[发明专利]一种常温快速固化裂缝修补剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高速铁路沥青混凝土防水封闭层用常温快速固化裂缝修补剂及制备方法，包含A和B组分。A组分由脱硫低门尼橡胶经密炼及改性单体作用后的脱硫胶粒与基质沥青得到二次脱硫复合改性橡胶沥青与以低聚物多元醇水分散体、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂获得的自乳化型水性聚氨酯溶液经胶体磨循环作用，辅以稳定剂、PH调节剂而制备；B组分为消石灰及其质量份数的5~20%消泡剂混合搅拌制备。组分A与组分B分别搅拌混合配置后，按一质量份数进行混合并搅拌均匀，即得所述灌缝胶。本发明制备工艺简单快速，得到的产品即具有较高的抗拉强度和断裂伸长率，又具备良好的耐低温、抗老化性能。

技术领域

本发明涉及工程修复材料技术领域，具体是一种高速铁路沥青混凝土防水封闭层用常温快速固化裂缝修补剂及制备方法。

背景技术

防水封闭结构作为高铁路基阻止表水入侵的第一道防线，是路基长期保持良好服役状态的重要保障。中国铁路总公司与东南大学合作开展了基床表层全断面沥青混凝土防水封闭层的关键技术研究，对基床表层沥青混凝土的材料组成特性、温度效应、疲劳特性、动力响应特性、沥青混凝土与底座板的层间界面特性等进行了系统的研究，并先后于郑徐、京张客运专线铺筑了试验路段。经室内数值模拟及现场加速加载试验发现我国高速铁路路基沥青混凝土封闭结构与高速公路及国外铁路在功能定位、受力模式、破坏机制存在较大差异，主要存在3种破坏模式，分别为表层被动拉伸、底层弯拉疲劳损伤、材料低温开裂，存在产生裂缝的可能性。

工程跟踪亦表明，高速铁路防水封闭层存在一定的裂缝，尤其是底座板接缝处裂缝明显，主要由被动拉伸产生。裂缝的产生对防水封闭层功能具有致命性危害，影响高速铁路安全运营，必须采用有效措施阻止裂缝对防水功能及其后续影响。热沥青修补是一种较为传统的沥青路面修补方式，但该种修补方式要求使用时候反复加热，能源消耗高且对影响环境。乳化沥青的出现有效地解决了上述问题，其具有节能、提高功效及延长施工季节等优势。然而，现有乳化沥青并未考虑高速铁路沥青混凝土防水封闭层天窗点施工、超长使用寿命需求及被动拉伸处强度、变形能力需求较大等特点，容易出现被动拉伸造成的界面破坏。如现有的沥青基灌缝胶在严寒地区柔性变形能力会严重下降，导致灌缝胶本体或界面粘结失效（李峰等，交通运输工程学报，2009，9（2）：7-11）。此外，现有乳化沥青因体系原有水分无法完全消散（汪锐，东南大学硕士学位论文-《乳化沥青-集料界面粘附性能及改善方法研究》），从而导致其较热沥青的抗冻融水损及低温韧性较差，不能够满足高寒地区所用乳化沥青的抗冻融循环破坏要求，有待进一步改善。为解决上述问题，以专利CN201910369006.9中提出采用聚氨酯、环氧黏结料等技术逐步应用于沥青路面灌缝，然而，此类灌封胶固化条件较为严苛，耗时较长而且造价昂贵。因此，本发明结合乳化沥青施工和易性高及树脂体系强度高的技术基础，开发一种基于乳化沥青体系的常温快速固化裂缝修补剂，以满足高速铁路沥青混凝土防水封闭层的灌缝需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的乳化沥青的抗拉强度和断裂伸长率较低，难以满足高速铁路防水封闭层被动拉伸处裂缝修补的需求，解决乳化沥青天窗点施工后强度达到使用要求及裂缝修补材料的抗冻融循环能力等问题。

为了解决上述技术问题：本发明提供了一种高速铁路沥青混凝土防水封闭层用常温快速固化裂缝修补剂及制备方法，包括以下步骤：

步骤1：利用双螺杆挤出工艺将事先采用生物油溶胀后1~2h的胶粉在100℃进行绿色脱硫，制备一次脱硫低门尼再生胶，制备后保存时间不超过30min；

步骤2：将步骤（1）中得到的脱硫低门尼再生胶与其质量5-20%计的改性单体进行密炼共混，实现胶粉二次脱硫及防止硫化结构反弹，随后利用造粒机制备改性脱硫胶粒；

步骤3：将基质沥青加热至140-160℃，加入以基质沥青重量计20-30％的改性脱硫低门尼胶粒，再加入以改性脱硫低门尼重量计2-5％的促进剂，搅拌混合，在140-160℃反应4-6h，得到二次脱硫复合改性橡胶沥青；