本发明涉及道路领域，具体而言，涉及一种毫米级路面抗滑表层快速修复材料及路面抗滑快速修复方法。
背景技术：
在使用过程中，各等级公路和市政道路路面受到车辆荷载、气候环境等因素长时间的作用下，路表抗滑性能逐年衰退。一些质量较差的道路，在路面并无其他严重病害的情况下，在3-4年内路表抗滑性能已不能满足使用要求，给人们的生命财产造成了重大的安全风险。
在这种情况下，为了更好地保证路面的使用功能，有效保障行车安全，公路管理部门或运营商会及时的进行养护维修，修复路面的抗滑功能。为了尽量减小道路的路面抗滑性能的衰退，在公路路面投入使用时或者使用时间较短时，会进行抗滑功能的养护，以有效延缓路表抗滑功能的急速衰减，其属于预防性养护的范畴。
目前，市场上采用的沥青路面和水泥路面抗滑性能修复或预防性养护的方法主要有薄层罩面和表面封层两大类。其中，薄层罩面技术通常用于原有路面存在结构破坏或者功能型病害较为严重的情况。薄层罩面技术往往需先修复路面结构型病害，再处治功能型病害，在此基础上为延长路面使用寿命而加铺薄层罩面。表面封层通常用在路面无结构性病害，并且功能性病害不严重的情况，主要包括稀浆封层、微表处、碎石封层以及雾封层等。但是，现有的修复材料和技术对路面的抗滑功能修复针对性不强，尤其是对抗滑功能衰退较快的一些特殊路段，现有修复材料和技术的修复速度慢、成本较高，难以满足短周期的多次反复快速修复的要求。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种毫米级路面抗滑表层快速修复材料，以提高对路面的抗滑性能的修复，提高修复质量。
本发明的第二目的在于提供一种路面抗滑快速修复方法，以实现对路面抗滑性能的快速高效修复。
本发明是这样实现的：
一种毫米级路面抗滑表层快速修复材料，包括：按重量份计的以下组分：胶结料6～10份；耐磨集料7～9份，胶结料中含有70wt％～85wt％的水性聚氨酯乳液。
一种路面抗滑表层快速修复方法，包括以下步骤：
将所述耐磨集料、所述胶结料同步转移至待修复路面，形成抗滑表层。
上述方案的有益效果：
本发明提出毫米级路面抗滑表层快速修复材料包括胶结料6～10份和耐磨集料7～9份，其中，胶结料中含有70wt％～85wt％的水性聚氨酯乳液，因此具有粘结力强、防水、防紫外线等优点，且适用于各种水泥、沥青等路面的抗滑修复，且将耐磨集料、胶结料同步转移喷洒至待修复路面，能简单快速的形成毫米级超薄抗滑表层。利用该修复材料对路面进行抗滑修复可以实现以下效果：(1)路面抗滑性能恢复效果好。经过修复的道路，其路表宏观和微观构造大幅度提升。(2)本发明提供的修复材料与原有路面之间的粘结力强，可有效防止修复材料的脱落，使路面具有长时间的抗滑性能。(3)路面的防水、抗紫外线性能提高，可以有效抑制原路面的老化与松散等问题。(4)部分修复材料可渗透进入原路面层，从而对原路面起到加固作用。(5)快速恢复交通，通过采用本发明提供的修复材料以及施工方法可以实现在施工后2～3小时后可恢复交通，因而，对交通影响小。(6)采用本发明提供的修复材料以及施工方法可以使抗滑表层的厚度降低至1-2mm，从而减少了原材料的使用量、缩短了施工工期，并且可以保持路面更好的平整度，防止路面的变形。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本发明实施例的一种路面抗滑表层修复材料及路面抗滑修复方法进行具体说明：
