本发明属于道路养护技术领域，涉及一种聚氨酯微表处封层混合料及其制备方法和应用。
背景技术：
微表处技术是路面预防性养护的重要组成部分，具有施工方便、经济环保、安全高效等突出优点，通过在原路面加铺微表处薄层，可快速恢复路面使用性能，提高路面抗滑性能、防止路表水下渗、延缓路面老化等。传统的稀浆封层大多以改性乳化沥青为主，但是沥青材料本身的特性决定了其存在高温易流淌，低温易开裂的缺陷，因此传统的稀浆封层已日渐无法满足公路养护事业的发展需要，亟待寻找一种高温稳定性良好、低温抗裂性及抗疲劳性能优异的材料。
现有技术中申请号为201610676157的发明专利公开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,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。该修复材料与原有待修复路面的粘结力强，且具有防水、防紫外线、抑制原路面老化与松散等等性能。通过将上述修复材料中的胶结料和耐磨集料同步转移至待修复路面，形成毫米级超薄抗滑表层。该修复方法操作简便，可缩短施工工期，并且对路面的修复效果较佳，能够在相对较短的时间内实现修复通车的效果。该方案中采用的胶结料为水性聚氨酯乳液，所制得的混凝土厚度较薄，主要用于道路的超薄抗滑表层。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种聚氨酯微表处封层混合料及其制备方法和应用，具有良好的路用性能及耐久性，本发明利用机械设备将聚氨酯、集料及填料等按照设计配比拌和成的稀浆混合料摊铺到原路面形成的薄层，具有良好的耐久性，抗压、抗折强度高，可在常温下固化，强度形成快，稳定性良好、低温抗裂性及抗疲劳性能优异，同时其具有绿色环保、节约能源、延长施工季节等优点。
本发明的技术方案如下：一种聚氨酯微表处封层混合料，采用以下质量配比的原料制成：集料80-100重量份，填料0-20重量份，聚氨酯胶黏剂8-15重量份，催化剂0.08-0.3重量份。
本发明采用的聚氨酯胶黏剂为聚醚型高分子聚合物，该类聚氨酯易于拌和，且与矿料间有良好的粘结能力。其软段为聚醚多元醇类，硬段为异氰酸酯类，这使得材料在保证优良弹性状态下的同时能保证固化后的强度与硬度。
聚氨酯胶黏剂在常温下发生湿固化反应，产生脲键结构，进而交联固化形成具有网络结构的弹性体，与矿料黏结形成稳定的混合料。本发明采用的催化剂为乙酸苯汞材料。聚氨酯胶黏剂为现有成品材料。
优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料80-100重量份，填料1-20重量份，聚氨酯胶黏剂8-15重量份，催化剂0.08-0.3重量份。
在上述任一方案中优选的是，采用以下质量配比的原料制成：集料85-95重量份，填料5-15重量份，聚氨酯胶黏剂10-15重量份；催化剂0.1-0.3重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料80重量份，填料5重量份，聚氨酯胶黏剂8重量份；催化剂0.08重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料90重量份，填料10重量份，聚氨酯胶黏剂10重量份；催化剂0.2重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料92重量份，填料8重量份，聚氨酯胶黏剂10重量份；催化剂0.1重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料92重量份，填料8重量份，聚氨酯胶黏剂9重量份；催化剂0.18重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料94重量份，填料6重量份，聚氨酯胶黏剂8重量份；催化剂0.16重量份。在上述任一方案中优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料91重量份，填料9重量份，聚氨酯胶黏剂12重量份；催化剂0.2重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述采用以下质量配比的原料制成：集料90重量份，填料10重量份，聚氨酯胶黏剂15重量份；催化剂0.3重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括粗集料和细集料。本申请由于细集料中含有填料，如果细集料用量较多，就不需要外加填料了。
在上述任一方案中优选的是，所述粗集料粒径为5～10mm，所述细集料粒径为0～5mm。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括粗集料8-75重量份，细集料25-90重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括粗集料15-60重量份，细集料30-80重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括粗集料50-70重量份，细集料30-50重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括粗集料50重量份，细集料30重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括粗集料60重量份，细集料40重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述集料包括粗集料70重量份，细集料50重量份。
