一種兼有良好彈性和抗磨性的道路修補(bǔ)材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種兼有良好彈性和抗磨性的道路修補(bǔ)材料及其應(yīng)用，尤其涉及抗 磨、彈性好的道路修補(bǔ)材料及其應(yīng)用。 技術(shù)背景
[0002] 近幾十年以來，國內(nèi)水泥混凝土路面事業(yè)發(fā)展迅猛，至2013年我國水泥混凝土路 面里程長度達(dá)120萬公里，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的快速發(fā)展，道路的交通量也在迅速增長，對 水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量的要求也隨之要求更高。水泥混凝土路面具有瀝青路面無可比 擬的優(yōu)點，強(qiáng)度高、剛度大、承載力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、耐久性好等優(yōu)點。但是，面對日益增長的道 路壓力，許多道路因為不堪重負(fù)而損壞，但是也存在維修復(fù)雜、普通水泥混凝土修補(bǔ)凝結(jié)時 間長、修補(bǔ)后期新舊混凝土粘附性差等缺點，同時水泥混凝土路面維修后不能立即開放交 通，需要長時間的養(yǎng)護(hù)，一般鋪筑完后需要養(yǎng)護(hù)14-28天才能開放交通，這對重交通地區(qū)是 十分棘手的問題。
[0003] 具體地，混凝土道路路面因各種因素造成經(jīng)常出現(xiàn)坑槽、坑洞、崩邊等破損性缺 陷，若不及時修補(bǔ)，將危及行車和營運(yùn)安全。
[0004]CN1970491A公開了一種瀝青路面半剛性基層的快速修復(fù)水泥基材料，涉及一種快 凝快硬水泥基材料的組成，其組分和含量為：快凝快硬水泥：砂子：石子：減水劑：纖維： 特種添加劑：水=15-85% :0-65% :0-50% :0-0? 1% :0-2% :0-5% :5-25%重量百分比， 該材料各組分的總量為100%wt。
[0005]CN101121812A公開了一種環(huán)氧樹脂基快速修補(bǔ)材料及其制備方法，所述環(huán)氧樹脂 基快速修補(bǔ)材料由砂子、滑石粉、環(huán)氧樹脂、聚酰胺和稀釋劑制成，其制備方法包括：將環(huán)氧 樹脂與稀釋劑混合均勻，加入聚酰胺攪拌均勻成環(huán)氧漿液；把砂子與滑石粉混合均勻；將 環(huán)氧漿液與砂和滑石粉混合物攪拌均勻記得。
[0006]CN101230244A公開了一種自滲型混凝土裂縫修補(bǔ)膠及其制備方法，特征是按各成 分在各自組分中所占質(zhì)量比將10-50%的乙烯基聚氨酯和10-60%的乙烯基單體、10-60% 的不飽和環(huán)氧樹脂、0. 1-10 %的促進(jìn)劑和0. 01-1 %的阻聚劑混合攪拌均勻后出料，即得主 組分A;將60-90%的增塑劑和1-35%的硅烷偶聯(lián)劑和1-5%的引發(fā)劑混合攪拌均勻后出 料，即得副組分B;使用前將主組分A和副組分B分別包裝，使用時根據(jù)需要按配比將主組 分A與副組分B混合在一起。
[0007]CN101008172A公開了一種再生型道路冷補(bǔ)料，包括以下重量百分含量的組分：銑 刨料：56-87%、冷補(bǔ)添加劑：0. 08% -0. 34%、柴油：0. 87% -1.6%、其余為新石料。該再生 型道路冷補(bǔ)料是采用高速公路路面銑刨廢料、添加少量的新石料、道補(bǔ)液、柴油及高分子激 活改性添加劑按一定配比加溫拌和而成。
