CN105461247A - 一种缓释型蓄盐集料及其制备方法 - Google Patents

一种缓释型蓄盐集料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种缓释型蓄盐集料及其制备方法，所涉及的集料的制备原料包括轻烧氧化镁、氯化镁水溶液、耐水改性剂和缓释盐化物；所述耐水改性剂为硅酸乙酯或硅灰；所述缓释盐化物为氯化钠、玻璃粉和麦饭石的共熔物经干燥、破碎后与憎水改性剂球磨加工的粉化物，所述的憎水改性剂为有机硅憎水粉、硬酯酸或硬酯酸金属盐。所涉及的制备方法包括：将配方量的轻烧氧化镁、缓释盐化物和耐水改性剂加入氯化镁水溶液中混匀后保压；接着在50-60℃处理后经养护、粉碎得缓释型蓄盐集料。本发明将氯氧镁水泥的高强度、长效蓄盐性与以多孔、强吸附性的麦饭石为载体的改性缓释盐粉结合为一体，制备出一种抗压强度高、能够长效缓释融雪盐的块状集料。

Description

一种缓释型蓄盐集料及其制备方法
技术领域
本发明属于交通路面材料技术领域，具体涉及一种长效缓释型蓄盐集料及其制备方法。
背景技术
冬季雨雪天气，路面易结冰积雪而使其抗滑能力大幅下降，导致交通事故频发，造成人民生命财产的损失，严重影响道路通行能力。传统中最有效的路面除冰雪的方法是在冰雪路面直接撒布融雪盐，但是，大量撒布的融雪盐不仅腐蚀路面，造成路面的损坏，而且，大量融雪盐随着冰水的流失，造成土壤和水源的污染。为了缓解此问题，近年来，兴起铺筑蓄盐类自融冰雪除冰路面，这是一种将蓄盐集料掺于沥青混凝土中，蓄盐集料缓慢释放除冰盐，从而使路面长期保持除冰能力的新型除冰雪技术。此施工技术成本低，环境污染小，工程应用除冰效果明显。但也暴露出一些问题，主要问题是蓄盐集料的缓释能力差，集料内蓄的除雪盐很快释放，短期内路面自融冰雪能力突出，后期路面就失去除冰雪能力。如以瑞士蓄盐集料“V-260”铺装的路面在第一年出现大量的蓄盐散失，第二年开始除冰效果显著下降，路面面层出现碎石脱落、平整度下降，严重制约了这些新型抗凝冰材料在道路中的大面积推广。因此，开发研究价格低廉、制备工艺简单、施工方便、蓄盐可控缓慢释放的新型环保抗凝冰路面材料具是深远的社会意义和经济价值。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种缓释型蓄盐集料，该集料的制备原料包括轻烧氧化镁、氯化镁水溶液、耐水改性剂和缓释盐化物；所述耐水改性剂为硅酸乙酯或硅灰；所述缓释盐化物为氯化钠、玻璃粉和麦饭石的共熔物经干燥、破碎后与憎水改性剂球磨加工的粉化物，所述的憎水改性剂为有机硅憎水粉、硬酯酸或硬酯酸金属盐。
一种实施方式，各组分所占质量份为：轻烧氧化镁47-49份，氯化镁水溶液33-35份，耐水改性剂1-2份，缓释盐化物15-17份；所述缓释盐化物的各原料质量百分比为：氯化钠55％-60％，玻璃粉20％-25％，麦饭石18％-23％，憎水改性剂2％，且各原料的百分比之和为100％。(可以)
一种实施方式，所述的氧化镁与氯化镁的摩尔比为6.1～6.2：1。
一种实施方式，所述的轻烧氧化镁活性含量大于60％，游离氧化钙小于2％。
一种实施方式，所述的氯化镁水溶液波镁度为26-28。
一种实施方式，所述的氯化钠纯度大于99％，料径小于0.15mm；所述的玻璃粉为无铅玻璃粉，融熔温度为700-800℃，料径小于0.15mm；所述的麦饭石料径小于0.15mm；所述的憎水改性剂为有机硅憎水粉。
本发明另一方面还提供了上述缓释型蓄盐集料的制备方法，该制备方法包括：
将配方量的轻烧氧化镁、缓释盐化物和耐水改性剂加入氯化镁水溶液中混匀后在1.5-2MPa保压1-2分钟；接着在50-60℃处理后经养护、粉碎得缓释型蓄盐集料。
一种实施方式中，本发明的缓释型蓄盐集料被粉碎成过4.75mm方孔筛的集料。
本发明的技术改进点在于将氯氧镁水泥的高强度、长效蓄盐性与以多孔、强吸附性的麦饭石为载体的改性缓释盐粉结合为一体，制备出一种抗压强度高、能够长效缓释融雪盐的块状集料。其优点在于(较释盐细粉体)：释盐细粉突出的问题是粉体太细，包覆的盐分开始时被疏水的沥青二次阻隔以后不能被水溶出，经过多次雨水冲刷和沥青老化程度的慢慢增高，粉体内蓄的盐分会大量、短时间内释放，而粉体内本身又没有后续产盐的功能，因此，粉体型蓄盐材料不具备长效、稳定的释盐功能。而本发明是一种高抗压的块状集料，不仅作为一种高抗压的骨料，而且能够实现释盐与长效蓄盐的平衡。其原理是氯氧镁水泥强度高，在材料一定配比和耐水处理后，其结构的5MgO.MgCl2.8H2O型晶体居多，这种晶体须在长期潮气环境下，才缓慢变为3MgO.MgCl2.8H2O型晶体，并释放出具有融雪功能的MgCl2盐，3MgO.MgCl2.8H2O型晶体再经长期潮气浸蚀下，最后又可释放出MgCl2，因此，保持块状集料可使氯氧镁水泥具备长效蓄盐的功能；以多孔、强吸附功能的麦饭石为载体，将低熔点无铅玻璃粉与氯化钠共熔后形成的玻璃盐封装于麦饭石的孔中，玻璃盐是将氯化钠晶体熔融包覆于非晶的玻璃相中，它具有良好的缓释盐分的功能。当包裹于氯氧镁水泥中的玻璃盐的盐份释放完以后，在平常沥青路面干燥时麦饭石又可将氯氧镁释放的盐吸附于它的孔中，而不会让干燥后的盐分无处储蓄而从沥青中析晶、涨出后散失，从而在集料内形成多级蓄盐、释放盐的体系。
具体实施方式
