一种沥青路面应力反射裂缝修补材料及修补方法技术领域
本发明涉及一种路面修补材料及修补方法，属于公路养护技术领域。具体涉及一种施工方便、快捷、从根本上对沥青路面应力反射裂缝进行有效修补的材料及修补方法。
背景技术
随着国民经济的发展，高等级公路的里程不断增加。为适用高等级公路重交通、重载荷对道路的要求，以无机结合料稳定土为基层，沥青混凝土为面层的半刚性路面被广泛应用于高等级路面，然而经长期使用发现其存在着严重的裂缝问题。对于半刚性基层沥青路面，半刚性基层在温度梯度和湿度变化下产生收缩开裂，而后沿开裂基层向上方反射到沥青面层而形成裂缝，或者在行车荷载作用下，裂缝沿已开裂的半刚性基层向上扩展而形成裂缝，很显然反射裂缝的产生主要是半刚性基层已先开裂，再经行车或温度、湿度变化而引起沥青面层裂缝。反射裂缝的存在不仅破坏了路面的整体性和连续性，而且随着雨水或雪水渗入，使得基层变软，在大量行车荷载反复作用下，导致裂缝两侧路面面层碎裂并引起路面出现松散、坑洞、唧浆和推移等病害，严重影响到路面的使用性能，加速路面的破坏，缩短路面结构的使用寿命。
CN101676492公开了一种修补沥青路面裂缝的方法。该专利以乳化沥青为冷灌缝材料，采用开槽工艺进行裂缝修补。以乳化沥青为灌缝材料尽管具有好的流动性，灌缝胶能更多地渗入裂缝，但乳化沥青存在高温稳定性差、弹性恢复性能差及粘结强度低等缺点。
CN102492392A公开了一种路面高粘性即时贴及其制备方法。该专利采用沥青、改性剂、轮胎粉末、抗老化剂、增韧剂、树脂、纤维及紫外线吸收剂制备成裂缝修补材料，然后经过三辊成型机加工成卷材成为即时贴，随时对路面裂缝进行修补。即时贴具有方便快捷等优点，缺点是即时贴厚度一般在2mm左右，故施工后会略高出路面，影响行车的舒适性及路面的美观。而且对于较宽裂缝，采用即时贴修补容易出现即时贴被撕裂现象。
CN103589390A公开了一种路面裂缝修补材料及其制备方法。该专利采用橡胶粉、改性剂、增塑剂、软化油、增粘剂等物质制备而成，该路面裂缝修补材料弹性恢复还不到60%，此外，专利中也未说明其使用方法及修补效果。
以乳化沥青为裂缝修补材料，修补料高低温性能及粘结性方面存在性能缺陷。以改性沥青为修补材料，如采用不开槽灌缝工艺进行修补，因改性沥青的粘度大，流淌渗透性能差，灌入路面裂缝的沥青非常少，因此一般多采用开槽工艺，但也仅仅是改性沥青对沥青路面面层缝隙进行填补，基层裂缝仍然存在，治标不治本。此外，在使用开槽机进行开槽的过程中会对裂缝边缘细小裂缝造成二次损害，即使对裂缝灌封完毕，雨水还会从裂缝边缘细小裂缝中进入，造成灌封胶失效。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种对沥青路面应力反射裂缝进行修补的修补材料及使用该材料进行裂缝修补的方法。
为达到上述目的，本发明提供一种高渗透液体沥青及高性能灌缝材料作为路面裂缝修补材料，采用开槽工艺进行裂缝修补的方法。其中高渗透液体沥青进行基层裂缝的封堵，而高性能灌缝材料进行面层裂缝的修补，具体技术方案如下：
本发明提供一种沥青路面应力反射裂缝修补材料，其中包含一种液体沥青及一种高性能灌缝胶作为路面裂缝修补材料。所述高性能灌缝胶包含一种橡胶沥青，该橡胶沥青以质量百分含量计，包括：
基质沥青78%-84.5%
废橡胶粉15%-20%
缓释型化学改性剂0.5%-2%。
所述缓释型化学改性剂为一种采用聚合物包裹的高温引发型化学化学改性剂，聚合物为市售阴离子或阳离子SBR胶乳，胶乳固含量为大于20%，优选固含量大于40%的SBR胶乳。
