一种兼有良好弹性和抗磨性的道路修补材料及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种兼有良好弹性和抗磨性的道路修补材料及其应用，尤其涉及抗 磨、弹性好的道路修补材料及其应用。 技术背景
[0002] 近几十年以来，国内水泥混凝土路面事业发展迅猛，至2013年我国水泥混凝土路 面里程长度达120万公里，随着我国经济实力的快速发展，道路的交通量也在迅速增长，对 水泥混凝土路面的结构质量的要求也随之要求更高。水泥混凝土路面具有沥青路面无可比 拟的优点，强度高、刚度大、承载力强、稳定性好、耐久性好等优点。但是，面对日益增长的道 路压力，许多道路因为不堪重负而损坏，但是也存在维修复杂、普通水泥混凝土修补凝结时 间长、修补后期新旧混凝土粘附性差等缺点，同时水泥混凝土路面维修后不能立即开放交 通，需要长时间的养护，一般铺筑完后需要养护14-28天才能开放交通，这对重交通地区是 十分棘手的问题。
[0003] 具体地，混凝土道路路面因各种因素造成经常出现坑槽、坑洞、崩边等破损性缺 陷，若不及时修补，将危及行车和营运安全。
[0004]CN1970491A公开了一种沥青路面半刚性基层的快速修复水泥基材料，涉及一种快 凝快硬水泥基材料的组成，其组分和含量为：快凝快硬水泥：砂子：石子：减水剂：纤维： 特种添加剂：水=15-85% :0-65% :0-50% :0-0? 1% :0-2% :0-5% :5-25%重量百分比， 该材料各组分的总量为100%wt。
[0005]CN101121812A公开了一种环氧树脂基快速修补材料及其制备方法，所述环氧树脂 基快速修补材料由砂子、滑石粉、环氧树脂、聚酰胺和稀释剂制成，其制备方法包括：将环氧 树脂与稀释剂混合均匀，加入聚酰胺搅拌均匀成环氧浆液；把砂子与滑石粉混合均匀；将 环氧浆液与砂和滑石粉混合物搅拌均匀记得。
[0006]CN101230244A公开了一种自渗型混凝土裂缝修补胶及其制备方法，特征是按各成 分在各自组分中所占质量比将10-50%的乙烯基聚氨酯和10-60%的乙烯基单体、10-60% 的不饱和环氧树脂、0. 1-10 %的促进剂和0. 01-1 %的阻聚剂混合搅拌均匀后出料，即得主 组分A;将60-90%的增塑剂和1-35%的硅烷偶联剂和1-5%的引发剂混合搅拌均匀后出 料，即得副组分B;使用前将主组分A和副组分B分别包装，使用时根据需要按配比将主组 分A与副组分B混合在一起。
[0007]CN101008172A公开了一种再生型道路冷补料，包括以下重量百分含量的组分：铣 刨料：56-87%、冷补添加剂：0. 08% -0. 34%、柴油：0. 87% -1.6%、其余为新石料。该再生 型道路冷补料是采用高速公路路面铣刨废料、添加少量的新石料、道补液、柴油及高分子激 活改性添加剂按一定配比加温拌和而成。
[0008]CN1810885A公开了一种冷补沥青添加剂，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚 物，树脂，溶剂，矿物油，苯乙烯，柴油，沥青。
[0009]CN1667045A公开了一种颗粒状的修补用沥青，其是由颗粒状搀料和包裹该搀料的 包覆材料组成的，其中包覆材料是由沥青、粘结性树脂以及溶解该沥青和粘结性树脂的溶 剂组成，在铺设加压时，粘结粘结性树脂，构成所希望的形状，并提供一种通过利用粘结性 树脂的粘结力，可以有效安全地修补需要修补的场所的修补用沥青和使用修补用沥青的修 补方法。
[0010] "浅谈稀浆封层车辙修补技术在高速公路中的应用"，李永霞等，道路工程，2012年 第7期，105-107页公开了稀浆封层车辙修补技术，其中所述稀浆封层混合料原材料包括乳 化沥青、矿料、水、外加剂和填料。
[0011] US2009052984A1公开了 一种利用高温原地回收方法重新铺设铺砌表面的沥青混 合物的方法，该方法包括：由所述铺砌表面提供颗粒尺寸已减小的铺路材料样品；向所述 回收的铺路材料样品中添加沥青材料；将所述样品和所述沥青材料混合从而形成混合物； 压实所述混合物从而形成至少一种测试试样，所述试样具有的空气空隙在所述铺砌表面的 空气空隙的约3%以下；检测所述至少一种试样的流变性能；并且基于所述至少一种试样 的所述流变性能来选择用于所述高温就地回收方法的沥青材料成分。