在上述任一方案中优选的是，所述集料为玄武岩、石灰岩中的至少一种。
在上述任一方案中优选的是，所述填料为矿粉、水泥或消石灰中的至少一种。
在上述任一方案中优选的是，所述聚氨酯胶黏剂为聚醚型高分子聚合物，其软段为聚醚多元醇类，硬段为异氰酸酯类。
在上述任一方案中优选的是，所述聚氨酯胶黏剂拉伸强度>2mpa，断裂伸长率>150％，常温粘度<3000mpa·s。
在上述任一方案中优选的是，所述催化剂为单组份湿固化聚氨酯胶黏剂环保催化剂。
本发明还提供一种上述聚氨酯微表处封层混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份分别称取集料、填料、聚氨酯胶黏剂、催化剂，将催化剂加入聚氨酯胶黏剂中，搅拌均匀；
(2)集料、填料送入拌合机干拌，将拌合均匀的聚氨酯胶黏剂和催化剂送入拌合机与矿料共同拌和，得到聚氨酯胶黏剂微表处封层混合料。
优选的是，所述步骤(1)中将催化剂加入聚氨酯胶黏剂后，在常温下搅拌均匀。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中集料、填料送入拌合机干拌，干拌时间为10-20s，将拌合均匀的胶黏剂和催化剂送入拌合机与矿料共同拌和，拌和时间为40-50s。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中集料、填料送入拌合机干拌，干拌时间为10s，将拌合均匀的胶黏剂和催化剂送入拌合机与矿料共同拌和，拌和时间为40s。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中集料、填料送入拌合机干拌，干拌时间为15s，将拌合均匀的胶黏剂和催化剂送入拌合机与矿料共同拌和，拌和时间为45s。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中集料、填料送入拌合机干拌，干拌时间为20s，将拌合均匀的胶黏剂和催化剂送入拌合机与矿料共同拌和，拌和时间为50s。
本发明还提供上述聚氨酯微表处封层混合料应用在道路路面铺设中。
优选的是，聚氨酯微表处封层厚度为5-10mm。
在上述任一方案中优选的是，聚氨酯微表处封层厚度为6-8mm。
在上述任一方案中优选的是，聚氨酯微表处封层厚度为5mm。
在上述任一方案中优选的是，聚氨酯微表处封层厚度为8mm。
在上述任一方案中优选的是，聚氨酯微表处封层厚度为10mm。
本发明提供的聚氨酯微表处封层混合料铺设方法如下：
(1)检查验收原路面，符合相关规范要求；
(2)按照500-1000g/m2用量涂布聚醚型聚氨酯类防水粘结层；
(3)将符合要求的材料装入稀浆封层车，稀浆封层车按比例输出集料、填料、聚氨酯胶黏剂和催化剂，进行拌和；
(4)拌好的混合料注满摊铺槽容积的1/2以上时，开动稀浆封层车匀速前进，边搅拌边摊铺；
(5)手工修复局部施工缺陷；
(6)初期养护；
(7)开放交通。
有益效果：
本发明提供一种聚氨酯微表处封层混合料及其制备方法，采用以下质量配比的原料制成：集料80-100重量份，填料0-20重量份，聚氨酯胶黏剂8-15重量份，催化剂0.08-0.3重量份。本发明的聚氨酯微表处封层混合料与现有技术相比具有如下优点：
(1)施工工艺简单，步骤少，加工周期短，铺装效率高；
(2)与沥青类及水泥类原路面都均有良好的粘附性能，具有极佳的抗渗、抗水损害及抗车辙性能，延缓反射裂缝产生，防止路面的老化与松散，从而有效地延长路面的使用寿命；
(3)聚氨酯微表处封层施工不易受外界条件影响，用途广泛，可用于道路的预防性养护罩面，也可用于新建路面的磨耗层、抗滑层、防水层等；
(4)本发明的聚氨酯微表处封层混合料具有良好的路用性能及耐久性。本发明利用机械设备将聚氨酯、集料及填料等按照设计配比拌和成的稀浆混合料摊铺到原路面形成的薄层，具有良好的耐久性，抗压、抗折强度高，可在常温下固化，强度形成快，稳定性良好、低温抗裂性及抗疲劳性能优异，同时其具有绿色环保、节约能源、延长施工季节(施工时间)等优点。
(5)本专利采用聚醚型高分子聚合物作为胶结料，生产过程冷拌冷铺，制备的稀浆混合料厚度较大，适用范围较广，可用于路面的预防性养护，或旧路面坑槽、裂缝、车辙等病害的修补，且该微表处封层与原路面粘附性良好，具有极佳的抗渗、抗水损害及抗车辙性能，可延缓反射裂缝产生，防止路面的老化与松散，有效地延长路面的使用寿命。
附图说明
图1为聚氨酯微表处封层使用状态结构示意图；
图2为拉拔试验测定粘结强度示意图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。
为了验证本发明的聚氨酯胶黏剂的技术性质，发明人按照《建筑防水涂料试验方法》(gb/t16777-2008)及《塑料吸水性的测定》(gb/t1034-2008)测定了其相关技术指标，聚氨酯胶黏剂的性能指标见表1。
表1聚氨酯胶黏剂性能指标检测结果表
注：1、用手指轻触聚合物涂膜表面，指尖发粘不沾手即为表干；
2、采用单面刀片切割聚合物涂膜，涂膜底层及内部无粘着现象即为实干；
3、拉拔试验方法见附图2，采用万能材料试验机utm-25进行。
由表1可见，本发明采用的聚氨酯胶黏剂材料的各项技术指标均满足规范要求，且与石料粘附性好、常温下呈液态、粘度适中易于拌和，且其凝胶时间可调节，可工作时间长，说明该类聚氨酯胶黏剂可完全满足微表处封层材料要求，可用于生产微表处封层混合料。
实施例1
