CN102092978B - 一种环保型自融雪沥青路面外加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型自融雪沥青路面外加剂及其制备方法，该外加剂由K⁺或Na⁺或Ca²⁺或Mg²⁺与NO₃ ^-或SO₄ ^2-或CH₃COO^-或PO₄ ^3-或Cl^-形成的固体颗粒组分A、丙三醇或硅油或桐油或凡士林或羊毛脂组分B、NaOH粉末或Na₂CO₃粉末或矿粉组分C，将组分A和组分B混合，首先使组分A表面均匀包裹一层组分B，通过组分B将组分C粘附在组分A表面形成包衣颗粒，再经筛分、冷却制得。使用时将外加剂添加到沥青混合料中用于沥青路面上，一方面减少撒盐融雪，解决了融雪剂污染环境、浪费资源的问题；另一方面可以长久有效防止路面结冰，减少冬季路面养护成本，保证冰雪天气道路的畅通，降低交通事故的发生率。

Description

一种环保型自融雪沥青路面外加剂及其制备方法

技术领域

本发明为一种沥青路面外加剂及其制备方法，特别涉及一种环保型自融雪沥青路面外加剂及其制备方法。

背景技术

路面融冰雪技术的研究现状。

目前，常用的路面融冰雪的各种处理方法总体上可分为被动型和主动型两大类。

被动路面融冰雪的方法，就是在下雪后撒布融雪剂，降低冰雪融点，使冰雪融化，进而清除积雪和结冰的方法。国内常用融冰雪剂主要是盐类和醇类。醇类有反结冰现象，效果不好，导致综合成本大幅上升，盐类存在腐蚀性，易腐蚀破坏道桥结构和机动车辆，还会对土地、水体和大气造成污染，破坏生态环境。

主动路面融冰雪的技术则主要通过在工程建设或大修路面中，预先主动采用相关技术或在混合料中添加专用材料使得路面具有了特殊功能达到融雪除冰的目的，主要有：自应力弹性路面铺装技术，导电铺面融冰雪技术，能量转化型融冰雪技术(如工业用电、太阳能、地热等)，以上这些主动型的防冰雪方法在技术实施不成熟或能源消耗大造成实际操作困难。

同时，还有以NaCl为主要成分在使用时添加到混合料中的进口材料，但由于NaCl溶于水后冰点只能在-3～-5℃，对温度的使用范围相对较小。而且，NaCl与沥青混合料拌和后的路面面层会因NaCl与沥青产生化学反应，大大降低了沥青对砂石料的裹覆能力，造成沥青表面脱落，在行车荷载作用下出现路面破损，缩短了道路的使用寿命。此类路面的防冰时效较短，通常在1～2年。此外，NaCl在使用过程中会污染周边环境，甚至会严重危害人类的健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型自融雪沥青路面外加剂，一方面减少撒盐融雪，解决了现有融雪剂污染环境、浪费资源的问题；另一方面在不影响沥青混合料路用性能的前提下，可以长久有效的防止路面结冰，减少了冬季路面养护成本，保证冰雪天气道路的畅通，降低交通事故的发生率。

本发明的技术方案是这样实现的：

所述的环保型自融雪沥青路面外加剂包含组分A、组分B和组分C三种：其中，

组分A为由K⁺或Na⁺或Ca²⁺或Mg²⁺与NO₃ ^-或SO₄ ^2-或CH₃COO^-或PO₄ ^3-或Cl^-形成的无机盐固体颗粒；

组分B为丙三醇或硅油或桐油或凡士林或羊毛脂；

组分C为NaOH粉末或Na₂CO₃粉末或矿粉。

组分A占组分A、组分B和组分C总重量的重量百分比为60～90％；组分B占组分A、组分B和组分C总重量的重量百分比为0.5～10％；组分C占组分A、组分B和组分C总重量的重量百分比为10～30％。

