CN102408873B - 抑制道路结冰的粉料、涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制道路结冰的粉料，包括下列重量百分比的原料：氯化钠20-30%，氯化钙1.5-3.8%，火山灰61.2-77%，氧化硅0.3-2.0%，碳酸钙1.2-3.0%，各原料之和为100%。本发明还公开了含有该粉料的涂料以及他们的制备方法，该粉料和涂料均有很好的抑制道路结冰的效果，其中，粉料主要是用于新建道路中，而涂料可以用于已经修好的旧道路上。这两种产品中含有的氯盐含量比现有融雪剂低，因此其对环境和车辆的损害相对而言小一些。本发明制备方法易于操作，使氯盐能够很好的附着在火山灰中，起到更好的作用。

Description

抑制道路结冰的粉料、涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抑制道路结冰的粉料、涂料及其制备方法，属于融雪剂技术领域。

背景技术

我国幅员辽阔，很多地区冬季温度很低，且持续时间很长。冬季很容易有雨雪天气，由于气温低，降雨或降雪会使路面能见度低，降雨、雪后的路面还会产生还极易积雪和结冰，这样严重影响车辆行驶，增加能源消耗，更严重的时，降雨、雪天气极易发生交通事故，造成极大的经济损失和人员伤亡。

为了保证雨、雪天气道路的正常通行，避免交通事故的发生，必须对路面上的积雪及形成的冻雪、冻雨进行及时的清除。现今，国内外普遍采用的除雪方式为机械除雪和化学融雪，因机械除雪速度慢，且除雪困难、易损坏路面，所以在冰雪量大的地区一般采用化学融雪进行除雪。

现今国内外普遍采用的融雪剂主要为两大类，一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂，另一类则是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，通称作“化冰盐”。 醋酸钾类融雪剂效果好、腐蚀性小，但是价格昂贵，在公路上使用成本太高，一般不用，氯盐类融雪剂价格便宜、融雪效果好，是普遍采用的融雪剂。但是该氯盐类融雪剂存在很大的危害，例如：1、在北方很多公路的路面铺装出现沥青面层脱落、坑糟、拥包、逐渐导致路面铺装大面积破损，这一现象已成为寒冷地区公路特别是高速公路的质量通病。经调查分析，除雪剂的大量使用是造成路面大面积破损的主要原因。2、融雪剂对道路周围环境的破坏也非常严重，随着融雪剂的使用，大量的行道树及灌木相继死亡，经调查研究，数目死亡的主要原因是大量使用融雪剂使植株发生了严重盐害所致。3、除上述两点以外，融雪剂对城市污水、排水管道的腐蚀、车辆的腐蚀都造成了不必要的损失。

上述融雪剂是在雪停后在路面上进行散撒的，然后与铲车、拖拉机等配合进行配合除雪。这种除雪方式为被动的除雪方式，它不但浪费人力物力、耽误车辆通行、除雪效果差，而且沾染融雪剂的道路、车辆、植物、土地等都会造成不同程度的损坏。目前，国外一些国家已经开始采用防冻养护技术保证冬季道路通畅，这种技术与被动除雪技术不同，它是根据天气预报在路面提前散步化学溶剂，防止冰雪冻结。这种方法能够有效的防止雪与地面的粘结，还能节省大量的费用，因此，该主动防冻养护技术及用于其所用的除雪剂将会是未来冬季道路养护作业的重要研究方向。

发明内容

本发明针对现有冬季道路养护及融雪剂技术存在的不足，提供了一种抑制道路结冰的粉料，该抑制道路结冰的粉料为固态组合物，其可直接掺加在新建道路的混料中，起到抑制结冰的效果。

本发明还提供了一种抑制道路结冰的涂料，该涂料为液态组合物，其可在雪前喷洒在道路上，抑制积雪，防止雨、雪冻结，缩短冻结时间，确保交通安全。

本发明还公开了本抑制道路结冰涂料和粉料的制备方法，该方法操作简单，易于实施。

其具体技术方案如下：

一种抑制道路结冰的粉料，其特征是包括下列重量百分比的原料：氯化钠20-30%，氯化钙1.5-3.8%，火山灰61.2-77%，氧化硅0.3-2.0%，碳酸钙1.2-3.0%，各原料之和为100%。

