施例1不同的是步骤(1)中是在80-100℃进行搅拌。
施工过程与实施例1不同的是步骤(4)和步骤(6)中是采用微波方式加热，步骤(6)中的温度控制在120-150℃。
实施例3
本实施例的破损路面快速修复材料中胶结料、集料和金属纤维的重量比为1：4:1。胶结料中环氧树脂占总重量的60％，固化剂占总重量的35％；促进剂占总重量的5％，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，固化剂为潜伏变性胺类固化剂，促进剂为叔胺盐。集料是粒径为10-20mm的砂石。
本实施例破损路面快速修复材料的制备方法，与实施例1不同的是步骤(1)中是在100-120℃进行搅拌。
施工过程与实施例1不同的是步骤(4)和步骤(6)中是采用热风和微波复合方式加热，步骤(6)中的温度控制在150-200℃。
Claims (8)
1.一种破损路面快速修复材料，其特征是：包括胶结料、集料和金属纤维；胶结料、集料和金属纤维的重量比为：1～2：6～8:1～2。
2.根据权利要求1所述的破损路面快速修复材料，其特征是：所述胶结料是环氧树脂、固化剂和促进剂的混合物，其中环氧树脂占总重量的49％-94％；固化剂占总重量的4％-50％；促进剂占总重量的1％-5％。
3.根据权利要求1所述的破损路面快速修复材料，其特征是：所述集料是粒径为0.1mm-20mm的砂石。
4.一种权利要求1所述破损路面快速修复材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)胶结料的制备：按重量百分比49％-94％、4％-50％和1％-5％分别称取环氧树脂、固化剂和促进剂，将三者混合在一起；放到搅拌机，在60-120℃进行搅拌，制成均匀液态胶结料；恒温保持待用；
(2)按照胶结料、集料和金属纤维1～2：6～8:1～2的重量配比，将集料和金属纤维在搅拌机内进行搅拌混合，再注入步骤(1)制备的温度在60-120℃的胶结料，搅拌均匀，制成破损路面快速修复材料。
5.根据权利要求4所述破损路面快速修复材料的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中加入胶结料后的搅拌时间控制在1-3分钟。
6.一种权利要求1所述破损路面快速修复材料的施工方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)清理破损路面；
(2)按照原路基要求清理、填充并压实基坑的基础；
(3)计算需要填充的基坑体积，得到所需要的修复材料的重量；
(4)采用风吹及加热的复合方式对基坑的表面进行整理，一是去除基坑表面残存的浮渣，二是清除基坑表面的水分；
(5)将权利要求4制备的修复材料注入基坑中，并震动整平压实；
(6)对修复的路面加热，温度控制在80-200℃，使修复材料快速固化。
7.一种权利要求6所述破损路面快速修复材料的施工方法，其特征是，所述步骤(1)中破损路面清理时将破损部分的外沿向外扩10-20厘米。
8.一种权利要求6所述破损路面快速修复材料的施工方法，其特征是，所述步骤(4)和(6)中加热的方式为热风加热、微波加热或者是热风和微波复合加热方式。
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