CN101787216B - 一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂及其制备方法，由下列质量组份的材料制成：氯化物85～95份；碳酸钙2～7份；氧化硅2～5份；炭黑2～5份；硬脂酸6～10份；硬脂酸钙10～20份；制备方法包括以下步骤：1)、按质量配比称取各组份；2)、将氯化物和炭黑混合均匀100～105℃烘箱中保温1～2h；3)、将加热到80～90℃的硬脂酸溶液加入到步骤2的混合物中搅拌均匀，磨细成粉末；4)、将步骤3中破碎的粉末与碳酸钙、氧化硅进行混合；5)、将硬脂酸钙加入到步骤4得到的混合物中，在100～120℃下搅拌混合均匀，冷却即得。本发明组成物价格低廉，制作工艺简单，用于封层其除冰效果明显，在-2～0℃完全抑制冻雨的凝冰，在路面上的盐析出量＜100g/m²·年，具有良好的环保效益。

Description

一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂及其制备方法

技术领域  本发明涉及一种道路施工材料，特别涉及一种高原潮湿山区主动抑制或缓解路面凝冰的沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂及其制备方法。

背景技术  在我国，高原潮湿山区尤其是西南地区地处中低纬度，具有典型的海洋季风潮湿气候特征，冬季频繁冷空气南下与暖湿的气流相遇，往往会导致该地区冻雨凝冰的发生，由于凝冰与路面的附着力强、附着厚度薄等特点，使得采用机械除冰法往往适得其反，而采用化学除冰机虽能缓解一些交通，但仍然是“远水解不了近渴”，如何在冰冻出现前就能“对症下药”，则须“未雨绸缪”开发一种主动抑制道路凝冰的抗凝冰剂，这对改善路面的交通状况，便于人们的出行具有积极的意义。

关于道路用主动抗凝冰剂，早在上世纪70年代西欧各国曾作过相关的研究，资料显示：上世纪70年代，瑞士发明一项叫“verglimit”的解冻盐，该解冻盐制作方法是将氯化盐粉末与棕榈油或者亚麻油加热均匀混合后成型0.1mm～5.0mm颗粒，然后在外层包裹一层用环氧树脂、酚醛树脂或者聚醋酸乙烯醋类防水层，该解冻盐在法国、奥地利、德国均铺筑过试验路段，具有一定的抗凝冰效果，可能受制作工艺、施工要求、经济成本等影响，尚未见“verglimit”用于工程的实例；德国专利EP0332803公开了一种用聚乙烯甲酸酯或聚乙烯醇包裹氯化物的制备技术；德国专利DE10117437A1公开了一种用硬脂酸进行对氯化钠表面疏水的技术方法；德国专利EP1321580公开了一种用酚醛树脂对氯化盐表面进行包裹的技术方法。

以上显示，道路用主动抑制路面凝冰的抗凝冰剂的研究都局限在国外，目前国内尚未有相关报道。

发明内容本发明的目的就是针对解决高原潮湿山区的冻雨凝冰灾害，提供一种高原潮湿山区主动抑制或缓解路面凝冰的沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂，其特征在于由下列质量组份的材料制成：

氯化物    85～95份；

碳酸钙    2～7份；

氧化硅    2～5份；

炭黑      2～5份；

硬脂酸    6～10份；

硬脂酸钙  10～20份；

所述的氯化物选自氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种或多种。

以上组分中，氯化物用于用来通过缓慢释降低路表层的冰的凝固点。碳酸钙、氧化硅、炭黑用于改善材料的吸附性和增强耐磨作用。硬脂酸用于稳定氯化盐，硬脂酸钙用于疏水作用，降低水与表面的接触。

优选的，所述的碳酸钙为粉末状，碳酸钙的细度为筛孔尺寸为0.15mm方孔筛的通过率大于90％。碳酸钙粉末具有丰富的比表面积，具有一定的稳定氯化盐作用，另外，碳酸钙粉末掺入可以有效地抑制由于部分氯化盐析出导致的局部强度降低现象。

优选的，所述的氧化硅的比表面积在700m²/kg以上。其作用是提高抗凝冰材料的耐磨性能；

优选的，所述的所述炭黑为热裂法生产的高耐磨炭黑，炭黑的细度为10nm～50μm，具有良好的吸附能力及路面的抗磨耗性能。

优选的，所述的硬脂酸的熔点在60℃以上。硬脂酸具有不溶于水的特性，可以起到在夏季高温下固定氯化物防止其触水散失现象。

优选的，所述的硬脂酸钙的熔点在150℃以上，硬脂酸钙的细度为筛孔尺寸0.075mm方孔筛的通过率大于90％，对氯化物的表层具有疏水保护作用。

上述沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1)、按质量配比称取各组份；

2)、将氯化盐和炭黑混合均匀，在100～105℃烘箱中保温1～2h；

3)、将加热到80～90℃，已经融化的硬脂酸溶液加入到步骤1的混合物中搅拌均匀，放置冷却后磨细成粉末，粉末的细度为筛孔尺寸0.15mm方孔筛通过率大于90％；

4)、将步骤3中破碎的粉末与碳酸钙、氧化硅进行充分混合；

5)、将硬脂酸钙加入到步骤4得到的混合物中，在100～120℃下搅拌，使之混合均匀，冷却放置1～2h即得沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂。