所述的外加剂的粒径在0.1～5mm之间。

制备一种环保型自融雪沥青路面外加剂的方法，包括以下步骤：

(1)提供上述比例的组分A，将组分A通过粉碎机粉碎，过筛取粒径5mm以下的颗粒；

(2)提供上述比例的组分B、组分C；

(3)将组分A和组分B混合均匀，使组分B均匀的分散在在组分A表面，最后投入组分C并混合均匀形成包衣颗粒；

(4)将步骤(3)所得包衣颗粒进行筛分，取粒径为0.1～5mm的包衣颗粒；

(5)将步骤(4)中的包衣颗粒在140℃～160℃条件下烘干，冷却至室温，即得环保型自融雪沥青路面外加剂。

本发明环保型自融雪沥青路面外加剂按一定比例添加到沥青混合料中摊铺到路面的上面层，适合各种类型的沥青路面，不影响沥青混合料的各项指标，适应现有的沥青面层机械化的施工工艺。

有效防止路面在0～20℃冰点以下时道桥的结冰，适应温度范围较广，路面各项指标性能表现稳定，且能提高路面的压实度和摩擦系数。

减少撒盐融雪和使用人工、机械铲雪的冬季养护措施，更简便、更安全，同时对环境无污染，也无腐蚀(对桥梁尤其重要)，是一种生态环保的材料。

能达到二十年之久的路面防结冰效果，大幅降低了冬季路面管理养护成本。提高冰雪天气道路的正常行驶畅通，降低交通意外事故的发生率。

附图说明

图1是撒盐方法与自融雪外加剂防结冰作用原理的比较图；

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

参照图1所示，自融雪外加剂与撒盐作用原理比较：两种方法都是盐化学防结冰的机理，不同的是撒盐的方法有相当数量的盐没有完全发挥作用，盐融化冰雪是由冰雪外层向内渗透融化的被动过程(图1左)，路层表面的大量孔隙需要大量的盐渗入才能达到融冰雪的效果，盐的用量很大；而自融雪外加剂能全部有效的发挥作用(图1右)，由于毛细管原理及环境温度，湿度的影响，自融雪外加剂由路面层被抽吸到表层，无数的孔隙和毛细管内被这种微量盐类的化学品填充了，这就形成了由地表面层向冰雪内融化的主动过程，可以很快的形成一个完整的融冰雪隔离层，耗用量很小，大约0.1g/m²/d，仅为1mm的沉积物，其构成的浓度≤0.007％，因此，对环境、路桥的腐蚀和负面影响极小。

例1：自融雪外加剂的生产

将氯化钙通过粉碎机粉碎，过筛取粒径5mm以下颗粒850Kg倒入到拌合机中，温度控制在40℃，再将25Kg甘油投入到拌和机中开启拌和机使二者混合，在混合的过程中甘油逐渐布满氯化钙颗粒，在氯化钙颗粒表面形成一层薄薄的油膜，此时再将125Kg碳酸钠投入到拌合机中，碳酸钠粉末会粘附在氯化钙颗粒表面的油膜上，形成包衣颗粒，混合10分钟，经皮带输送机送至专用烘干机中，在140℃～160℃条件下进行烘干。将烘干后的包衣颗粒送至筛分机筛分，取粒径0.1～5mm以下的包衣颗粒冷却至室温，最后进行计量包装，即得环保型自融雪沥青路面外加剂。大粒径的包衣颗粒，经粉碎后继续使用。

例2：自融雪外加剂的应用

自融雪外加剂需要添加到沥青混合料中使用，外加剂的使用使与一般混合料的使用方法有所不同。

外加剂掺量：自融雪沥青路面外加剂用量按混合料的质量的5％掺入。

配合比设计：添加自融雪外加剂的沥青混合料的配合比与正常采用的沥青混合料配合比一样，不同的是用外加剂替代相同粒径的部分矿料。

孔隙率：添加自融雪外加剂的混合料较未使用该材料的混合料压实后空隙率更大些，空隙率太大，将大大降低路面的使用寿命，因此要严格控制空隙率。

矿粉用量：在加入自融雪外加剂搅拌的过程中，一部分颗粒可能会被压碎，产生碎屑，这将导致细料含量的增加，为了抵消自融雪外加剂的增加量，要适当减少沥青混合料中2.5％的矿粉用量。

沥青用量：由于自融雪沥青路面外加剂比表面积大且多孔，因此要根据实际情况相应的提高沥青的用量，一般比正常没添加自融雪沥青路面外加剂材料的混合料的沥青用量增加0.2％。

外加剂的添加：在添加的过程中，应避免自融雪沥青路面外加剂的破碎，沥青混合料在没添加自融雪沥青路面外加剂之前应完全充分的拌和，拌和均匀后再添加自融雪沥青路面外加剂，与沥青混合料拌和时间控制在5-10秒。