一种路面抗滑表层修复材料，包括按重量份计的以下组分：胶结料6～10份；耐磨集料7～9份。其中，胶结料中含有70wt％～85wt％的水性聚氨酯乳液。
水性聚氨酯乳液是以水作为分散介质的聚氨酯体系。水性聚氨酯乳液以水为溶剂，因而具有无污染、安全可靠、环境相容性好、附着力好等优点。另外，水性聚氨酯乳液柔韧而有弹性、抗磨，具有优良的机械性能。
为了提高于原路面形成的抗滑表层的强度或其他性能，改善对路面的修复效果，胶结料中还可以添加填料。填料可以有效地填补耐磨集料中的空隙，形成更加致密的微观结构，通过水溶性聚氨酯乳液的粘结作用，使固化后的材料强度更高、韧性更好。
填料的添加量可以根据具体的路面强度要求进行选择性添加，水性聚氨酯乳液与填料的重量比可以是5:1～2，例如，水性聚氨酯乳液10千克，填料2-4千克。优选地，填料选用无机填料，例如可以是炭黑、色粉、矿粉等等。矿粉可以采用亲水系数<1的矿粉，即碱性矿粉。其中，炭黑、色粉也可以作为无机颜料以改善修复后的路面的颜色。当胶结料中含有填料时，胶结料可采用如下方法制作而成：将填料(优选为无机填料)加入到水性聚氨酯乳液中，一边加入一边搅拌，全部添加完毕后，再持续搅拌5-10min至均匀混合。
耐磨集料主要起骨架作用，在水性聚氨酯乳液固化的过程中，耐磨集料可以减小材料固化过程中收缩或者膨胀所引起的体积变化，从而防止固化形成的路面抗滑表层发生开裂或者与原路面剥落的情况发生。另外，耐磨集料还可以作为胶结料的填充组分。
耐磨集料可以是天然材料，如碎石、卵石、浮石、天然砂等。耐磨集料也可以是人造材料，如煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等。耐磨集料的颗粒密度、粒径可以根据具体的路面抗滑要求进行选择。优选采用耐磨性能好、粒径小于4.75毫米者为耐磨的细集料。本发明中，细耐磨集料优选为金刚砂、棕钢玉砂、玄武岩砂以及石英砂中的至少一种。
本发明中将水性聚氨酯乳液和耐磨集料同步地转移至待修复的路面，待其固化后在原路面上形成表面粗糙且与原路面牢固粘结的抗滑表层。由于采用水性聚氨酯乳液与耐磨集料可以很好地结合，并且更易于渗透到原有路面从而形成稳定的粘结，从而可以实现对原路面长期的修复效果。耐磨集料和水性聚氨酯之间结合牢固，可以避免修复后的路面受到长时间的碾压而破碎、开裂。在水性聚氨酯乳液固化的过程中，随着水分从体系中流失，可使耐磨集料暴露从而形成粗糙的表面，产生较好的抗滑效果。
本发明还提供了一种路面抗滑表层修复方法，包括以下步骤：
将耐磨集料、含有70wt％～85wt％的水溶性聚氨酯乳液的胶结料同步转移至待修复路面，以形成毫米级抗滑表层。按重量份计，耐磨集料的用量为7～9份，胶结料的用量为6～10份。
本发明中，同步转移是指同时转移耐磨集料和胶结料，使耐磨集料和胶结料相互混合并附着于待修复路面。例如，通过利用同步喷洒车同时分别向路面喷洒耐磨集料和胶结料。耐磨集料和胶结料的喷洒量可根据具体的抗滑性能要求以及待修复路面的情况进行调整。
本发明中，耐磨集料每次的喷洒量优选为0.35-0.45kg/m2；胶结料每次的喷洒量优选为0.3-0.5kg/m2。耐磨集料、胶结料的同步转移的方法例如可以是利用同步喷洒车以行驶速度优选为5～7km/h的条件进行喷洒。在上述喷洒参数条件下，可以使得待修复路面上形成的抗滑表层的厚度的更薄，从而在保持原有路面性能的同时，还能够减少材料的使用，降低修复成本。较佳地，通过选择适当的喷洒参数可以将抗滑表层的厚度控制在1-2mm，同时还具有相对较好的抗滑性能。