[0012] 然而，在上述道路修补材料中，通常难以同时兼顾强度和抗龟裂性，通常为了获得 高强度，需要使修补区域具有高的硬度，结果导致龟裂，因此如何开发一种能够同时兼顾强 度和抗龟裂性的道路修补材料变得尤为需要。
【发明内容】
[0013] 为解决现有技术中存在的上述问题，在现有技术的基础上，本发明人经过深入研 宄和大量实验，提出了如下技术方案：
[0014] 在一方面，提供了一种道路修补材料，其包含尾矿、水泥、改性胶和橡胶颗粒，其 中基于该道路修补材料的总重量计，尾矿的含量为30-60%，优选40-50%，水泥的含量 为20-40 %，优选20-50 %，改性胶的含量为5-30 %，优选10-20 %，橡胶颗粒的含量为 0? 5-10%，优选 1-5%。
[0015] 所述水泥可以为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和高铝水泥中的一种 或多种的组合，优选为两种以上的组合。
[0016] 最优选地，所述水泥为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥以1:3-3:1重量比的混合物。 研宄发现，通过将二者以该特定的比例进行混合，能够使二者形成有效的二元体系，其中硅 酸盐水泥硬化浆体后期体积变形较大，易收缩开裂，而硫铝酸盐水泥具有旱强、高强、抗硫 酸盐腐蚀、抗盐分腐蚀等特点，但是在使用期间会因其晶型转变引发结构变化，使晶体间结 合力降低，导致强度倒缩，二者结合使用恰好可以充分发挥硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥各 自的优点，抑制各自的缺点，使二者不仅能在性能（尤其是强度）方面取长补短，而且工艺 过程简便容易。这样的效果是本领域专业技术人员所难以预料到的。
[0017] 所述硅酸盐水泥优选为改性硅酸盐水泥，其可以通过如下方法进行改性：将市售 硅酸盐水泥熟料与市售磷铝酸盐水泥熟料按照10:1-5:1的重量比进行混合，混合均匀后 再加入以所述硅酸盐水泥孰料重量计1-8 %的氯化钙，进行混磨，然后筛分，过200目筛，获 得细料，即制得改性硅酸盐水泥。
[0018] 经过深入研宄，出乎意料地发现，在该改性硅酸盐水泥中，通过对水化放热速率和 水化放热量进行分析，并结合XRD进行分析，结果表明，磷铝酸盐熟料的掺入可以加快硅酸 盐水泥的水化速率，这是由于磷铝酸盐熟料自身水化较快，磷铝酸盐熟料的水化吸收了水 化浆体中的or，正因为如此，使水化体系的原有的水化平衡被打破，导致c3s、c2s的水化加 速。
[0019] 优选地，所述尾矿为稀土尾矿。进一步优选地，所述尾矿为改性的稀土尾矿，其改 性方法包括：将稀土尾矿与铅锌矿、萤石和镁土混合，然后球磨2-5小时，其中基于稀土尾 矿的重量计，铅锌矿的重量比例为1. 0-2. 5%，萤石的重量比例为0. 5-1. 5%，镁土的重量 比例为0. 1-0. 5%。通过本发明的所述处理方法，使稀土尾矿中的f-CaO含量进一步降低， 促进C3S的形成，减少了熟料游离氧化钙的析出，从而有利于道路修补材料的强度性能和 水化性能。本发明的这种稀土尾矿处理方法在现有技术中鲜有报导，不是本领域的公知常 识。
[0020] 所述改性胶可以为常规改性胶。然而，为实现本发明的目的，所述改性胶优选为聚 氨酯、环氧树脂或其组合经过改性得到的改性胶，其通过掺混5-10重量％ (基于改性胶的 总重量计）的纳米二氧化硅进行改性。
[0021] 所述橡胶颗粒可以来自废旧轮胎。橡胶颗粒的粒径可以为50-500ym。最优选地， 所述橡胶颗粒为改性橡胶颗粒，其通过在橡胶颗粒中掺入基于橡胶颗粒总重量5-10%的环 氧树脂和〇. 1-0. 5%的聚醚多元醇缩水甘油醚而制得。所述环氧树脂优选为E型环氧树脂。 所述环氧树脂的加入可以增加橡胶颗粒与修补料中其它物质的胶结性，同时聚醚多元醇缩 水甘油醚由于分子内含柔性链段、醚键和环氧基，是种环氧树脂的良好增韧剂，并且能起到 一定的稀释效果。其三者通过所述协同作用，能够提高道路经所述修补材料修补后修补区 域的抗磨性和弹性。
[0022] 为了进一步增强道路修补材料的强度，上述道路修补材料优选还包含基于该道路 修补材料总重量计〇.l-o. 5%的增强纤维。
[0023] 所述其它增强纤维优选为玻璃纤维。该玻璃纤维可以由E玻璃