CN102199398A - 一种环保型路面融冰雪涂层材料及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型路面融冰雪涂层材料及其制备方法和使用方法。冬季积雪会引起交通阻塞等严重后果，目前的除雪方法有被动和主动两种：被动除雪中，人工除雪作业效率较低，机械除雪清除相对不彻底，撒布融雪剂仅将具有融雪作用的物质简单混合，铺撒不够均匀，且飞散到周围空气后，对环境影响较大；主动除雪成本过高，对路面结构会产生一定损害，缩短了道路使用寿命。本发明将融雪物质负载在载体材料上后与乳化沥青、水性环氧树脂及固化剂混合，喷洒到路面上，形成融冰雪路面涂层，使道路具有主动融雪的功能。本发明可将水的冰点降至-5~-20℃，从而清除道路冰雪，且具有缓释功能，涂层粘附性较强，耐磨效果好，可有效延长路面寿命，成本低廉，养护方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保型路面融冰雪涂层材料及其制备方法和使用方法。
背景技术
冬季大量积雪会引起交通阻塞、公路停运，机场关闭等严重后果。目前国内外的除雪方式主要分为被动除雪和主动除雪两种，被动除雪主要有人工除雪、机械除雪、撒布融雪剂除雪等。但这三种除雪方式都有较大缺陷：人工除雪作业效率低、劳动强度高；机械除雪对路面冰层的清除相对不彻底，不能完全恢复路面抗滑的效果；而撒布融雪剂除雪，仅将具有融雪作用的物质简单混合，铺撒不够均匀，且飞散到周围空气后，对环境影响较大。
以上除雪方法均属于被动措施，只有在道路下雪后才去实施，不能确保道路一直畅通。道路主动融雪技术是通过使用一定的技术手段使道路具备主动除雪功能。目前国内外道路主动融雪技术主要有自应力弹性路面铺装技术、能量转化融雪技术、在路面混合料中添加盐化物技术、路面镶嵌类铺装技术、路面粗糙型铺装技术等方法。但是上述道路主动融雪技术均有较大的缺陷，如成本过高、对路面结构会产生一定损害、缩短了道路使用寿命等，从而限制了它们的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型路面融冰雪涂层材料及其制备方法和使用方法，将融雪物质负载到载体材料后与乳化沥青、水性环氧树脂及固化剂混合，喷洒到干净路面上，使道路具有主动融雪的功能。
本发明所采用的技术方案为：
一种环保型路面融冰雪涂层材料的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：将10～50重量份的融雪物质加入到50～100重量份的水中，完全溶解后，使用0.5～2.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8～10，然后加入10～50重量份的载体材料，搅拌均匀后烘干研磨，过50～100目的筛子，得到负载有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将15～40重量份的负载有融雪物质的载体粉末加入到10～30重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入10～30重量份的水性环氧树脂、10～50重量份的水、水性环氧树脂固化剂，其中水性环氧树脂固化剂的添加量为水性环氧树脂的20～60%，得到融冰雪涂层材料。
所述的步骤一中的融雪物质为氯盐、硝酸盐、醋酸盐、聚乙二醇系列、乙二醇中的一种或几种；所述的步骤一中的载体材料为硅胶、硅藻土、木屑粉、分子筛系列、火山岩膨润土、膨胀珍珠岩中的一种或几种。
所述的步骤二中的水性环氧树脂固化剂为改性胺类中的703固化剂、120固化剂、593固化剂或脂肪酸改性胺类。
所述的一种环保型路面融冰雪涂层材料的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：将50重量份的醋酸钾加入到100重量份的水中，完全溶解后，使用2.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为10，再加入50重量份的木屑粉，搅拌均匀后烘干研磨，过100目的筛子，得到含有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将40重量份的含有融雪物质的载体粉末加入到30重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入30重量份的水性环氧树脂、50重量份的水、18份脂肪酸改性胺固化剂，得到融冰雪涂层材料。
一种如所述的环保型路面融冰雪涂层材料。
如所述的环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：清洁路面并干燥，覆盖路面的标志标线；
步骤二：将融冰雪涂层材料搅拌均匀后加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中；
步骤三：根据需要喷洒的路幅宽度，打开或折叠洒布机的喷洒横木，以调整喷洒机的喷洒宽度，并在起讫点放置宽于洒布宽度50～100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起讫位置边线垂直，不发生重叠洒布；
步骤四：调整洒布车的喷嘴，按照预定的路线和洒布量进行喷洒；对于洒布车洒布不均匀的地方，及时进行人工处理，洒布量为0.3～1 kg/m2；
步骤五：封闭交通养生3～10小时后开放交通 。