本发明的缓释盐化物利用麦饭石粉的超强吸附性和装载性，将盐蓄入麦饭石的微孔中，再用低熔点玻璃粉作为高温粘结剂，将孔封堵，最后再用有机硅憎水粉处理，使其不易受水浸润。且可将憎水性转移到外包覆的氯氧镁水泥体系中。
本发明制备长效缓释型蓄盐集料的原理是利用改性的氯氧镁水泥的缓释与缓释盐化物的复合效应，制备长效缓释型蓄盐集料。
为对本发明进行更好的说明，列举以下实施例，但以下实例并不作为对本发明的限定。
实施例1：
将120g氯化钠超细粉、40g低熔点玻璃粉、36g麦饭石粉混合球磨0.5小时后，置于850℃的马弗炉中，煅烧1小时，自然冷却至常温，然后，将此融熔物破碎，与4gSHP60Plus有机硅憎水粉在球磨机中磨制加工半小时即成缓释盐化物,代号a。
将350g波镁度26的氯化镁水溶液与20g硅酸乙酯混合均匀，再将470g氧化镁和160g缓释盐化物a混合均匀后，再加入氯化镁的水溶液中，用水泥砂浆搅拌机搅拌2分钟后，将反应混合物倒入平板模具中，静置。待氯氧镁水泥即将要凝结时，将平板模具置于液压机中，加压1.5MPa，保压2分钟。用测温器不时检测模具内反应物的温度，待温度上升至55℃时，将反应物脱模，保湿养护1个月后，最后用鄂式破碎机将氯氧镁水泥板破碎加工成过4.75mm方孔筛的集料，代号为1#。
实施例2
将110g氯化钠超细粉、40g低熔点玻璃粉、46g麦饭石粉混合球磨1小时后，置于900℃的马弗炉中，煅烧1小时，自然冷却至常温，然后，将此融熔物破碎，与4gSHP60Plus有机硅憎水粉在球磨机中磨制加工半小时即成缓释盐化物,代号b。
将340g波镁度27的氯化镁水溶液与15g硅灰混合均匀，再将465g氧化镁和170g缓释盐化物b混合均匀后，再加入氯化镁的水溶液中，用水泥砂浆搅拌机搅拌2分钟后，将反应混合物倒入平板模具中，静置。待氯氧镁水泥即将要凝结时，将平板模具置于液压机中，加压2MPa，保压2分钟。用测温器不时检测模具内反应物的温度，待温度上升至60℃时，将反应物脱模，保湿养护1个月后，最后用鄂式破碎机将氯氧镁水泥板破碎加工成过4.75mm方孔筛的集料，代号为2#。
实施例3：
将115g氯化钠超细粉、45g低熔点玻璃粉、36g麦饭石粉混合球磨1小时后，置于900℃的马弗炉中，煅烧1小时，自然冷却至常温，然后，将此融熔物破碎，与4gSHP60Plus有机硅憎水粉在球磨机中磨制加工半小时即成缓释盐化物,代号c。
将335g波镁度28的氯化镁水溶液与15g硅酸乙酯混合均匀，再将490g氧化镁和160g缓释盐化物c混合均匀后，再加入氯化镁的水溶液中，用水泥砂浆搅拌机搅拌2分钟后，将反应混合物倒入平板模具中，静置。待氯氧镁水泥即将要凝结时，将平板模具置于液压机中，加压2MPa，保压2分钟。用测温器不时检测模具内反应物的温度，待温度上升至60℃时，将反应物脱模，保湿养护1个月后，最后用鄂式破碎机将氯氧镁水泥板破碎加工成过4.75mm方孔筛的集料，代号为3#。
性能试验
遵循本发明的制备方法制备得到的长效缓释型蓄盐集料代号分别为1#、2#和3#，一般石灰岩集料代号为0#，按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)检测不同代号集料的压碎值及相关性能。使用上海雷磁仪器厂生产的DDS-11C型电导率仪，电极常数为1.0的DJS-1型电极，按照水和蓄盐集料质量比为20：1的比例，将集料浸入水中，检测室温下7d水溶液电导率的变化，检测蓄盐集料的盐分缓释性能。
按《公路工程沥青及混合料试验规程》(JTGE20-2011)》制备一般石灰岩集料AC-13沥青混凝土，油石比4.8％，用长效缓释蓄盐集料等体积替换过4.75方孔筛以下石料10％，集配按AC-13试验，并检测不同集料的沥青混合料的路用性能。使用一循环水箱，冲泡含蓄盐集料的沥青混凝土试块1小时，每次冲泡后，水箱中盐水再换成新的蒸馏水，干燥沥青混凝土试块，称量损失的盐分，并计算盐水浓度，检测蓄盐沥青混凝土的盐分缓释性能。
以上试验结果见下表1、表2和表3。
表1长效缓释型蓄盐集料及其混合料性能
表2.蓄盐集料电导率(ms/cm)
测试间隔时间 1# 2# 3#
1d 1.02 1.17 1.20
2d 1.84 1.94 2.01
3d 2.96 3.05 3.11
4d 3.53 3.61 3.70
5d 4.27 4.34 4.41
6d 4.83 4.95 4.99
7d 5.12 5.20 5.27
表3.蓄盐沥青混凝土释放氯离子浓度(mol/L)测试结果
测试次数 1# 2# 3#
1 0.0425 0.0437 0.0421
2 0.0427 0.0442 0.0426
3 0.0436 0.0455 0.0434
4 0.0453 0.0468 0.0447
5 0.0467 0.0471 0.0458
6 0.0479 0.0482 0.0466
7 0.0489 0.0493 0.0485
从上表1中可知，制备的1#、2#和3#蓄盐集料，集料的各项性能符合规范要求，其沥青混凝土路用性能(动稳定度、弯拉应变、残留稳定度)与石灰岩集料沥青混凝土相比有所下降，但仍然能够保持较为优良的路用性能。从表2中可知，1#、2#和3#蓄盐集料电导率稳定增长，均表现出良好的盐分缓释性能。将它们添加到沥青混凝土中后，都能体现出长效、稳定的盐分缓释功能。