该粉料的制备方法为：按配比称取粉料各原料，混合均匀后加入水，在80-120℃下处理30-50min，然后离心烘干、磨成细粉，得粉料。

上述制备方法中，水的加入量为粉料的35-45wt%。

上述制备方法中，所得粉料的细度为60-150um，比重为2.25-2.35。

在粉料中，氯化钠和氯化钙起到抑制结冰的作用，火山灰为多孔材料，可以吸附氯化钠和氯化钙，起到载体的作用，为了满足粉料的比重与石粉的相当，使粉料可以代替部分石粉，因此，在粉料中还含有氧化硅和碳酸钙，这两者起到填充剂的作用，通过他们含量的调解使粉料比重与石粉相近。在制备时，先用水将所有原料溶解，使其中的氯化钠和氯化钙变为水溶液，然后再高温蒸发水分，使氯化物颗粒全部附着与火山灰的孔中，在使用时能够缓慢释放出盐，起到抑制结冰的作用。

本发明粉料为固体小颗粒状态，可以在新建路面时直接加入沥青混料（沥青、砂、石粉）中，这样新铺设的道路具有抑制结冰的作用，一般粉料的加入量为沥青混料（沥青、砂、石粉）质量的10wt%左右，适用于山东、江苏等冬季气温在-5～-15℃的地区，加入后路面一直结冰时间可持续起效4-6年。因为在设计时将粉料的比重调节到与石粉相近，因此粉料可以代替沥青混料中的石粉。

上述粉料寿命长，在山东、江苏等冬天温度不会很低的地区使用，当雨雪天气时，水会渗入地下，从而使氯盐从路表面析出，达到抑制结冰的效果。但是，粉料仅能用于新建道路铺设过程中，对于已建的道路就不适用。因此，为了能够使旧道路也能良好的抗结冰，本发明又进一步的提供了一种抑制道路结冰的涂料，本涂料是针对雪前防冻养护技术而研发的，在雨雪天气前进行喷洒，可以防止冬季道路因降霜、降雪引起的冻结，防止融雪冰水的再次冻结，加快雪的融化，增强冰雪可剥离性，比传统的被动除雪技术节省大量费用。

一种抑制道路结冰的涂料，其特征是包括以下重量百分比的原料:抑制道路结冰的粉料10-50%,胶黏剂1.2-6.0%,水44-88.8%。

本发明所用胶黏剂的作用是使粉料与道路有效粘结，在使用时采用的是水溶性的胶黏剂，其可溶于水，使粉料中的融雪材料析出达到抑制结冰的效果。如果是非水溶性的，例如水乳型的或者溶剂型的胶黏剂，其水溶性不好，在将抑冻剂撒于路面上时水融性差，粉料中的融雪材料不会析出，达不到抑制结冰的目的。

上述涂料的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1） 按配比称取粉料各原料，混合均匀后加入水，在80-120℃下处理30-100min，然后离心烘干、磨成细粉，得粉料；

（2） 按配比将胶黏剂与水混合，形成溶液，将步骤（1）所得的粉料加入溶液中，混合均匀即得抑制道路结冰涂料。

上述步骤（1）中，水的加入量为粉料的35-45wt%，粉料的细度为60-150um，比重为2.25-2.35。

本发明的抑制道路结冰的涂料为液体状态，由固体粉料、胶黏剂和水混合而成。粉料是抑制结冰的主要原料，胶黏剂是粉料与路面有效粘结的辅料，将涂料喷洒在路面干燥后会形成一种薄膜，从而起到抑制结冰的作用。从含量中可以看出，本发明氯盐所占的比例很小，可以有效的减小对环境、车辆、桥梁等的损害，粉体中加入火山灰、氧化硅和碳酸钙，并以火山灰为主要载体，火山灰营养丰富，能够让周围的土地变肥沃，不会对周围环境造成危害。

本发明抑制道路结冰的涂料在雪前使用，降雪前，将本发明产品直接喷涂到沥青道路表面，根据环境温度高低，一般液体的铺设厚度在1-3mm之间,环境温度越低厚度越大，自然干燥后即可。本产品在干燥前为液体，可以修复道路的裂缝，自然干燥后的涂料形成一层无色薄膜，附着与沥青道路上，具有一定的修复路面的功能。

