CN102533062B - 一种路面降温材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路面降温材料，由以下重量份的原料混合制成：成膜物45～55份，电气石35～45份，助剂4～8份；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.3～0.5∶0.05～0.2的质量比混合制成；所述电气石为电气石粉和/或电气石负离子粉；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按0.5～1.5∶0.5～1.5∶1的质量比混合制成。本发明的路面降温材料以电气石为主要原料，合理利用了电气石的优良特性，该材料通过能量转换原理将热能转换为电能等其他能量，不仅降温功效显著，且成本较低、工艺简单、施工方便，其最突出优点是智能、环保。
Description
技术领域
本发明属于道路材料技术领域，具体涉及一种路面降温材料。
背景技术
近年来，我国高速公路建设得到迅速发展，90％以上的高等级路面采用沥青路面，然而，我国许多高速公路沥青路面在建成运营后，早期损害现象比较严重，主要表现为：车辙、裂缝、松散、泛油、沉陷等，这些早期病害的出现，大大缩短了路面的使用年限，致使许多高速公路提前进入大修或改造期，造成了大量的经济损失。车辙是沥青路面存在的重要病害，已有研究发现，高温是车辙产生的最直接的诱因，高温使沥青的流变性能从粘弹性向塑性转化，劲度模量大幅下降，其抗变形能力急剧降低，在车辆荷载的作用下便出现严重的车辙。
沥青作为一种吸热材料，对阳光热量吸收率达到0.85～0.95，沥青路面对太阳光的高吸收率是导致沥青路面出现温度过高的主要原因。由于我国大部分地区，夏季的最高气温能达到35℃～40℃以上，在太阳光持续照射下，大量热量被沥青路面吸收并在沥青路面层中得到累积，沥青路面的温度可达到63℃～68℃，使沥青路面产生车辙。目前，在解决沥青路面的车辙问题时，主要采取提高沥青混合料高温稳定性的技术措施，即通过对沥青改性提高沥青的高温性能，或采用骨架嵌挤型集料级配等来提高沥青混合料的抗车辙能力。工程实践证明这些技术的应用并不能从根本上解决车辙问题。近年来，国内外研究者开始开展沥青路面光热效应机理及其自主控制技术的研究，提出了“主动”的应对思路和措施，从沥青路面的光热转换原理及热传导理论入手，主动探寻并采取相应的技术措施，实现对沥青路面温度的自主控制，减弱热能在沥青混合料重点积累，降低路面的温度，从而在根本上解决路面的车辙问题。
针对高温引发的沥青路面车辙问题，开发出一种可喷洒或涂布在沥青路面表面的降温材料，从“被动”方式转化成“主动”方式来解决车辙危害，是一种十分有效可行的方法，已经成为道路发展的趋势，但这一技术目前还尚未成熟，有许多问题亟待解决，面临的最重要难题是路表降温材料的选择。近年来，已有学者对路面降温材料展开了研究，通过在路表面涂布一种降温材料，减少路面的吸热量，从而降低路面温度，但材料的开发还主要局限于热反射降温材料或隔热材料，这些材料虽能收获一定功效，但也存在许多问题，比如：(1)所采用材料往往成本较高，会增大工程投入；(2)材料配方中化学原料较多，且较多为有毒材料，易对周围环境造成污染；(3)配方工艺复杂，造成施工不便；(4)使用耐久性差，影响沥青路面使用性能，减缓沥青路面使用寿命；(5)重复利用率低，不可循环利用，不可回收，可持续性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种路面降温材料。该路面降温材料以电气石为主要原料，合理利用了电气石的优良特性，这种材料不同于以往研究的降温材料，该材料采用的不是太阳热反射原理，而是通过能量转换原理将热能转换为电能等其他能量，不仅降温功效显著，且成本较低、工艺简单、施工方便，其最突出优点是智能、环保。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种路面降温材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：成膜物45～55份，电气石35～45份，助剂4～8份；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.3～0.5∶0.05～0.2的质量比混合制成；所述电气石为电气石粉和/或电气石负离子粉；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按0.5～1.5∶0.5～1.5∶1的质量比混合制成。
上述的一种路面降温材料，由以下重量份的原料混合制成：成膜物50～55份，电气石40～45份，助剂5～6份。
上述的一种路面降温材料，由以下重量份的原料混合制成：成膜物52份，电气石42份，助剂6份。
上述的一种路面降温材料，所述环氧树脂为双酚A型E44环氧树脂或环氧树脂E52D。
上述的一种路面降温材料，所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.4∶0.1的质量比混合制成。
上述的一种路面降温材料，所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按1∶1∶1的质量比混合制成。
上述的一种路面降温材料，所述分散剂为BYK-163分散剂、BYK-161分散剂或BOK-F-501分散剂，所述消泡剂为BYK-141消泡剂、BYK-052消泡剂或BOK-X-401消泡剂，所述流平剂为BYK-333流平剂、BYK-306流平剂或BOK-L-302流平剂。
上述的一种路面降温材料，所述聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂650或聚酰胺固化剂651。
所述重量份可以为克、两、斤、公斤、吨等重量计量单位。
本发明的路面降温材料的制备方法为：按比例称取成膜物和助剂，并称取电气石，然后将称取的成膜物和助剂混合后搅拌均匀，再加入电气石搅拌均匀，即得本发明的路面降温材料。
本发明的路面降温材料的施工方法为：清扫沥青路面，选择沥青喷洒车喷洒的方式将路面降温材料喷洒至清扫后的沥青路面上，喷洒剂量为0.3L/m2～0.5L/m2，一次制备的路面降温材料应在30分钟内完成喷洒，对喷洒降温材料后的沥青路面进行初期养护后即可开放交通。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的路面降温材料以电气石为主要原料，合理利用了电气石的优良特性，这种材料不同于以往研究的降温材料，该材料采用的不是太阳热反射原理，而是通过能量转换原理将热能转换为电能等其他能量，不仅降温功效显著，且成本较低、工艺简单、施工方便，其最突出优点是智能、环保。