[0008]CN1810885A公開了一種冷補(bǔ)瀝青添加劑，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚 物，樹脂，溶劑，礦物油，苯乙烯，柴油，瀝青。
[0009]CN1667045A公開了一種顆粒狀的修補(bǔ)用瀝青，其是由顆粒狀攙料和包裹該攙料的 包覆材料組成的，其中包覆材料是由瀝青、粘結(jié)性樹脂以及溶解該瀝青和粘結(jié)性樹脂的溶 劑組成，在鋪設(shè)加壓時，粘結(jié)粘結(jié)性樹脂，構(gòu)成所希望的形狀，并提供一種通過利用粘結(jié)性 樹脂的粘結(jié)力，可以有效安全地修補(bǔ)需要修補(bǔ)的場所的修補(bǔ)用瀝青和使用修補(bǔ)用瀝青的修 補(bǔ)方法。
[0010] "淺談稀漿封層車轍修補(bǔ)技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用"，李永霞等，道路工程，2012年 第7期，105-107頁公開了稀漿封層車轍修補(bǔ)技術(shù)，其中所述稀漿封層混合料原材料包括乳 化瀝青、礦料、水、外加劑和填料。
[0011] US2009052984A1公開了 一種利用高溫原地回收方法重新鋪設(shè)鋪砌表面的瀝青混 合物的方法，該方法包括：由所述鋪砌表面提供顆粒尺寸已減小的鋪路材料樣品；向所述 回收的鋪路材料樣品中添加瀝青材料；將所述樣品和所述瀝青材料混合從而形成混合物； 壓實所述混合物從而形成至少一種測試試樣，所述試樣具有的空氣空隙在所述鋪砌表面的 空氣空隙的約3%以下；檢測所述至少一種試樣的流變性能；并且基于所述至少一種試樣 的所述流變性能來選擇用于所述高溫就地回收方法的瀝青材料成分。
[0012] 然而，在上述道路修補(bǔ)材料中，通常難以同時兼顧強(qiáng)度和抗龜裂性，通常為了獲得 高強(qiáng)度，需要使修補(bǔ)區(qū)域具有高的硬度，結(jié)果導(dǎo)致龜裂，因此如何開發(fā)一種能夠同時兼顧強(qiáng) 度和抗龜裂性的道路修補(bǔ)材料變得尤為需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明人經(jīng)過深入研 宄和大量實驗，提出了如下技術(shù)方案：
[0014] 在一方面，提供了一種道路修補(bǔ)材料，其包含尾礦、水泥、改性膠和橡膠顆粒，其 中基于該道路修補(bǔ)材料的總重量計，尾礦的含量為30-60%，優(yōu)選40-50%，水泥的含量 為20-40 %，優(yōu)選20-50 %，改性膠的含量為5-30 %，優(yōu)選10-20 %，橡膠顆粒的含量為 0? 5-10%，優(yōu)選 1-5%。
[0015] 所述水泥可以為硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥和高鋁水泥中的一種 或多種的組合，優(yōu)選為兩種以上的組合。
[0016] 最優(yōu)選地，所述水泥為硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥以1:3-3:1重量比的混合物。 研宄發(fā)現(xiàn)，通過將二者以該特定的比例進(jìn)行混合，能夠使二者形成有效的二元體系，其中硅 酸鹽水泥硬化漿體后期體積變形較大，易收縮開裂，而硫鋁酸鹽水泥具有旱強(qiáng)、高強(qiáng)、抗硫 酸鹽腐蝕、抗鹽分腐蝕等特點，但是在使用期間會因其晶型轉(zhuǎn)變引發(fā)結(jié)構(gòu)變化，使晶體間結(jié) 合力降低，導(dǎo)致強(qiáng)度倒縮，二者結(jié)合使用恰好可以充分發(fā)揮硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥各 自的優(yōu)點，抑制各自的缺點，使二者不僅能在性能（尤其是強(qiáng)度）方面取長補(bǔ)短，而且工藝 過程簡便容易。這樣的效果是本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員所難以預(yù)料到的。