所述的步骤五中，若需要在较短时间内开放交通，则在施工后的路面表面撒布干净的细砂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明涉及的融雪物质可将水的冰点降至-5~ -20℃，能在气温极低的情况下融化路面冰雪，并具有缓释功能，可维持路面主动融雪效果四个月以上，确保道路一个冬季的融雪要求；在一定时间内对道路设施和周边环境没有影响；与路面的粘附性较强，喷洒在路面上后具有较佳的耐磨效果，可维持路面主动融雪效果四个月以上，确保道路一个冬季的融雪要求；涂层还具有封闭路面早期微裂缝、防止路面松散掉粒、路表水下渗而引起的水损坏等作用，可有效延长路面使用寿命；与其他道路主动除雪产品相比成本低廉、施工工艺简单、养护方便。
附图说明
图1为实施例一的涂层试件图。
图2为实施例一的空白试件图。
图3为实施例二的涂层试件图。
图4为实施例二的空白试件图。
图5为实施例四的涂层试件图。
图6为实施例四的空白试件图。
图7为实施例五的涂层试件图。
图8为实施例五的空白试件图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明提供的一种环保型路面融冰雪涂层材料的制备工艺为：将融雪物质的水溶液的pH调整到碱性后，加入载体材料，搅拌均匀后烘干研磨过筛，得到含有融雪物质的载体粉末；再将含有融雪物质的载体粉末加入到乳化沥青中，依次加入水性环氧树脂、水和水性环氧树脂固化剂，得到融冰雪涂层材料。
融雪物质为行业常规的选择：例如氯盐、硝酸盐、醋酸盐、聚乙二醇系列、乙二醇中的一种或几种，其中氯盐可为氯化钙、氯化镁、氯化钠或氯化铝，硝酸盐可为硝酸钙、硝酸钠、硝酸镁、硝酸铵或硝酸锌，醋酸盐可为醋酸钙、醋酸镁或醋酸钾。这些物质能降低水的冰点，融冰化雪，使水在低于零度的条件下仍不结冰。载体材料为硅胶、硅藻土、木屑粉、分子筛系列、火山岩膨润土、膨胀珍珠岩中的一种或几种，载体材料的运用可以将融雪物质载入其孔道中，使融雪物质缓慢释放出来，从而使路面达到长久融雪的目的。其选择种类和多组分的配比均为行业公知，可根据采购原料的情况进行选择。
乳化沥青采用阳离子乳化沥青，阳离子乳化沥青使用广泛，价廉易得，且与路面的粘附性好。水性环氧树脂由环氧树脂、非离子乳化剂及水通过反相法制成，其中非离子乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯。水性环氧树脂在与固化剂反应后形成一种网状高分子层，将含有融雪物质的载体粉末包裹固定在涂层中。具体制备方法是先将一定量的非离子乳化剂加入到环氧树脂中，然后将水缓慢加入到环氧树脂中，在高速剪切的条件下使环氧树脂体系由油相转变为水相，其各项性能指标为：固含量：50～60%、环氧值：0.25～0.32eq/100g、环氧当量：108.7～150 g/eq、25℃时的粘度：0.015～0.03Pa·s。水性环氧树脂固化剂为改性胺类，水性环氧树脂固化剂是一种能溶于水，并能与水性环氧树脂发生固化交联反应的物质，起到与水性环氧树脂发生固化交联反应的作用。
实施例一：
步骤一：将10重量份的氯化镁加入到50重量份的水中，完全溶解后，使用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8，再加入10重量份的硅藻土，搅拌均匀后烘干研磨，过50目的筛子，得到含有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将15重量份的含有融雪物质的载体粉末加入到10重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入10重量份的水性环氧树脂、10重量份的水、2份703固化剂，得到融冰雪涂层材料。
本实施例得到的环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，依次包括以下步骤：
步骤一：用扫帚或清扫机械将路面清扫干净，如果路面存在积水情况，则在施工前使用空压机将路面表面吹干，或等路面干燥后进行施工。将路面的标志标线等采用胶带覆盖，以免被涂层沾污。
步骤二：将融冰雪涂层材料搅拌均匀，加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中。
步骤三：根据路幅全宽，调整洒布机喷洒宽度，并在起讫点放置宽于洒布宽度50～100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起讫位置边线垂直，不发生重叠洒布。
步骤四：调整洒布车的喷嘴，按照预定的路线和洒布量进行喷洒。对于洒布车洒布不均匀的地方，应及时进行人工处理，洒布量是0.3kg/m2。
步骤五：封闭交通养生9小时，确保涂层不会被车辆粘走，撕掉标线上的保护胶带，并清理施工工具及残留材料；然后开放交通。在开放交通初期，应进行交通管制，设置限速标志，禁止在其上刹车，恢复正常交通后，撤掉限制标志。
除冰雪效果：
参见图1和图2，将涂层涂刷在马歇尔试件上，将试件置于水中，以空白试件为参照对象，将试件置于-5℃的低温恒温箱中，3h后，使用橡胶锤除表面冰层，发现涂层试件表面冰层松散，易于清除；而空白试件表面冰层密实，无法清除。
实施例二：
步骤一：将20重量份的氯化钙加入到60重量份的水中，完全溶解后，使用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8，再加入20重量份的硅胶，搅拌均匀后烘干研磨，过60目的筛子，得到含有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将25重量份的含有融雪物质的载体粉末加入到10重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入10重量份的水性环氧树脂、20重量份的水、6份703固化剂，得到融冰雪涂层材料。
