一种预制浇注式沥青修补材料制备方法与流程

本发明涉及路桥铺装技术领域，尤其涉及一种预制浇注式沥青修补材料的制备方法。

背景技术：

钢桥面铺装的养护及新建均存在较多技术问题难以解决。目前有针对性的养护手段和养护材料大多处在理论研究阶段，尤其是浇注式沥青铺装，由于其施工工艺复杂，需要使用特殊设备，因此养护难度较大。对于浇注式沥青铺装坑槽的修补，由于现场拌合需要专用设备，因此成本高、操作难度大、工期长，很难在实际工程中推广应用。

采用传统浇注式沥青混合料进行坑槽修补，在高温重载条件下，钢桥面铺装表面极端高温甚至达到70℃以上，运营不久即出现车辙、推移等问题；对于行业内的工程师，若能降低相应的钢桥面铺装表面温度将对提高其性能有非常重要的意义。

鉴于此，本发明提供一种预制浇注式沥青修补材料制备方法，用于解决现有铺装存在的上述问题，旨在提供一种缩短现场养护施工时间、延长使用周期的预制浇注式沥青修补材料制备方法。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种预制浇注式沥青修补材料制备方法，使修补材料的性能稳定，且具有较高的粘结强度、较优的水稳性能和抗疲劳开裂性能，从而解决钢桥面铺装表面极端高温甚至达到70℃以上，运营不久即出现车辙、推移的问题，该制备方法简单、环保，具有产业价值。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种预制浇注式沥青修补材料制备方法，包括如下操作步骤，

1）制备富油型浇注式沥青混合料，将混合料灌注到模具中预制成型不同尺寸的预制浇注试块；

2）在施工现场确定需要修补的坑槽范围，划定边界，清除已确定范围内的破损混凝土，在干燥整洁的基面涂布热塑性树脂防水粘结层；

3）将预制浇注试块加热重熔至可塑状态，同时将原铺装坑槽边界进行热熔；将重熔后的预制浇注试块回填到坑槽内，拍打至表面平整，密实；

4）在3）中回填至坑槽内的预制浇注试块上表面撒布一层热辐射-抗老化纳米复合材料；

5）在撒布热辐射-抗老化纳米复合材料的表面压入大颗粒单粒径玄武岩碎石，待冷却后开放通车。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，富油型浇注式沥青混合料由浇注式沥青胶结料和矿料混合制备，浇注式沥青胶结料采用30#硬质直溜沥青与湖沥青掺配而成，按质量份数计算，其中30#硬质直溜沥青占65~75份、湖沥青占25~35份；所用矿料为玄武岩集料和石灰岩矿粉的混合物，各组分按质量分数计算，5~10mm集料占25~35份、3~5mm集料占5~10份、1~3mm集料占30~40份、0.075~1mm矿粉占20~30份；浇注式沥青胶结料与矿料质量比为15~20:100。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，按照重量分数计算，富油型浇注式沥青混合料还包含10~20份多巴。多巴是软体动物贝壳分泌物中提取出的化合物，化学名称为氨基酸二羟苯丙氨酸，能够与沥青等有机分子发生接枝反应，并牢牢吸附在矿石粉表面，提高了预制浇注试块的抗拉伸性能，有效解决了极端高温甚至达到70℃以上出现车辙、推移的问题。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，按照重量份数计算，所述热塑性树脂防水粘结层热塑性树脂防水粘结层是由45~55份双酚a型或双酚f型中任意一种与45~55份聚酰胺或改性胺中任意一种反应得到的固化物。在170℃条件下可以重熔至可塑状态，实现与浇注式沥青混合料的完好粘结。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，热辐射-抗老化纳米复合材料由40~50份纳米级远红外热辐射无机粉体、20~30份纳米级紫外线屏蔽粉体材料和20~30份硅藻土多孔载体填料复合而成。热辐射-抗老化纳米复合材料可使浇注式铺装层温度降低5~10℃；并可吸收250～380nm的紫外光，紫外线屏蔽率达到95%以上，大幅延缓浇注式老化。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，玄武岩碎石的粒径为4.75~9.5mm、9.5~13.2mm或13.2~19mm。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，在4）中，在预制浇注试块上表面撒布热辐射-抗老化纳米复合材料时，预制浇注试块表面温度≥160℃。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，纳米级远红外热辐射无机粉体是云母粉、高岭土或滑石粉中的任意一种或几种的混合物。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，纳米级紫外线屏蔽粉体材料是钛白粉、陶土粉或氧化锌中的任意一种或几种的混合物。