2、本发明将电气石应用于道路工程中在国内外尚属首次，目前国内外还未见相关报道。
3、本发明通过电气石的热电性和压电性，使得沥青路面能够将部分热能或机械能转换为电能，不仅可减少行车荷载破坏，延长路面使用寿命，还可有效降低路面温度，对减轻城市“热岛效应”有显著作用；其次，电气石能够发射红外线，远红外线辐射功能可加剧有机分子运动，提高沥青内部结构稳定性，改善沥青与混合料的路用性能，电气石的热电性和压电性使得沥青在受到外界温度变化或行车荷载作用时，产生电荷，能够进一步提高沥青的性能；第三、电气石具有永久极化效应，周围存在静电场，对带电粒子如空气中的粉尘有吸附作用，同时电气石具有永久释放负离子功能，空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物等产生的活性氧(氧自由基)，中和带正电的空气飘尘，使空气得到净化，从而有效改善城市环境；第四、电气石不仅无污染，具有较高的机械化学稳定性，而且不存在饱和极限，可持续使用，重复利用率较高，耐久性强；第五、我国电气石矿产资源量十分丰富，采购方便，利用潜力非常大。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的路面降温材料，由52kg成膜物、42kg电气石和6kg助剂混合制成；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.4∶0.1的质量比混合制成，其中环氧树脂为双酚A型E44环氧树脂，聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂650；所述电气石是负离子释放量为1000ions的电气石负离子粉；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按1∶1∶1的质量比混合制成，其中分散剂为BYK-163分散剂，消泡剂为BYK-141消泡剂，流平剂为BYK-333流平剂。
本实施例的路面降温材料的制备方法为：称取成膜物和助剂中各成分，并称取电气石，然后将称取的成膜物和助剂的各成分混合后搅拌均匀，再加入电气石搅拌均匀，即得本发明的路面降温材料。
本发明的路面降温材料的施工方法为：清扫沥青路面，选择沥青喷洒车喷洒的方式将路面降温材料喷洒至清扫后的沥青路面上，喷洒剂量为0.3L/m2～0.5L/m2，一次制备的路面降温材料应在30分钟内完成喷洒，对喷洒降温材料后的沥青路面进行初期养护后即可开放交通。
实施例2
本实施例的路面降温材料，由45kg成膜物、35kg电气石和4kg助剂混合制成；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.3∶0.05的质量比混合制成，其中环氧树脂为环氧树脂E52D，聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂651；所述电气石是细度为325目的电气石粉；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按0.5∶0.5∶1的质量比混合制成，其中分散剂为BOK-F-501分散剂，消泡剂为BYK-052消泡剂，流平剂为BOK-L-302流平剂。
本实施例的路面降温材料的制备方法与实施例1相同。
本实施例的路面降温材料的施工方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例的路面降温材料，由48kg成膜物、38kg电气石和6kg助剂混合制成；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.5∶0.2的质量比混合制成，其中环氧树脂为双酚A型E44环氧树脂，聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂651；所述电气石是细度为325目的电气石粉和负离子释放量为5000ions的电气石负离子粉按1∶1的质量比混合而成的混合物；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按1.5∶1.5∶1的质量比混合制成，其中分散剂为BYK-161分散剂，消泡剂为BOK-X-401消泡剂，流平剂为BYK-306流平剂。
本实施例的路面降温材料的制备方法与实施例1相同。
本实施例的路面降温材料的施工方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例的路面降温材料，由50kg成膜物、40kg电气石和5kg助剂混合制成；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.4∶0.1的质量比混合制成，其中环氧树脂为环氧树脂E52D，聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂650；所述电气石是负离子释放量为40000ions的电气石负离子粉；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按0.5∶1.5∶1的质量比混合制成，其中分散剂为BYK-163分散剂，消泡剂为BOK-X-401消泡剂，流平剂为BYK-333流平剂。
本实施例的路面降温材料的制备方法与实施例1相同。
本实施例的路面降温材料的施工方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例的路面降温材料，由55kg成膜物、45kg电气石和6kg助剂混合制成；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.3∶0.15的质量比混合制成，其中环氧树脂为双酚A型E44环氧树脂，聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂650；所述电气石是细度为3000目的电气石粉；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按1.5∶1∶1的质量比混合制成，其中分散剂为BOK-F-501分散剂，消泡剂为BOK-X-401消泡剂，流平剂为BOK-L-302流平剂。