本实施例得到的环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，依次包括以下步骤：
步骤一：用扫帚或清扫机械将路面清扫干净，如果路面存在积水情况，则在施工前使用空压机将路面表面吹干，或等路面干燥后进行施工。将路面的标志标线等采用胶带覆盖，以免被涂层沾污。
步骤二：将融冰雪涂层材料搅拌均匀，加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中。
步骤三：根据路幅全宽，调整洒布机喷洒宽度，并在起讫点放置宽于洒布宽度50～100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起讫位置边线垂直，不发生重叠洒布。
步骤四：调整洒布车的喷嘴，按照预定的路线和洒布量进行喷洒。对于洒布车洒布不均匀的地方，应及时进行人工处理，洒布量是0.5kg/m2。
步骤五：封闭交通养生8小时，然后开放交通。
除冰雪效果：
参见图3和图4，将涂层涂刷在马歇尔试件上，以空白试件为参照对象， 将涂层试件表面撒上水，然后将冰层置于其上，在-10℃的条件下放置3h，取出后发现冰块与涂层试件不粘结，而与空白试件与冰层粘结紧密。
实施例三：
步骤一：将30重量份的氯化钠加入到70重量份的水中，完全溶解后，使用1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为9，再加入30重量份的火山岩膨润土，搅拌均匀后烘干研磨，过70目的筛子，得到含有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将30重量份的含有融雪物质的载体粉末加入到20重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入20重量份的水性环氧树脂、30重量份的水、10份120固化剂，得到融冰雪涂层材料。
本实施例得到的环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，依次包括以下步骤：
步骤一：用扫帚或清扫机械将路面清扫干净，如果路面存在积水情况，则在施工前使用空压机将路面表面吹干，或等路面干燥后进行施工。将路面的标志标线等采用胶带覆盖，以免被涂层沾污。
步骤二：将融冰雪涂层材料搅拌均匀，加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中。
步骤三：根据路幅全宽，调整洒布机喷洒宽度，并在起讫点放置宽于洒布宽度50～100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起讫位置边线垂直，不发生重叠洒布。
步骤四：调整洒布车的喷嘴，按照预定的路线和洒布量进行喷洒。对于洒布车洒布不均匀的地方，应及时进行人工处理，洒布量是0.7kg/m2。
步骤五：封闭交通养生10小时，然后开放交通。
本实施例在西安市神华大道向东500米处实施。下雪期间，施工后的道路表面无积雪，与周围积雪路面对比明显。
实施例四：
步骤一：将40重量份的氯化钙加入到80重量份的水中，完全溶解后，使用1.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为9，再加入40重量份的膨胀珍珠岩，搅拌均匀后烘干研磨，过80目的筛子，得到含有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将35重量份的含有融雪物质的载体粉末加入到20重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入20重量份的水性环氧树脂、40重量份的水、14份593固化剂，得到融冰雪涂层材料。
本实施例得到的环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，依次包括以下步骤：
步骤一：用扫帚或清扫机械将路面清扫干净，如果路面存在积水情况，则在施工前使用空压机将路面表面吹干，或等路面干燥后进行施工。将路面的标志标线等采用胶带覆盖，以免被涂层沾污。
步骤二：将融冰雪涂层材料搅拌均匀，加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中。
步骤三：根据路幅全宽，调整洒布机喷洒宽度，并在起讫点放置宽于洒布宽度50～100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起讫位置边线垂直，不发生重叠洒布。
步骤四：调整洒布车的喷嘴，按照预定的路线和洒布量进行喷洒。对于洒布车洒布不均匀的地方，应及时进行人工处理，洒布量是0.9kg/m2。
步骤五：封闭交通养生8小时，然后开放交通。
除冰雪效果：
参见图5和图6，将涂层涂刷在马歇尔试件上，将试件置于水中，以空白试件为参照对象，将试件置于-15℃的低温恒温箱中，3h后，使用橡胶锤除表面冰层，发现涂层试件表面冰层松散，空白试件表面冰层密实。
实施例五：