根据路面的破损情况以及抗滑要求可以在待修复路面形成具有多层结构的抗滑表层。多层结构的抗滑表层的层数可以根据具体的设计要求进行选择，例如可以是1层、2层、3层等等。此时，将耐磨集料、胶结料经多次同步转移过程同步转移至待修复路面。例如，当抗滑表层为双层结构时：将耐磨集料、胶结料经两次同步转移过程同步转移至待修复路面，也即先将耐磨集料、胶结料经第一次同步转移过程同步转移至待修复路面，待其固化后形成一个固化层，再将耐磨集料、胶结料经第二次同步转移过程同步转移至上述固化层，待其固化后，从而形成具有双层叠放结构的抗滑表层。
由于修复材料的渗透和固化需要一定的时间，因此，当需要形成具有多层结构的抗滑表层时，可以通过如下方法施工：将耐磨集料、胶结料经多次同步转移过程同步转移至待修复路面，且每两次同步转移过程之间的间隔一段时间。通过使每两次同步转移过程之间的间隔一段时间，以使每一个固化层均具有较好的结构强度、同时与待修复路面或者其他的固化层产生较好的粘结作用。较佳地，每两次同步转移过程之间的间隔为2～3小时。
由于待修复路面的微观结构已受到破坏，各种力学、物理性能不稳定，直接在其表面利用材料进行修复可能会导致不能很好地利用修复材料的性能，同时也可能导致修复材料与待修复路面不能稳定地粘结，导致修复材料的破落情况发生。
此外，在将耐磨集料、胶结料同时转移至待修复路面，形成抗滑表层之前，还可包括：对待修复路面进行粗糙化预处理。通过粗糙花处理，使待修复路面表面的粗糙度增加，从而使得固化后的胶结料以及耐磨集料也能够形成相对更粗糙的表面形貌。此外，经过粗糙化处理，形成的抗滑表层更不易与待修复路面发生相对滑移等情况。
粗糙化处理的方式有多种，例如，对待修复路面进行铣刨或铣啄，通过铣刨、铣啄将待修复路面的变性、性能下降或者被破坏的表面部分清除。然后，清理铣刨或铣啄形成的路面废料使待修复路面具有粗糙表面。进一步地，还可以对路面用水进行冲洗以便将石块、沥青、水泥碎屑等杂物清除，使路面更加清洁以便于抗滑表层的附着。较佳地，通过水冲洗后，再进行干燥。
以下结合实施例对本发明的路面抗滑表层修复材料及修复方法作进一步的详细描述。
实施例一
一种路面抗滑表层修复材料包括以下组分:水溶性聚氨酯乳液100千克；炭黑20千克、10千克碱性矿粉、152千克金刚砂粉。其中，水溶性聚氨酯乳液与炭黑、碱性矿粉搅拌混合形成胶结料，金刚砂为耐磨集料。
利用上述制作的修复材料进行路面抗滑修复的方法如下：
(1)在原有旧沥青路面铣刨，使原有路表有一定的粗糙表面。铣刨完毕后清扫、干燥，保证路表洁净。
(2)抗滑修复材料喷洒。用喷洒车将胶结料与耐磨集料同步一次性喷洒至待修复路面。其中，按重量计，胶结料的喷洒量为0.3kg/m2，耐磨集料的喷撒量为0.35kg/m2；喷洒车以5km/h的速度匀速行驶。
(3)第一次喷洒完毕后，等待2-3小时，待全部固化后，以获得较好的粘结强度，再重复进行第二次喷洒。第二次喷洒的胶结料、耐磨集料的与第一喷洒的用量相同，喷洒车的速度也相同。第二喷洒完成后2～3小时，道路即达到可通行要求。本实施例中，抗滑表层具有双层结构，其厚度为2mm。
实施例二
一种路面抗滑表层修复材料包括以下组分:水溶性聚氨酯乳液100千克；色粉25千克、140千克玄武岩砂粉。其中，水溶性聚氨酯乳液与色粉搅拌混合形成胶结料，玄武岩砂粉为耐磨集料。
利用上述制作的修复材料进行路面抗滑修复的方法如下：