本发明的缓释型化学改性剂为采用喷雾方式包裹有SBR胶乳的化学改性剂。将SBR胶乳采用喷雾方式在常温下对化学改性剂进行均匀包裹，使化学改性剂能被均匀包裹上一层SBR胶乳。包裹完毕后在常温下对其进行风干，除去SBR胶乳中的水分。
本发明的缓释型化学改性剂其中化学改性剂可以是偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种。
其中所述灌缝胶，除包含所述橡胶沥青外，还包含一种SBS或SBR改性沥青，以质量百分含量计，其组分含量为：
橡胶沥青30%-60%
SBS或SBR改性沥青40%-70%
本发明灌缝胶中基质沥青可以是减压渣油、直馏沥青，也可以是调和工艺得到的调和沥青等各种沥青，基质沥青针入度（25℃）110-1301/10mm。
本发明灌缝胶中废橡胶粉为子午线轮胎或斜交胎生产的废轮胎橡胶粉，橡胶粉颗粒大小一般为通过60目筛孔的橡胶粉，橡胶粉质量指标要求应符合硫化橡胶粉技术指标（GB/T19208-2008）中公路改性沥青用橡胶粉指标要求。
本发明中SBS或SBR改性沥青为高聚合物含量的改性沥青，优选SBS改性沥青,聚合物含量在6%-8%，针入度（25℃）：60-801/10mm。
本发明灌缝胶制备方法如下：
（1）将基质沥青加热到180℃～190℃，加入一定比例的废橡胶粉搅拌10～15分钟；
（2）通过胶体磨进行研磨2～3遍，研磨完毕后继续进行搅拌1～2小时；
（3）加入一定比例的缓释型化学改性剂搅拌均匀；
（4）从搅拌罐底部持续吹入压缩空气并继续进行搅拌1～2小时。之后停止吹入压缩空气。
（5）加入等量的高聚合物含量的SBS或SBR改性沥青，继续搅拌1-2小时即得到本发明的灌缝胶材料。
压缩空气风量：0.05-0.5m3×kg-1×h-1。
其中液体沥青为高渗透液体沥青以质量百分含量计包括以下组分：
沥青55%-74%
稀释剂25%-40%
渗透剂1%-5%
本发明高渗透液体沥青中，沥青可以是A级沥青或聚合物改性沥青，优选SBS改性沥青，针入度（25℃）60-1001/10mm。
本发明高渗透液体沥青中稀释剂为汽油、煤油及0号柴油按照1.5～2.0：1：0.4。其中汽油为市售不添加乙醇的汽油，煤油最好是航空煤油。
本发明高渗透液体沥青中渗透剂可以是非离子型、阴离子型渗透剂，如：烷基聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、二辛基磺化琥珀酸钠中的一种或几种混合物。
本发明的高渗透液体沥青制备方法如下：
（1）首先将沥青加热，A级沥青加热到110-120℃，SBS改性沥青加热到130-140℃后停止加热，然后一边搅拌一边加入渗透剂，搅拌5-10分钟。
（2）缓慢加入稀释剂，继续搅拌10-20分钟即可。其中也可以先加入稀释剂，最后加入渗透剂。
一种沥青路面应力反射裂缝修补材料及修补方法，该修补方法包括以下步骤：
(1)封闭交通。按照规定摆放安全标志，设专人指挥交通，并根据工程进度随时移动标志牌。
(2)按照要求尺寸沿裂缝方向进行开槽作业，开槽尺寸控制在约宽1.5cm，深1.8cm。
(3)清理开槽。开槽完毕后，采用高压空气进行吹缝，之后，用强力吸尘器清理粉尘及石屑。
(4)灌缝。将高渗透液体沥青加热到50-100℃，采用高压灌缝工艺，将高渗透液体沥青灌入基层裂缝，并对槽周围进行浸润。高渗透液体沥青灌满基层裂缝之后往槽内灌入灌缝胶。在灌胶之前将罐缝胶加热到180-200℃时，这时用灌缝机自带的具有刮平装置的压力喷头将密封胶均匀灌入槽内，待灌缝胶温度下降至常温后即可开放交通。
与现有技术相比，本发明具有如下技术优势和特点：