本发明产品在沥青混凝土碎石封层上的使用方法：将本发明产品30～40份加在30～40％固含量的50～60份的改性乳化沥青中，调节粘度满足施工要求，选取4mm～6mm的单级配碎石铺筑沥青面层封层。

本发明产品的除冰机理：用该发明产品铺筑的沥青混凝土碎石封层路面，由于车轮对路面的摩擦和胎压作用，使得该产品中的氯化盐成分沿着毛细孔上升到路面层中，在轮胎的摩擦下释放降低与之接触的水膜的冰点的氯化盐；同时本产品中的硬脂酸钙具有很强的憎水性能，可以有效的降低水珠与面层的接触面积，有效降低了水与路表层的粘附力，从而达到改善缓解路面冻雨初期的凝冰现象。

本发明一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂及其制备方法的有益效果是，产品的组成物价格低廉，制作工艺简单，用于封层其除冰效果明显，在-2～0℃完全抑制冻雨的凝冰，-4～2℃冻雨的凝冰在15％以下，在-4℃以下长时间虽然具有凝冰发生，但是“冰-路面”的粘附力小，并未有降低路面的抗滑性；另外测试验证了该产品在路面上的盐析出量＜100g/m².年(当今学识上判定指标临界值)，具有良好的环保效益。

具体实施方式  下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中，在不背离本发明的技术解决方案前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

实施例1

一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂，由下列质量份的组份制成：

氯化钠    90kg；

碳酸钙    4kg；

氧化硅    3kg；

炭黑      3kg；

硬脂酸    8kg；

硬脂酸钙  12kg；

沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1)、按质量配比称取各组份；

2)、将氯化钠和炭黑混合均匀，在100～105℃烘箱中保温1～2h；

3)、将加热到80～90℃，已经融化的硬脂酸溶液加入到步骤1的混合物中搅拌均匀，放置冷却后磨细成粉末，粉末的细度为筛孔尺寸0.15mm方孔筛通过率大于90％；

4)、将步骤3中破碎的粉末与碳酸钙、氧化硅进行充分混合；

5)、将硬脂酸钙加入到步骤4得到的混合物中，在100～120℃下搅拌，使之混合均匀，冷却放置1～2h即得沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂。

实施例2

一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂，由下列质量份的组份制成：

氯化钠    80kg；

氯化钙    5kg；

碳酸钙     7kg；

氧化硅     5kg；

高耐磨炭黑 2kg；

硬脂酸     10kg；

硬脂酸钙   15kg；

制备方法同实施例1。

实施例3

一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂，由下列质量份的组份制成：

氯化钠     60kg；

氯化钾     35kg；

碳酸钙     4kg；

氧化硅     5kg；

高耐磨炭黑 3kg；

硬脂酸     10kg；

硬脂酸钙   18kg；

制备方法同实施例1。

效果试验

将实例1、2、3制备的抗凝冰剂预先加在40％固含量的55份的改性乳化沥青中，充分搅拌均匀后，撒铺在沥青混凝土试件表层，立即撒铺4～6mm的碎石15kg/m²，碾压成碎石封层，分别在表面喷洒1～2mm厚的水层，同时试验也做了无掺加抗凝冰剂的碎石封层对比试件，然后将它们分别放置在-6℃冷冻箱中3h，用车辙机对表面碾压模拟路面的交通荷载作用，试验发现，虽然3个试件表面有冰层，但是在车辙轮的作用下冰膜很溶液被压碎，而无掺加抗凝冰剂的碎石封层试验表面却出现了冰层且不易被压碎，说明抗凝冰碎石封层具有良好的抗凝冰效果。将实例1、2、3所制备的抗凝冰剂10g分别浸泡在水中100g，用玻璃棒搅拌后分别测试各溶液的冰点，发现其冰点分别为-3.5℃、-4.6℃、-3.2℃，明显低于水的冰点0℃，再次证实了该抗凝冰剂除冰效果的显著性。

Claims (4)

1.一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂，其特征在于由下列质量份的组份制成：

氯化物        85～95份；

碳酸钙        2～7份；

氧化硅        2～5份；

炭黑          2～5份；

硬脂酸        6～10份；

硬脂酸钙      10～20份；

所述的氯化物选自氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种或多种；

所述的碳酸钙为粉末状，碳酸钙的细度为筛孔尺寸为0.15mm方孔筛的通过率大于90％；

所述的硬脂酸钙的熔点在150℃以上，硬脂酸钙的细度为筛孔尺寸0.075mm方孔筛的通过率大于90％；

所述的炭黑为热裂法生产的高耐磨炭黑，炭黑的细度为10nm～50μm。

2.按照权利要求1所述的一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂，其特征是：所述的氧化硅的比表面积在700m²/kg以上。

3.按照权利要求1所述的一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂，其特征是：所述的硬脂酸的熔点在60℃以上。

4.权利要求1所述的一种沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1)、按质量配比称取各组份；

2)、将氯化物和炭黑混合均匀，在100～105℃烘箱中保温1～2h；

3)、将加热到80～90℃，已经融化的硬脂酸溶液加入到步骤2的混合物中搅拌均匀，放置冷却后磨细成粉末，粉末的细度为筛孔尺寸0.15mm方孔筛通过率大于90％；

4)、将步骤3中破碎的粉末与碳酸钙、氧化硅进行充分混合；

5)、将硬脂酸钙加入到步骤4得到的混合物中，在100～120℃下搅拌，使之混合均匀，冷却放置1～2h即得沥青混凝土碎石封层用抗凝冰剂。