本实施例的路面降温材料的制备方法与实施例1相同。
本实施例的路面降温材料的施工方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例的路面降温材料，由55kg成膜物、45kg电气石和5.5kg助剂混合制成；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.5∶0.1的质量比混合制成，其中环氧树脂为环氧树脂E52D，聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂651；所述电气石是细度为1000目的电气石粉和负离子释放量为10000ions的电气石负离子粉按1∶2的质量比混合而成的混合物；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按1∶0.5∶1的质量比混合制成，其中分散剂为BYK-163分散剂，消泡剂为BYK-141消泡剂，流平剂为BYK-306流平剂。
本实施例的路面降温材料的制备方法与实施例1相同。
本实施例的路面降温材料的施工方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例的路面降温材料，由45kg成膜物、35kg电气石和8kg助剂混合制成；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.4∶0.1的质量比混合制成，其中环氧树脂为双酚A型E44环氧树脂，聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂650；所述电气石是细度为100目的电气石粉和细度为325目的电气石负离子粉按2∶1的质量比混合而成的混合物；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按1∶1∶1的质量比混合制成，其中分散剂为BOK-F-501分散剂，消泡剂为BYK-141消泡剂，流平剂为BYK-333流平剂。
本实施例的路面降温材料的制备方法与实施例1相同。
本实施例的路面降温材料的施工方法与实施例1相同。
对本发明的路面降温材料的性能进行了检测，将实施例1至实施例7的路面降温材料分别喷洒于普通沥青混合料车辙板表面，然后对喷洒后的车辙板表面进行抗滑性能测试、防水性能测试和路表温度测试试验，具体试验方法如下：
一、路面抗滑性能
路面的抗滑性能采用构造深度来评价，试验在成型好的车辙板上进行。采用基质沥青韩国SK-70，采用集料级配AC-16，成型八组车辙板，每组三块，并在车辙板表面喷洒路面降温材料。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中第T0731-2000条规定对喷洒路面降温材料后的车辙板进行表面构造深度试验。规范要求参考《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)。试验结果见表1：
表1路面抗滑性能试验结果
从表1可以看出，构造深度的试验结果满足规范要求，表明喷洒本发明路面降温材料后路面的抗滑性能较好，满足施工要求。
二、路面防水性能
采用基质沥青韩国SK-70，采用集料级配AC-16，成型车辙板，在车辙板表面喷洒路面降温材料。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中第T0730-2000条规定对喷洒路面降温材料后的车辙板进行渗水试验，规范要求参考《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)。试验结果见表2：
表2路面渗水性能试验结果
从表2可以看出，喷洒本发明路面降温材料后的车辙板的渗水系数满足规范要求，表明使用本发明路面降温材料后路表面不渗水，防水性能较好，满足施工要求。
三、路表温度试验
制备24块普通AC-16沥青混合料车辙板，分成八组，每组三块，对其中一组作为对照组不喷洒降温材料，其余七组分别喷洒实施例1至实施例7的路面降温材料。将八组车辙板在室外放置三天后，同时对车辙板表面温度与大气温度进行测试，试验结果见表3：
表3车辙板表面温度与大气温度
从表3可以看出，喷洒本发明路面降温材料后的车辙板表面温度明显低于未喷洒降温材料的基质沥青车辙板的表面温度，表明在路表面喷洒本发明路面降温材料可显著降低沥青路面表面温度，有效阻止路面高温车辙等病害形成，同时也会吸收大气中的热量，从而可减轻城市的热岛效应。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种路面降温材料，其特征在于，由以下重量份的原料混合制成：成膜物52份，电气石42份，助剂6份；所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.3～0.5∶0.05～0.2的质量比混合制成；所述电气石为电气石粉和/或电气石负离子粉；所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按0.5～1.5∶0.5～1.5∶1的质量比混合制成。
2.根据权利要求1所述的一种路面降温材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型E44环氧树脂或环氧树脂E52D。
3.根据权利要求1所述的一种路面降温材料，其特征在于，所述成膜物由环氧树脂、聚酰胺固化剂和甲醇稀释剂按1∶0.4∶0.1的质量比混合制成。
4.根据权利要求1所述的一种路面降温材料，其特征在于，所述助剂由分散剂、消泡剂和流平剂按1∶1∶1的质量比混合制成。
5.根据权利要求1所述的一种路面降温材料，其特征在于，所述分散剂为BYK-163分散剂、BYK-161分散剂或BOK-F-501分散剂，所述消泡剂为BYK-141消泡剂、BYK-052消泡剂或BOK-X-401消泡剂，所述流平剂为BYK-333流平剂、BYK-306流平剂或BOK-L-302流平剂。
6.根据权利要求1所述的一种路面降温材料，其特征在于，所述聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂650或聚酰胺固化剂651。
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