（1）本发明的灌缝胶包含橡胶沥青和高聚合物含量的SBS或SBR改性沥青使得本发明的灌缝胶具有SBS改性沥青的优势,又有橡胶粉沥青的特点，因此具备优良的高温稳定性能、抗老化性能，抗低温开裂性能、抗疲劳性能及界面粘结性能。
（2）废橡胶粉在热沥青中存在严重的离析现象，作为灌缝材料容易堵塞封嘴，给施工带来不便。此外，胶粉离析使得沥青性能不稳定，修补的裂缝易损坏。因此,本发明在制备过程中，加入缓释型化学改性剂及吹入氧气,缓释型化学改性剂伴随着壳外SBR在沥青中的分散，壳内的化学改性剂在氧的作用下将持续逐渐的对橡胶沥青中的橡胶粉进行降解,提高和改善了橡胶粉在热沥青中的稳定性及灌缝胶的延伸度(5℃)及弹性恢复(25℃)。本发明的灌缝材料能够在180℃高温条件下，静止储存48h，橡胶粉不发生明显沉降，在灌缝过程中不会堵塞喷嘴。
（3）本发明的高渗透液体沥青中加入了渗透剂，可以加强液体沥青在基层中的渗透。
（4）本发明在灌缝过程中先灌入高渗透液体沥青，低粘度高渗透液体沥青一方面可以渗入基层裂缝及裂缝边缘的细小裂缝中，对裂缝进行有效封堵，防止雨水进一步对基层的破坏。另一方面，可以使开裂的基层形成一个整体。
（5）本发明在灌入高渗透液体沥青过程中，会对已开槽的两壁进行浸润，可更好的使灌缝胶与沥青混凝土缝壁粘结在一起。
（6）本发明的裂缝修补材料及修补方法能够从根本上对沥青路面应力反射裂缝进行有效修补，修补效果好。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的过程及效果，但以下实施例不构成对本发明的限制。
高渗透液体沥青：
实施例1
（1）将93号汽油、航空煤油及0号柴油按照2：1：0.4的质量比混合均匀配置成稀释剂待用。
（2）针入度（25℃，0.1mm）61的镇海SBS改性沥青（60%），加热至140℃后停止加热，在搅拌状态下，加入烷基聚氧乙烯醚（4%）搅拌5分钟。最后加入配置好的稀释剂（36%），搅拌15分钟即得到本发明的高渗透液体沥青。
实施例2
（1）将93号汽油、航空煤油及0号柴油按照1.5：1：0.4的质量比混合均匀配置成稀释剂待用。
（2）针入度（25℃，0.1mm）61的镇海A级沥青（70%）加热至120℃后停止加热，一边搅拌一边加入已配置好的稀释剂（28%），搅拌5分钟。最后加入脂肪醇聚氧乙烯醚（2%）继续搅拌20分钟即得到本发明的高渗透液体沥青。
灌缝胶：
实施例3
（1）将针入度（25℃）为110的镇海基质沥青（83%）加热到180℃-190℃，加入60目废轮胎橡胶粉（16%）经高剪切研磨2－3遍之后在发育罐中搅拌1h，
（2）加入1％的缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰），搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.2m3×kg-1×h-1。继续搅拌1小时，之后停止吹入压缩空气。
（3）加入等量的SBS改性沥青（SBS含量：6%，针入度（25℃）：701/10mm）继续搅拌1小时。即得到本发明的灌缝胶。
实施例4
（1）将针入度（25℃）为110的镇海基质沥青（80.5%）加热到180℃-190℃，加入80目废轮胎橡胶粉（18%）经高剪切研磨2－3遍之后在发育罐中搅拌1h，
（2）加入1.5％的缓释型化学改性剂（偶氮二异丁腈），搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.4m3×kg-1×h-1。继续搅拌1.5h结束，之后停止吹入压缩空气。