进一步的，预制浇注式沥青修补材料制备方法，纳米级紫外线屏蔽粉体材料还包括au/tio2，ag/tio2或pt/tio2中任意一种或几种的混合物。贵金属与二氧化钛的复合材料与预制浇注试块中的多巴能够形成金属络合物，提高热辐射-抗老化纳米复合材料与预制浇注试块之间的粘结力，进一步改善了高温重载条件下，钢桥面铺装表面极端高温甚至达到70℃以上，运营不久即出现车辙、推移的问题。另外，贵金属与二氧化钛的复合材料对道路沥青中释放出的有害气体能够起到光催化的作用，具有环保的应用价值。

作为优选方案，预制浇注式沥青修补材料用于钢桥面铺装、轨道铺装及沥青路面的修补。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种路桥浇注式铺装养护用预制浇注式沥青修补材料的制备方法，包括富油型浇注式沥青混合料制备、后场预制成型标准试块、常温脱模存储、现场微波加热重熔、热塑性树脂防水粘结层涂布、原铺装坑槽回填修补和接缝热熔拼接、撒布热辐射-抗老化纳米复合材料、以及压入高强碎石等环节。本发明技术采用浇注式沥青混合后场预制——现场加热重熔技术，实现现场快速养护、快速开放交通，且无需大型拌合施工设备，大幅提高国内大交通流下的路面铺装养护便捷性；同时在浇注式铺装表面压入大颗粒高强碎石，并撒布热辐射-抗老化复合材料，降低浇注式铺装层温度5~10℃，综合提高铺装高温承载能力和抗老化性能，提高路桥浇注式铺装运营管养服务品质。本发明可用于钢桥面铺装、轨道铺装、沥青路面等路桥工程领域。

附图说明

图1为球形不锈钢模具预制浇注式试块示意图；

图2为浇注式试块脱模常温存储示意图；

图3为试块现场微波加热重熔示意图；

图4为预制浇注式坑槽修补结构图；

图中标记含义：1.钢板，2.热塑性树脂防水粘结层，3.预制浇筑式试块，4.接缝热熔拼接，5.撒布热辐射-抗老化纳米复合材料，6.高强碎石。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征、优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例。

本发明中相关市售材料来源如下：

多巴：成都彼样生物科技有限公司。

实施例1

如图4所示，预制浇注式坑槽修补结构，从下至上依次包括：钢板1，热塑性树脂防水粘结层2，预制浇筑式试块3，接缝热熔拼接4，撒布热辐射-抗老化纳米复合材料5，高强碎石6。

其制备方法如下：

步骤1.采用专用搅拌机df-8拌合富油型浇注式沥青混合料70min；然后将混合料灌注到球型不锈钢模具中，预制成型浇注式试块；冷却后常温脱模、存储到密封储存箱中，如图2所示。

其中，按质量份数计算，富油型浇注式沥青混合料采用ga-10级配，油石比为15%；浇注式胶结料由65份30#硬质直溜沥青与35份湖沥青掺配而成；所用矿料为玄武岩集料和石灰岩矿粉，2#集料（5~10mm）占32份、3#集料（3~5mm）占8份、4#集料（1~3mm）占35份、5#矿粉（0.075~1mm）占25份。

其中，浇注式试块采用直径为10cm和20cm的两种球形不锈钢模具预制成型，两种尺寸的试块各批量成型100枚，冷却至室温25℃后，恒温25℃密封保存在专用存储箱中。

步骤2.现场确定钢桥面浇注式沥青混凝土铺装坑槽修补范围，应覆盖坑槽周围的裂缝，本着“圆洞方补”的原则划定边界，采用切割机、风镐和簪子等工具清除已确定范围内破损混凝土，并对钢板进行人工打砂，清洁度为st3.0；并涂布热塑性树脂防水粘结层材料，涂布量为0.4kg/m²。

步骤3.根据坑槽大小，确定所需混合料质量，选择相应尺寸的浇注式试块，现场采用移动式微波加热设备对预制浇注试块进行重熔至可塑状态，加热温度为240℃，如图3所示；同时采用电弧加热方式对原铺装坑槽边界进行热熔至可塑状态；立即将重熔后的浇注式沥青混合料回填到坑槽内，人工拍打，保证铺装平整、密实，且接缝粘结挤密、不渗水。

步骤4.在浇注式试块回填整平且未完全冷却前（表面温度≥160℃），立即撒布一层热辐射-抗老化复合粉体材料，撒布量为满布；

步骤5.同时立即在浇注式表面压入粒径为4.75~9.5mm的高强玄武岩碎石，撒布量为满布的60%；如图4所示，待浇注式混凝土冷却后即可开放交通。

实施例2

如图4所示，预制浇注式坑槽修补结构，从下至上依次包括：钢板1，热塑性树脂防水粘结层2，预制浇筑式试块3，接缝热熔拼接4，撒布热辐射-抗老化纳米复合材料5，高强碎石6。