[0017] 所述硅酸鹽水泥優(yōu)選為改性硅酸鹽水泥，其可以通過如下方法進(jìn)行改性：將市售 硅酸鹽水泥熟料與市售磷鋁酸鹽水泥熟料按照10:1-5:1的重量比進(jìn)行混合，混合均勻后 再加入以所述硅酸鹽水泥孰料重量計1-8 %的氯化鈣，進(jìn)行混磨，然后篩分，過200目篩，獲 得細(xì)料，即制得改性硅酸鹽水泥。
[0018] 經(jīng)過深入研宄，出乎意料地發(fā)現(xiàn)，在該改性硅酸鹽水泥中，通過對水化放熱速率和 水化放熱量進(jìn)行分析，并結(jié)合XRD進(jìn)行分析，結(jié)果表明，磷鋁酸鹽熟料的摻入可以加快硅酸 鹽水泥的水化速率，這是由于磷鋁酸鹽熟料自身水化較快，磷鋁酸鹽熟料的水化吸收了水 化漿體中的or，正因為如此，使水化體系的原有的水化平衡被打破，導(dǎo)致c3s、c2s的水化加 速。
[0019] 優(yōu)選地，所述尾礦為稀土尾礦。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述尾礦為改性的稀土尾礦，其改 性方法包括：將稀土尾礦與鉛鋅礦、螢石和鎂土混合，然后球磨2-5小時，其中基于稀土尾 礦的重量計，鉛鋅礦的重量比例為1. 0-2. 5%，螢石的重量比例為0. 5-1. 5%，鎂土的重量 比例為0. 1-0. 5%。通過本發(fā)明的所述處理方法，使稀土尾礦中的f-CaO含量進(jìn)一步降低， 促進(jìn)C3S的形成，減少了熟料游離氧化鈣的析出，從而有利于道路修補(bǔ)材料的強(qiáng)度性能和 水化性能。本發(fā)明的這種稀土尾礦處理方法在現(xiàn)有技術(shù)中鮮有報導(dǎo)，不是本領(lǐng)域的公知常 識。
[0020] 所述改性膠可以為常規(guī)改性膠。然而，為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述改性膠優(yōu)選為聚 氨酯、環(huán)氧樹脂或其組合經(jīng)過改性得到的改性膠，其通過摻混5-10重量％ (基于改性膠的 總重量計）的納米二氧化硅進(jìn)行改性。
[0021] 所述橡膠顆粒可以來自廢舊輪胎。橡膠顆粒的粒徑可以為50-500ym。最優(yōu)選地， 所述橡膠顆粒為改性橡膠顆粒，其通過在橡膠顆粒中摻入基于橡膠顆?？傊亓?-10%的環(huán) 氧樹脂和〇. 1-0. 5%的聚醚多元醇縮水甘油醚而制得。所述環(huán)氧樹脂優(yōu)選為E型環(huán)氧樹脂。 所述環(huán)氧樹脂的加入可以增加橡膠顆粒與修補(bǔ)料中其它物質(zhì)的膠結(jié)性，同時聚醚多元醇縮 水甘油醚由于分子內(nèi)含柔性鏈段、醚鍵和環(huán)氧基，是種環(huán)氧樹脂的良好增韌劑，并且能起到 一定的稀釋效果。其三者通過所述協(xié)同作用，能夠提高道路經(jīng)所述修補(bǔ)材料修補(bǔ)后修補(bǔ)區(qū) 域的抗磨性和彈性。
[0022] 為了進(jìn)一步增強(qiáng)道路修補(bǔ)材料的強(qiáng)度，上述道路修補(bǔ)材料優(yōu)選還包含基于該道路 修補(bǔ)材料總重量計〇.l-o. 5%的增強(qiáng)纖維。
[0023] 所述其它增強(qiáng)纖維優(yōu)選為玻璃纖維。該玻璃纖維可以由E玻璃