（3）加入等量的SBS改性沥青（SBS含量：7%，针入度（25℃）：651/10mm）继续搅拌2小时。即得到本发明的灌缝胶。
灌缝胶对比例1：
（1）将针入度（25℃）为110的镇海基质沥青（82%）加热到180℃-190℃，加入60目废轮胎橡胶粉（18%）经高剪切研磨2－3遍之后在发育罐中搅拌1h，
（2）加入等量的SBS改性沥青（SBS含量：7%，针入度（25℃）：651/10mm）继续搅拌2小时。
灌缝胶对比例2
（1）将针入度（25℃）为110的镇海基质沥青（80.5%）加热到180℃-190℃，加入80目废轮胎橡胶粉（18%）经高剪切研磨2－3遍之后在发育罐中搅拌1h，
（2）加入1.5％的偶氮二异丁腈，搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.4m3×kg-1×h-1。继续搅拌1.5h结束，之后停止吹入压缩空气。
（3）加入等量的SBS改性沥青（SBS含量：7%，针入度（25℃）：651/10mm）继续搅拌2小时。即得到本发明的灌缝胶。
为了进一步体现本发明的高渗透液体沥青的渗透性能，本发明将实施例中的高渗透液体沥青与传统的用于透层的乳化沥青及煤油稀释沥青进行了渗透性试验对比，本发明的高渗透性液体沥青渗透性能明显优于传统透层乳化沥青及煤油稀释沥青。
高渗透液体沥青渗透性试验
渗透性试验方法：将按河砂：水泥：水=20：1：1的比例拌和后的混合料摊铺在纸上，或者装入直径5cm的塑料模具中，轻微捣实，在其上滴加透层油样品。
表1液体沥青渗透性试验
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注：（1）透层乳化沥青为PA-2型阴离子喷洒用乳化沥青
（2）煤油稀释沥青为中凝液体沥青AL（M）-2型。
其中具体技术指标参照公路沥青施工技术规范（JTGF40-2004）
表2灌缝胶性质
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从上述结果可以看出：
（1）本发明的灌缝胶同SBS改性沥青相比较具有高粘、高弹、优良的高低温性能及抗老化性能。
（2）通过比较实施例3和灌缝胶对比例可以看出，本发明在制备灌缝胶过程中，通过加入缓释型化学改性剂及吹入氧气,显著提高和改善了橡胶粉在热沥青的稳定性。使得本发明的灌缝材料能够在180℃高温条件下，静止储存48h，橡胶粉不发生明显沉降，在灌缝过程中不会堵塞喷嘴，方便施工。
(3)通过实施例(4)和灌缝胶对比例2可以看出加入缓释型化学改性剂,伴随着化学改性剂外壳SBR在沥青中的分散，壳内的化学改性剂将持续逐渐的起作用，使橡胶粉降解更充分,不仅显著改善橡胶粉在沥青中的稳定性,而且使得灌缝胶延伸度(5℃)及弹性恢复(25℃)更大。
本发明的沥青路面应力反射裂缝修补方法包括以下步骤：
(1)封闭交通。按照规定摆放安全标志，设专人指挥交通，并根据工程进度随时移动标志牌。
(2)按照要求尺寸沿裂缝方向进行开槽作业，开槽尺寸控制在约宽1.5cm，深1.8cm。
(3)清理开槽。开槽完毕后，采用高压空气进行吹缝，之后，用强力吸尘器清理粉尘及石屑。
(4)灌缝。将高渗透液体沥青加热到50-100℃，采用高压灌缝工艺，将高渗透液体沥青灌入基层裂缝，并对槽周围进行浸润。高渗透液体沥青灌满基层裂缝之后往槽内灌入灌缝胶。在灌胶之前将罐缝胶加热到180-200℃时，这时用灌缝机自带的具有刮平装置的压力喷头将密封胶均匀灌入槽内，待灌缝胶温度下降至常温后即可开放交通。