绿色环保型聚合物乳液无机粉体与纳米材料复合改性乳化沥青裂缝修补料

摘要

一种绿色环保型聚合物乳液无机粉体与纳米材料复合改性乳化沥青裂缝修补料，主要用作高速公路与普通公路的裂缝或嵌缝以及建筑行业的裂缝修补充填补强灌浆材料；其重量份组成是：乳化沥青40－90份、无机粉体材料50－90份、纳米材料5－10份、聚合物乳液20－40份、水30－80份。本发明利用纳米粒子独特的表面效应，小尺寸效应和宏观量子隧道效应，在聚合物乳液协同作用下，使产品具有良好的界面结合力与抗老化性能，无机粉体材料的加入使材料具有优良的耐磨性、强度以及良好的防水效果等综合性能；它是环保型材料，应用它能使公路的养护周期增长，费用大大降低。该材料用于建筑行业不仅修补效果好，同时还能大大降低成本。

说明书

技术领域

本发明涉及主要用于公路以及建筑行业，尤其是应用于高速公路与普通公路的裂缝修补与嵌缝修补，以及建筑行业的裂缝修补工程所用的充填补强灌浆材料。

背景技术

随着经济的快速发展，公路车流量的迅速增加，尤其是重载车辆吨位的不断攀升，其对公路路面的磨耗及对路面基层的损害较以前大大加剧。在车载重力以及气候变化等因素的影响下造成了部分路段路面基层与表层沥青混合料(或混凝土板块)之间出现了严重脱空，从而导致表层沥青混合料(或混凝土板块)出现断裂、破损、破坏等现象。此外，雨水的侵蚀、镂空进一步加速了路面裂缝的形成；这些裂缝在雨水的不断渗透下加快了路基的损害，使基层甚至路基软化，导致路面承载能力进一步下降。在这种恶性循环状况下产生唧水、唧泥、错台、网裂，更加速路面的破坏，最终导致公路在使用年限内较早出现严重破坏，使公路维修养护周期缩短，从而增加了对已建公路的维护与养护费用。这种现象若不及时进行整治，必然会严重影响行车安全，进而严重影响国民经济的发展速度。因此，保持已建公路的良好路况便成为公路主管部门的迫切之需，尤其是对已建的高速公路、国道、省道、城市交通干线等，更是如此。此外，随着我国房地产业的迅猛发展，高楼大厦的修建呈现不断增长的发展态势，在已建成的楼房中都不同程度存在因地基不牢等原因而出现墙壁、屋顶开裂与漏水等现象。

现有技术中，已建公路、城市道路主干线以及屋顶(包括阳台、墙壁、室内地面)出现的裂缝所使用的材料(水泥、普通乳化沥青、热沥青、硅橡胶、环氧树脂等等)中存在的要么性能不足(如粘结性能差、强度偏高或偏低)、要么价格偏高以及施工工艺复杂等，采用传统的裂缝修补材料对公路裂缝或建筑物裂缝进行处理后出现的整体效果不佳、粘结性能差、使用寿命短等等缺陷所导致经常须要进行频繁更换的现象。因此，迫切需要开发低成本、防水与粘结效果好、强度适中的新材料来投放市场。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，研制一种绿色环保型聚合物乳液无机粉体与纳米材料复合改性乳化沥青裂缝修补料，为综合性能优良的新型裂缝修补材料，其具有优良的耐磨性、强度适中、粘结性能好、抗老化性与耐候性优良、使用寿命长、渗透性好、防水效果佳、价格低廉、以及施工工艺简单等特点；该裂缝修补材料通过改变其中的配比，既可满足刚性路面(水泥路面)的裂缝的修补，还可满足沥青路面裂缝的修补以及建筑物裂缝的修补要求。

本发明的技术方案是，所述绿色环保型聚合物乳液无机粉体与纳米材料复合改性乳化沥青裂缝修补料的重量份组成是：

乳化沥青        40-90份；

无机粉体材料    50-90份；

纳米材料        1-10份；

聚合物乳液      20-40份；

水              30-80份。

以下对本发明做出进一步说明。

本发明中，所述的乳化沥青可采用目前市场上现有的技术产品，可以是普通乳化沥青和改性乳化沥青中的任一种或一种以上以任意比例组成的混合物，其固含量在30％-70％范围；无机粉体材料为水泥或矿粉、粉煤灰、膨润土、硅藻土、石英砂、重质碳酸钙中的任意一种或一种以上以任意比例组成的混合物；纳米材料为尺寸小于100纳米的纳米二氧化硅(nano-SiO₂)或纳米二氧化钛(nano-TiO₂)、纳米氧化锌(nano-ZnO)、纳米三氧化二铝(nano-Al₂O₃)、纳米膨润土中的任意一种或一种以上以任意比例组成的混合物；聚合物乳液为目前市场上现有的产品，如聚醋酸乙烯乳液或丙烯酸酯乳液、丁苯乳液、丙苯乳液中的任意一种或一种以上以任意比例组成的混合物。