其制备方法如下：

步骤1.采用专用搅拌机df-8拌合富油型浇注式沥青混合料70min；然后将混合料灌注到球型不锈钢模具中，预制成型浇注式试块；冷却后常温脱模、存储到密封储存箱中。

其中，按质量份数计算，富油型浇注式沥青混合料采用ga-10级配，油石比为20%；浇注式胶结料由75份30#硬质直溜沥青与25份湖沥青掺配而成；所用矿料为玄武岩集料和石灰岩矿粉，2#集料（5~10mm）占34份、3#集料（3~5mm）占7份、4#集料（1~3mm）占35份、5#矿粉（0.075~1mm）占24份，多巴占15份。

其中，浇注式试块采用直径为5cm、15cm和25cm的三种球形不锈钢模具预制成型，三种尺寸的试块各批量成型80枚，冷却至室温25℃后，恒温25℃密封保存在专用存储箱中。

步骤2.现场确定浇注式沥青路面坑槽修补范围，应覆盖坑槽周围的裂缝，本着“圆洞方补”的原则划定边界，采用切割机、风镐和簪子等工具清除已确定范围内破损混凝土，并对基面进行清理，保持干燥整洁，并立即涂布热塑性树脂防水粘结层材料，涂布量为0.5kg/m²。

步骤3.根据坑槽大小，确定所需混合料质量，选择相应尺寸的浇注式试块，现场采用移动式微波加热设备对预制浇注试块进行重熔至可塑状态，加热温度为240℃；同时采用电弧加热方式对原铺装坑槽边界进行热熔至可塑状态；立即将重熔后的浇注式沥青混合料回填到坑槽内，人工拍打，保证铺装平整、密实，且接缝粘结挤密、不渗水。

步骤4.在浇注式试块回填整平且未完全冷却前（表面温度≥160℃），立即撒布一层热辐射-抗老化纳米复合材料，撒布量为满布。

步骤5.同时立即在浇注式表面压入粒径为13.2~19mm的高强玄武岩碎石，撒布量为满布的80%；待浇注式混凝土冷却后即可开放交通。

实施例3

如图4所示，预制浇注式坑槽修补结构，从下至上依次包括：钢板1，热塑性树脂防水粘结层2，预制浇筑式试块3，接缝热熔拼接4，撒布热辐射-抗老化纳米复合材料5，高强碎石6。

其制备方法如下：

步骤1.采用专用搅拌机df-8拌合富油型浇注式沥青混合料70min；然后将混合料灌注到球型不锈钢模具中，预制成型浇注式试块；冷却后常温脱模、存储到密封储存箱中。

其中，按质量份数计算，富油型浇注式沥青混合料采用ga-10级配，油石比为20%；浇注式胶结料由75份30#硬质直溜沥青与25份湖沥青掺配而成；所用矿料为玄武岩集料和石灰岩矿粉，2#集料（5~10mm）占34份、3#集料（3~5mm）占7份、4#集料（1~3mm）占35份、5#矿粉（0.075~1mm）占24份，多巴占15份。

其中，浇注式试块采用直径为5cm、15cm和25cm的三种球形不锈钢模具预制成型，三种尺寸的试块各批量成型80枚，冷却至室温25℃后，恒温25℃密封保存在专用存储箱中。

步骤2.现场确定浇注式沥青路面坑槽修补范围，应覆盖坑槽周围的裂缝，本着“圆洞方补”的原则划定边界，采用切割机、风镐和簪子等工具清除已确定范围内破损混凝土，并对基面进行清理，保持干燥整洁，并立即涂布热塑性树脂防水粘结层材料，涂布量为0.5kg/m²。

步骤3.根据坑槽大小，确定所需混合料质量，选择相应尺寸的浇注式试块，现场采用移动式微波加热设备对预制浇注试块进行重熔至可塑状态，加热温度为240℃；同时采用电弧加热方式对原铺装坑槽边界进行热熔至可塑状态；立即将重熔后的浇注式沥青混合料回填到坑槽内，人工拍打，保证铺装平整、密实，且接缝粘结挤密、不渗水。

步骤4.在浇注式试块回填整平且未完全冷却前（表面温度≥160℃），立即撒布一层热辐射-抗老化纳米复合材料，撒布量为满布。其中，热辐射-抗老化纳米复合材料包括如下组分，纳米级远红外热辐射无机粉体：云母粉20份和高岭土30份的混合物；纳米级紫外线屏蔽粉体材料：钛白粉10份、陶土粉10份和au/tio25份；硅藻土填料20份。

步骤5.同时立即在浇注式表面压入粒径为13.2~19mm的高强玄武岩碎石，撒布量为满布的80%；待浇注式混凝土冷却后即可开放交通。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。