(1)在原有旧沥青路面铣刨，使原有路表具有一定的粗糙表面。铣刨完毕后清扫、干燥，保证路表洁净。
(2)抗滑修复材料喷洒。用喷洒车将胶结料与耐磨集料同步一次性喷洒至待修复路面。其中，按重量计，胶结料的喷洒量为0.4kg/m2，耐磨集料的喷撒量为0.4kg/m2；喷洒车以6km/h的速度匀速行驶。
(3)第一次喷洒完毕后，等待2.5小时，待全部固化，以获得较好的粘结强度，再重复进行第二次喷洒。第二次喷洒的胶结料、耐磨集料的与第一喷洒的用量相同，喷洒车的速度也相同。第二喷洒完成后2～3小时，道路即达到可通行要求。本实施例中，抗滑表层具有双层结构，其厚度为2mm。
实施例三
一种路面抗滑表层修复材料包括以下组分:水溶性聚氨酯乳液70千克；色粉25千克、炭黑5千克、60千克玄武岩砂粉、30石英砂粉。其中，水溶性聚氨酯乳液与色粉、炭黑搅拌混合形成胶结料，玄武岩砂和石英砂粉为耐磨集料。
利用上述制作的修复材料进行路面抗滑修复的方法如下：
(1)在原有旧沥青路面铣刨，使原有路表有一定的粗糙构造。铣刨完毕后清扫、干燥，保证路表洁净。
(2)抗滑修复材料喷洒。用喷洒车将胶结料与耐磨集料同步一次性喷洒至待修复路面。其中，按重量计，胶结料的喷洒量为0.5kg/m2，耐磨集料的喷撒量为0.45kg/m2；喷洒车以7km/h的速度匀速行驶。
(3)第一次喷洒完毕后，等待3小时，待固化，以获得较好的粘结强度，再重复进行第二次喷洒。第二次喷洒的胶结料、耐磨集料的与第一喷洒的用量相同，喷洒车的速度也相同。第二喷洒完成后2～3小时，道路即达到可通行要求。本实施例中，抗滑表层具有双层结构，其厚度为2mm。
实施例四
一种路面抗滑表层修复材料包括以下组分:水溶性聚氨酯乳液105千克；色粉15千克、炭黑5千克、45千克棕刚玉砂粉、39玄武岩砂粉。其中，水溶性聚氨酯乳液与色粉、炭黑搅拌混合形成胶结料；棕刚玉砂粉和玄武岩砂粉是耐磨集料。
利用上述制作的修复材料进行路面抗滑修复的方法如下：
(1)在原有旧沥青路面铣刨，使原有路表有一定的粗糙表面。铣刨完毕后清扫、干燥，保证路表洁净。(2)抗滑修复材料喷洒。用喷洒车将胶结料与耐磨集料同步一次性喷洒至待修复路面。其中，按重量计，胶结料的喷洒量为0.35kg/m2，耐磨集料的喷撒量为0.35kg/m2；喷洒车以5km/h的速度匀速行驶。喷洒完成后2～3小时，道路即达到可通行要求。本实施例中，抗滑表层具有单层结构，其厚度为1mm。
对比例1
对原有旧沥青路面铣刨，使原有路表具有一定的粗糙表面。铣刨完毕后清扫、干燥，保证路表洁净。将改性乳化沥青喷洒至路面，待其固化形成改性乳化沥青含砂雾封层。改性乳化沥青采用市售产品。
本发明实施例1提供的修复材料以及改性乳化沥青对路面的修复效果可参阅表1。
表1路面抗滑修复性能对比
由上述表1可知，本发明提供的抗滑修复材料的粘结强度，路表构造深度与摩擦系数均优于现有抗滑表层材料(改性乳化沥青含砂雾封层)，路面的摩擦系数增大、抗滑性能提高。
另外，利用上述抗滑修复材料通过本发明提供的修复方法可以实现路面的快速修复，修复作业完成后2～3小时后即可通车行驶，缩短了道路的修复周期，同时也降低了道路的修复成本。其次，由于本发明提供的修复材料具有较好的防水、抗老化性能，因而，修复后的路面的使用寿命提高，有利于减少道路的修复频次，降低维护难度。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。