本发明环保型自融雪沥青路面外加剂，粒径为0.1～5mm的不规则颗粒，包含组分A可以是硫酸钠(Na₂SO₄)、硝酸钠(NaNO₃)、醋酸钙镁(CMA)、氯化钙(CaCl₂)、磷酸钠(Na₃PO₄)、氯化镁(MgCl₂)的一种或几种，组分B为丙三醇、硅油、桐油、凡士林、羊毛脂的一种，组分C为NaOH粉末、Na₂CO₃粉末、矿粉中的一种或几种。

上述组分A中以氯化钙效果最佳，其冰点最低、融冰速度最快。根据我国各个地区不同的气候条件和路面状况，对组分A中的化合物取不同的组合。如：对于最低温度比较低的路段可选用氯化钙(CaCl₂)，对于环保性能要求比较高的城市路段可选用醋酸钙镁(CMA)。

上述环保型自融雪沥青路面外加剂制备方法包括以下步骤：

(1)提供所述比例的组分A，将组分A通过粉碎机粉碎，过筛取粒径5mm以下颗粒。

(2)提供所述比例的组分B、组分C。

(3)将组分A和组分B混合均匀，使组分B均匀的分散在组分A表面，最后投入组分C并混合均匀形成包衣颗粒。

(4)将步骤(3)所得包衣颗粒进行筛分，取粒径为0.1～5mm的包衣颗粒。

(5)将步骤(4)中的包衣颗粒在140℃～160℃条件下烘干，冷却至室温，计量包装即得产品。

在本发明环保型自融雪沥青路面外加剂的生产方法中，先将颗粒状的组分A和组分B油脂混合时，组分B以液体的形式粘附在组分A的表面上形成一层均匀的液膜，具有很强的粘性，此时再加入粉末状的组分C，组分C将会牢固粘附在组分B的表面，形成包衣，冷却后三种组分构成一体，不会分层脱落。

本发明环保型自融雪沥青路面外加剂作用机理在于：使用时外加剂被添加到沥青混合料中用于沥青路面上面层，在冬季气温较低的条件下，它具有迅速被激活的特性，通过浸透压和毛细管现象及行驶车辆的摩擦效果使自融雪外加剂析出，溶于水后，水中离子浓度上升，使水的液相蒸气压下降，但冰的固态蒸气压不变，为达到冰水混合物固液蒸气压相等的状态，冰便会溶化，因此可以有效的阻止路面结冰。

本发明具有良好的环保性能，可以在冬季最低气温在-20℃以内的大、中城市高架道路，互通立交道路的路面；秋、冬、春季交替时，深夜、凌晨时气温下降，湿度大、易结薄冰的路段；对防腐蚀性能要求比较高的大型、特大型的桥面；隧道出入口、弯道、机场、停车场、上下坡道等交通事故易发地段。

Claims (1)

1.一种环保型自融雪沥青路面外加剂的制备方法，其特征在于，所述的环保型自融雪沥青路面外加剂包含组分A、组分B和组分C三种：其中，组分A为由K⁺或Na⁺或Ca²⁺或Mg²⁺与NO₃ ^-或SO₄ ^2–或CH₃COO^-或PO₄ ^3-或Cl^-形成的无机盐固体颗粒；组分B为丙三醇或硅油或桐油或凡士林或羊毛脂；组分C为NaOH粉末或Na₂CO₃粉末或矿粉；组分A占组分A、组分B和组分C总重量的重量百分比为60～90％；组分B占组分A、组分B和组分C总重量的重量百分比为0.5～10％；组分C占组分A、组分B和组分C总重量的重量百分比为10～30％；各组分含量百分数之和等于100％；具体包括以下步骤：

(1)提供上述比例的组分A，将组分A通过粉碎机粉碎，过筛取粒径5mm以下的颗粒；

(2)提供上述比例的组分B、组分C；

(3)将组分A和组分B混合均匀，使组分B均匀的分散在在组分A表面，最后投入组分C并混合均匀形成包衣颗粒；

(4)将步骤(3)所得包衣颗粒进行筛分，取粒径为0.1～5mm的包衣颗粒；

(5)将步骤(4)中的包衣颗粒在140℃～160℃条件下烘干，冷却至室温，即得环保型自融雪沥青路面外加剂。