本涂料所用原料简单易得，成本低，效果好，在雨雪前铺装上抑制结冰涂料后，它会在雨雪天气自动析出融冰材料抑制积雪、抑制雨雪冻结及融雪冰水的再次冻结，达到抑制结冰的目的。此外，该涂料附着在路面上，增强了冰雪与路面的可剥离性，提高了除雪效率，减小了除雪对路面的损害。在冰、雪除净、路面干燥后，涂料又形成一层无色薄膜，保护路面。

本产品不仅可以修复路面，还可以减少冰雪对路面的粘连，抑制积雪，缩短冻结时间，提高除雪作业效率，确保交通安全，维护路面环境。其抗冻结温度为-5~-15℃，可持续效果120天左右，在经常降雪期间使用非常合算，一次铺装后可持续120天，在有效期间内不必再另行喷洒，即节约了人力物力又节约了成本，消减了冬季路面管理费用，对防冻除雪技术的推广具有重大的意义。

本发明粉料和涂料均有很好的抑制道路结冰的效果，其中，粉料主要是用于新建道路中，而涂料可以用于已经修好的旧道路上。这两种产品中含有的氯盐含量比现有融雪剂低，因此其对环境和车辆的损害相对而言小一些，另外，氯盐在没有水的情况下是固定在火山灰的多孔中的，附着力好，不会渗出，只有在路面下雨或下雪后才会析出，这样可以在初期就防止雨雪冻结，减少冰雪对路面的粘连，比在雪后喷撒的融雪剂效果更直接。本发明制备方法易于操作，使氯盐能够很好的附着在火山灰中，起到更好的作用。  

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的阐述，应该明白的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。如无特别说明，下述百分含量均为重量百分含量。

本发明所用的原料在市场中均能买到，其中，实施例中所用的水溶性胶黏剂为801胶粉、107胶、EVA胶粉或聚醋酸乙烯乳液，但并不表示本发明水溶性胶黏剂仅限于此。

实施例1

按百分比氯化钠20%，氯化钙1.5%，火山灰77%，氧化硅0.3%，碳酸钙1.2%称取粉料原料，将他们混合均匀后加入水（水加入量为粉料的35-45wt%），在80-120℃下处理30-100min，然后离心烘干、磨成60-150微米的细粉，得粉料，比重为2.25-2.35。

实施例2

按百分比氯化钠30%，氯化钙3.8%，火山灰61.2%，氧化硅2%，碳酸钙3%称取粉料原料，按照实施例1的方法制成粉料。

实施例3

按百分比氯化钠25%，氯化钙3%，火山灰68.5%，氧化硅1.5%，碳酸钙2%称取粉料原料，按照实施例1的方法制成粉料。

实施例4

按百分比氯化钠22%，氯化钙2%，火山灰72.5%，氧化硅1%，碳酸钙2.5%称取粉料原料，按照实施例1的方法制成粉料。

实施例5

按百分比氯化钠28%，氯化钙3.5%，火山灰64.4%，氧化硅1.3%，碳酸钙2.8%称取粉料原料，按照实施例1的方法制成粉料。

实施例6

采用以下原料配制本发明抑制道路结冰涂料：实施例1的粉料35%，801胶粉1.2%，水63.8%，按配比将胶黏剂与水混合，形成溶液，将粉料加入溶液中，混合均匀即得。

实施例7

采用以下原料配制本发明抑制道路结冰涂料：实施例2的粉料20%，107胶3.4%，水76.6%，按配比将胶黏剂与水混合，形成溶液，将粉料加入溶液中，混合均匀即得。

实施例8

采用以下原料配制本发明抑制道路结冰涂料：实施例3的粉料27.5%，EVA胶粉2.5%，水70%，按配比将胶黏剂与水混合，形成溶液，将粉料加入溶液中，混合均匀即得。

实施例9

采用以下原料配制本发明抑制道路结冰涂料：实施例4的粉料33%，聚醋酸乙烯乳液3%，水64%，按配比将胶黏剂与水混合，形成溶液，将粉料加入溶液中，混合均匀即得。

实施例10

采用以下原料配制本发明抑制道路结冰涂料：实施例5的粉料25%，801胶粉2%，水73%，按配比将胶黏剂与水混合，形成溶液，将粉料加入溶液中，混合均匀即得。

本发明抑制道路结冰材料性能评价试验如下：

1、盐分析出测定：

（1）、采用新建道路原料标准模拟一块新建路面，面积5m×5m，沥青混料按照现有配比，在混料中加入10%的固体粉料。路面铺设好后，在其上滴加硝酸银水溶液，路面出现氯化银白色沉淀，由此可以确认铺装好的路面上有盐分析出。