本发明修补料的制备可采用如图1所示的工艺过程，其中，每一次混合过程中，搅拌时间均为4-8分钟。

本发明修补料的使用方法：按常规方法使用即可。

本发明的研制者经过深入理论研究和反复试验、选优，获得所述技术方案。它采用了聚合物乳液、无机粉体材料与纳米材料三元或三元以上复合改性乳化沥青技术，利用纳米独特的表面效应、小尺寸效应、界面效应和宏观量子隧道效应所产生的抗渗性、膨胀性、吸附性以及抗紫外线辐射性能等等，其与聚合物一起复合改性的乳化沥青裂缝修补料，由于纳米颗粒丰富的表面性能使各相间具有很强的相互作用，与聚合物乳液一道共同使乳化沥青裂缝修补料与裂缝的界面之间产生较为理想的粘结，提高其与裂缝界面的粘结强度，使修补料与原路面之间融为一体，从而起到共同承受外力的作用，达到最佳的修补效果。无机粉体材料的加入，一方面起到了降低材料成本的作用，另一方面起到增加材料的强度、大大降低了材料因固化过程产生的收缩作用，使修补后的裂缝具有表面平整、外观整洁；此外，还起到提高修补料的耐磨性、高温稳定性、密实性的作用，因而具有优良的防水效果。聚合物乳液由于与粉体材料具有较好的相容性，同时也与乳化沥青具有某种结构上的相似性，因此，其在体系中除了具有提高修补料的粘结性能外，还起到了使在材料制备过程中不发生相分离的作用，提高材料在使用过程中的各组分之间的相容性与分散的均匀性，进而达到了提高材料整体性能的目的。采用本发明材料修补的裂缝质量好，延长了公路的使用寿命，大大降低公路维修与养护的成本。

本发明的修补料经长沙理工大学公路工程试验检测中心检验24小时后的抗折强度已达到2.6MPa。该产品已在“长永高速”1136+200路段进行了大量的现场试验，并取得了预期的效果(参见图2)。针对现场试验过程中存在收缩率稍大的实际情况，通过改变材料的配比，收缩率控制在2％以下，问题已得到圆满解决。

由以上可知，本发明为一种绿色环保型聚合物乳液无机粉体与纳米材料复合改性乳化沥青裂缝修补料，是综合性能优良的新型裂缝修补材料，其具有优良的耐磨性、强度适中、粘结性能好、抗老化性与耐候性优良、使用寿命长、渗透性好、防水效果佳、价格低廉、以及施工工艺简单等特点；该裂缝修补材料通过改变其中的配比，既可满足刚性路面(水泥路面)的裂缝的修补，还可满足沥青路面裂缝的修补以及建筑物裂缝的修补要求。

附图说明

图1是制备本发明的复合改性乳化沥青裂缝修补料的一种实施工艺流程图。

图2是“长永高速”1136+200路段处沥青路面施工前后的图片，其中图片A为现场裂缝修补时的照片，图片B是3天后检查的结果照片。

具体实施方式

实施例1：刚性路面修补料的组成及制备：

组分及配比(质量比)：乳化沥青∶无机粉体材料∶纳米二氧化硅∶丙烯酸酯乳液∶水＝50∶70∶7∶25∶50；其中无机粉体材料由水泥、膨润土、石英砂按质量比为40∶10∶20之比例混合而成。

制备工艺：将膨润土与水一起搅拌均匀后再将其加入到丙烯酸酯乳液中搅拌均匀，然后将水泥与石英砂与纳米二氧化硅加入到搅拌体系中搅拌均匀，最后将前面搅拌均匀后的材料缓慢全部加入到乳化沥青中搅拌均匀即可。

实施例2：沥青路面修补料的组成及制备：

组分及配比(质量比)：乳化沥青∶无机粉体材料∶纳米二氧化硅∶丙烯酸酯乳液∶水＝50∶50∶5∶25∶40，其中无机粉体材料由水泥、膨润土、石英砂按质量比为30∶10∶10之比例混合而成。

制备工艺：将膨润土与水一起搅拌均匀后再将其加入到丙烯酸酯乳液中搅拌均匀，然后将水泥与石英砂与纳米二氧化硅加入到搅拌体系中搅拌均匀，最后将前面搅拌均匀后的材料缓慢全部加入到乳化沥青中搅拌均匀即可。

实施例3：建筑物裂缝修补料的组成及制备：

组分及配比(质量比)：乳化沥青∶无机粉体材料∶纳米二氧化硅∶丙烯酸酯乳液∶水＝35∶50∶1∶25∶45，其中无机粉体材料由水泥、膨润土、石英砂按质量比为25∶8∶17之比例混合而成。

制备工艺：将膨润土与水一起搅拌均匀后再将其加入到丙烯酸乳液中搅拌均匀，然后将水泥与石英砂加入到搅拌体系中搅拌均匀，最后将前面搅拌均匀后的材料缓慢全部加入到乳化沥青中搅拌均匀即可。