Claims (8)

1.一种缓释型蓄盐集料，其特征在于，该集料的制备原料包括轻烧氧化镁、氯化镁水溶液、耐水改性剂和缓释盐化物；所述耐水改性剂为硅酸乙酯或硅灰；所述缓释盐化物为氯化钠、玻璃粉和麦饭石的共熔物经干燥、破碎后与憎水改性剂球磨加工的粉化物，所述的憎水改性剂为有机硅憎水粉、硬酯酸或硬酯酸金属盐。
2.如权利要求1所述的缓释型蓄盐集料，其特征在于，各原料所占质量份为：轻烧氧化镁47-49份，氯化镁水溶液33-35份，耐水改性剂1-2份，缓释盐化物15-17份；所述缓释盐化物的各原料质量百分比为：氯化钠55％-60％，玻璃粉20％-25％，麦饭石18％-23％，憎水改性剂2％，且各原料的百分比之和为100％。
3.如权利要求1所述的缓释型蓄盐集料，其特征在于，所述的氧化镁与氯化镁的摩尔比为6.1～6.2：1。
4.如权利要求1所述的缓释型蓄盐集料，其特征在于，所述的轻烧氧化镁活性含量大于60％，游离氧化钙小于2％。
5.如权利要求1所述的缓释型蓄盐集料，其特征在于，所述的氯化镁水溶液波镁度为26-28。
6.如权利要求1所述的缓释型蓄盐集料，其特征在于，所述的氯化钠纯度大于99％，料径小于0.15mm；所述的玻璃粉为无铅玻璃粉，融熔温度为700-800℃，料径小于0.15mm；所述的麦饭石料径小于0.15mm；所述的憎水改性剂为有机硅憎水粉。
7.权利要求1所述缓释型蓄盐集料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
将配方量的轻烧氧化镁、缓释盐化物和耐水改性剂加入氯化镁水溶液中混匀后在1.5-2MPa保压1-2分钟；接着在50-60℃处理后经养护、粉碎得缓释型蓄盐集料。
8.如权利要求7所述缓释型蓄盐集料的制备方法，其特征在于，所述缓释型蓄盐集料被粉碎成过4.75mm方孔筛的集料。
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