本发明的聚氨酯微表处封层混合料的制备方法，以ms-3型稀浆混合料为例，包含以下重量份的材料：集料：90重量份；填料：10重量份；聚氨酯：10重量份；催化剂：0.2重量份。
上述集料由下述质量份配比的原料组成：
粗集料：54重量份；
细集料：36重量份。
上述集料的性能检测结果见表2：
表2集料性能检测结果
上述粗集料为玄武岩，细集料为石灰岩，粗集料粒径为5～10mm，细集料粒径为0～5mm；填料为矿粉，矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40)中的相关要求；聚氨酯为聚醚型高分子聚合物，其软段为聚醚多元醇类，硬段为异氰酸酯类，拉伸强度>2mpa，断裂伸长率>150％，常温粘度<3000mpa·s；催化剂单组份湿固化聚氨酯环保催化剂。
上述聚氨酯微表处封层混合料的制备方法如下：
(1)按照重量配比分别称取集料、填料、聚氨酯胶黏剂、催化剂，将催化剂加入聚氨酯胶黏剂，常温下搅拌均匀；
(2)集料、填料送入拌合机干拌15s，将拌合均匀的胶黏剂和催化剂送入拌合机与矿料共同拌和45s，得到聚氨酯微表处封层混合料。聚氨酯微表处封层使用状态结构示意图，如图1所示。
实施例2
本发明的高性能聚氨酯微表处封层混合料的制备方法，和实施例1相同，不同的是，以ms-3型稀浆混合料为例，包含以下重量份的材料：
集料：92重量份；
填料：8重量份；
聚氨酯：9重量份；
催化剂：0.18重量份。
上述集料由下述质量份配比的原料组成：
粗集料：46重量份；
细集料：46重量份。
实施例3
本发明的高性能聚氨酯微表处封层混合料的制备方法，和实施例1相同，不同的是，以ms-3型稀浆混合料为例，包含以下重量份的材料：
集料：94重量份；
填料：6重量份；
聚氨酯：8重量份；
催化剂：0.16重量份。
上述集料由下述质量份配比的原料组成：
粗集料：37重量份；
细集料：57重量份。
实施例4
本发明的一种高性能聚氨酯微表处封层混合料的制备方法，和实施例1相同，不同的是，以ms-2型稀浆混合料为例，包含以下重量份的材料：
集料：90重量份；
填料：10重量份；
聚氨酯：10重量份；
催化剂：0.2重量份。
上述集料由下述质量份配比的原料组成：
粗集料：9重量份；
细集料：81重量份。
上述集料需筛除粒径大于4.75mm矿料。
实施例5
本发明的高性能聚氨酯微表处封层混合料的制备方法，和实施例1相同，不同的是，以ms-2型稀浆混合料为例，包含以下重量份的材料：
集料：92重量份；
填料：8重量份；
聚氨酯：9重量份；
催化剂：0.18重量份；
上述集料由下述质量份配比的原料组成：
粗集料：9重量份；
细集料：83重量份；
上述集料需筛除粒径大于4.75mm矿料。
上述实施例1-5制备的高性能聚氨酯微表处封层混合料的性能测试，采用的试验设备有湿轮磨耗仪、负荷轮试验仪、摆式摩擦仪及路面渗水系数测定仪，采用万能材料试验机utm-25拉拔试验测定粘结强度，如图2所示，测试结果如表3所示：
表3高性能聚氨酯微表处封层混合料的性能测试结果
由上述实施例看出，本发明的聚氨酯微表处封层混合料的路用性能满足规范要求，且具有极佳的抗水损害性能、抗渗性能及抗车辙性能，该微表处封层可以延缓反射裂缝产生，防止路面的老化与松散，从而有效地延长路面的使用寿命。
需要说明的是，以上实施例仅是为了理解本发明，本发明不限于该实施例，凡在本发明的技术方案基础上所做的技术特征的添加、等同替换或修改，均应视为本发明的保护范围。
1.一种聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：采用以下质量配比的原料制成：集料80-100重量份，填料0-20重量份，聚氨酯胶黏剂8-15重量份，催化剂0.08-0.3重量份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：所述采用以下质量配比的原料制成：集料85-95重量份，填料5-15重量份，聚氨酯胶黏剂10-15重量份；催化剂0.1-0.3重量份。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：所述集料包括粗集料和细集料。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：所述集料包括粗集料8-75重量份，细集料25-90重量份。
5.根据权利要求1或2所述的聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：所述集料为玄武岩、石灰岩中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：所述填料为矿粉、水泥或消石灰中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：所述聚氨酯胶黏剂为聚醚型高分子聚合物，其软段为聚醚多元醇类，硬段为异氰酸酯类。
8.根据权利要求1或2所述的聚氨酯微表处封层混合料，其特征在于：所述催化剂为单组份湿固化聚氨酯胶黏剂环保催化剂。
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的聚氨酯微表处封层混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份分别称取集料、填料、聚氨酯胶黏剂、催化剂，将催化剂加入聚氨酯胶黏剂中，搅拌均匀；
（2）集料、填料送入拌合机干拌，将拌合均匀的聚氨酯胶黏剂和催化剂送入拌合机与矿料共同拌和，得到聚氨酯胶黏剂微表处封层混合料。
10.权利要求1-8所述的聚氨酯微表处封层混合料应用在道路路面铺设中。
技术总结