（2）、在旧道路上选取5m×5m的路面铺设本发明涂料，厚度为1mm，涂料干燥后形成一层透明薄膜，在其上滴加硝酸银水溶液，路面出现氯化银白色沉淀，由此可以确认铺装好的路面上有盐分析出。

2、盐分溶出量的测定：

（1）在上述方法1中掺有粉料的新建路面及铺有涂料的旧路面上分别设置Φ150mm的圆筒，与路面接触部密封后倒入200cc蒸馏水。

（2）经过两小时后采用盐分量测定仪测得掺有粉料的路面析出的盐的浓度为23.1%、铺有涂料的路面析出的盐的浓度为23.4%，根据盐的冰点值可以推测出这两种路面的结冰温度均在-15℃左右，因此可以判断本涂料的抗结冰效果能够满足要求。将液

3、使用海绵的冰附着评价：

 在方法1设有抑制结冰材料的新道路和旧道路表面分别放上吸有水的海绵，在-15℃下将其冰附着固定，同时设置对比实验，然后利用人力进行剥离，通过剥离的难以程度评价定性抗冻结效果。

4、腐蚀性评价实验

A．采用以下方法评价本发明产品的腐蚀性，步骤为：

（1）取已融化的雪水约100mL，分别加入1g本发明粉料、低碳混合羧酸镁(MR)和氯化钠，以雪水为空白样作对照，溶液暴露于空气中；

（2）往配制溶液中各置入一个铁钉，用细线使其悬浮溶液中；

（3）定期观察腐蚀情况，记录，比较，结果如下：

B.取本发明粉料，配成0.5%的溶液，将该溶液定时浇灌花草，每2天一次，连续一个月花草无萎靡、死亡现象，因此可以看出，本产品腐蚀性较低。

从上述实验可以看出，本发明粉料和涂料均具有很好的效果，实施例1-10中所得产品的效果相近。

Claims (8)

1.一种抑制道路结冰的粉料，其特征是按百分比氯化钠30%，氯化钙3.8%，火山灰61.2%，氧化硅2%，碳酸钙3%称取粉料原料，将它们混合均匀后加入水，水加入量为粉料的35-45wt%，在80-120℃下处理30-100min，然后离心烘干、磨成60-150微米的细粉，得粉料。

2.一种抑制道路结冰的粉料，其特征是：按百分比氯化钠25%，氯化钙3%，火山灰68.5%，氧化硅1.5%，碳酸钙2%称取粉料原料，将它们混合均匀后加入水，水加入量为粉料的35-45wt%，在80-120℃下处理30-100min，然后离心烘干、磨成60-150微米的细粉，得粉料。

3.一种抑制道路结冰的粉料，其特征是：按百分比氯化钠22%，氯化钙2%，火山灰72.5%，氧化硅1%，碳酸钙2.5%称取粉料原料，将它们混合均匀后加入水，水加入量为粉料的35-45wt%，在80-120℃下处理30-100min，然后离心烘干、磨成60-150微米的细粉，得粉料。

4.一种抑制道路结冰的粉料，其特征是：按百分比氯化钠28%，氯化钙3.5%，火山灰64.4%，氧化硅1.3%，碳酸钙2.8%称取粉料原料，将它们混合均匀后加入水，水加入量为粉料的35-45wt%，在80-120℃下处理30-100min，然后离心烘干、磨成60-150微米的细粉，得粉料。

5.一种抑制道路结冰涂料，其特征是包括以下重量百分比的原料: 权利要求1所述的抑制道路结冰的粉料20wt%,107胶3.4wt%,水76.6wt%。

6.一种抑制道路结冰涂料，其特征是由以下重量百分比的原料组成: 权利要求2所述的抑制道路结冰的粉料27.5wt%，EVA胶粉2.5wt%，水70wt%。

7.一种抑制道路结冰涂料，其特征是由以下重量百分比的原料组成: 权利要求3所述的抑制道路结冰的粉料33wt%，聚醋酸乙烯乳液3wt%，水64wt%。

8.一种抑制道路结冰涂料，其特征是由以下重量百分比的原料组成: 权利要求4所述的抑制道路结冰的粉料25wt%，801胶粉2wt%，水73wt%。