步骤一：将50重量份的醋酸钾加入到100重量份的水中，完全溶解后，使用2.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为10，再加入50重量份的木屑粉，搅拌均匀后烘干研磨，过100目的筛子，得到含有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将40重量份的含有融雪物质的载体粉末加入到30重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入30重量份的水性环氧树脂、50重量份的水、18份脂肪酸改性胺固化剂，得到融冰雪涂层材料。脂肪酸改性胺固化剂的分子式如下：
本实施例得到的环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，依次包括以下步骤：
步骤一：用扫帚或清扫机械将路面清扫干净，如果路面存在积水情况，则在施工前使用空压机将路面表面吹干，或等路面干燥后进行施工。将路面的标志标线等采用胶带覆盖，以免被涂层沾污。
步骤二：将融冰雪涂层材料搅拌均匀，加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中。
步骤三：根据路幅全宽，调整洒布机喷洒宽度，并在起讫点放置宽于洒布宽度50～100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起讫位置边线垂直，不发生重叠洒布。
步骤四：调整洒布车的喷嘴，按照预定的路线和洒布量进行喷洒。对于洒布车洒布不均匀的地方，应及时进行人工处理，洒布量是1.0kg/m2。
步骤五：封闭交通养生3小时，确保涂层不会被车辆粘走，撕掉标线上的保护胶带，并清理施工工具及残留材料；因需要在4小时内开放交通，因此在施工后的路面表面撒布干净的细砂；开放交通，初期应进行交通管制，设置限速标志，禁止在其上刹车，恢复正常交通后，撤掉限制标志。
除冰雪效果：
参见图7和图8，将涂层涂刷在马歇尔试件上，在涂层试件表面撒上冰雪颗粒，然后将试件置于-20℃的条件下，3h观察冰雪颗粒的溶解情况。结果发现涂层能融化较厚冰雪的下层，使冰雪层与路面脱附。
Claims (7)
1.一种环保型路面融冰雪涂层材料的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：将10～50重量份的融雪物质加入到50～100重量份的水中，完全溶解后，使用0.5～2.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为8～10，然后加入10～50重量份的载体材料，搅拌均匀后烘干研磨，过50～100目的筛子，得到负载有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将15～40重量份的负载有融雪物质的载体粉末加入到10～30重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入10～30重量份的水性环氧树脂、10～50重量份的水、水性环氧树脂固化剂，其中水性环氧树脂固化剂的添加量为水性环氧树脂的20～60%，得到融冰雪涂层材料。
2.根据权利要求1所述的一种环保型路面融冰雪涂层材料的制备方法，其特征在于：
所述的步骤一中的融雪物质为氯盐、硝酸盐、醋酸盐、聚乙二醇系列、乙二醇中的一种或几种；所述的步骤一中的载体材料为硅胶、硅藻土、木屑粉、分子筛系列、火山岩膨润土、膨胀珍珠岩中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的一种环保型路面融冰雪涂层材料的制备方法，其特征在于：
所述的步骤二中的水性环氧树脂固化剂为改性胺类中的703固化剂、120固化剂、593固化剂或脂肪酸改性胺类。
4.根据权利要求3所述的一种环保型路面融冰雪涂层材料的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：将50重量份的醋酸钾加入到100重量份的水中，完全溶解后，使用2.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为10，再加入50重量份的木屑粉，搅拌均匀后烘干研磨，过100目的筛子，得到含有融雪物质的载体粉末；
步骤二：将40重量份的含有融雪物质的载体粉末加入到30重量份的阳离子乳化沥青中，然后依次加入30重量份的水性环氧树脂、50重量份的水、18份脂肪酸改性胺固化剂，得到融冰雪涂层材料。
5.一种如权利要求1～4所述的环保型路面融冰雪涂层材料。
6.如权利要求5所述的环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：清洁路面并干燥，覆盖路面的标志标线；
步骤二：将融冰雪涂层材料搅拌均匀后加入到具有均匀喷洒功能的洒布机中；
步骤三：根据需要喷洒的路幅宽度，打开或折叠洒布机的喷洒横木，以调整喷洒机的喷洒宽度，并在起讫点放置宽于洒布宽度50～100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起讫位置边线垂直，不发生重叠洒布；
步骤四：调整洒布车的喷嘴，按照预定的路线和洒布量进行喷洒；对于洒布车洒布不均匀的地方，及时进行人工处理，洒布量为0.3～1 kg/m2；
步骤五：封闭交通养生3～10小时后开放交通 。
7.根据权利要求7所述的一种环保型路面融冰雪涂层材料的使用方法，其特征在于：
所述的步骤五中，若需要在较短时间内开放交通，则在施工后的路面表面撒布干净的细砂。
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