CN106082793A - 缓释盐化物复合相变材料沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种缓释盐化物复合相变材料沥青混合料及其制备方法，其中缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，由缓释盐化物：2份～3份，复合相变材料：0.75份～0.9份，沥青：5份～6份，辅料：100份～110份组成。缓释盐化物复合相变材料沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：制备缓释盐化物；步骤2：制备复合相变材料；步骤3：制备沥青混合料。本发明方法中的缓释盐化物中盐分逐渐的释放出来，由于火山石粉的吸附作用，氯盐在路面压力和孔隙水动力作用下不会一次性地释放到路面，而是逐渐释放到路面，溶解在雪水中的盐分降低了路面雪水冰点，在冬天路面结冰情况下，融解冰雪的效果更好，可以有效解决冬季道路融冰雪及行车安全问题。

Description

缓释盐化物复合相变材料沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于路面材料技术领域，特别是涉及一种含有盐化物复合相变材料的混合料及其制备方法。
背景技术
冬季高速公路及普通公路路面易遭受冰雪的侵袭，对路面造成冻融破坏的同时也对人们的生命财产安全造成威胁。每年因路面上的冰雪会造成汽车制动距离变长，车轮打滑等不利因素导致的交通事故数不胜数。
因此，必须采取一定的措施来减少路面冰雪，降低它给人们带来的危害。目前的除冰雪技术主要有路面外部技术和路面内部技术。路面外部技术包括有清除法和融化法；清除法是采用机械或人工清除，这种方法耗时耗力；清除法主要是在路面撒融雪盐、除雪剂，这种方法虽然快但是对路面的损坏却十分明显。路面内部技术主要是利用路面自身结构或路面材料产生融雪功能。目前国外的融冰雪的路面材料较昂贵，在国内不能得到普遍的应用，而我国在自主研发抑制冰雪路面材料方面又发展缓慢，难以满足高速公路的建设需求。
发明内容
本发明提出了一种缓释盐化物复合相变材料沥青混合料及其制备方法要解决传统的路面自融雪技术施工难度大，用料成本高，除冰雪效果差的技术问题。
本发明技术方案如下。
一种缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于，由如下重量分的组分组成。
缓释盐化物： 2份～3份，复合相变材料：0.75份～0.9份，沥青：5份～6份，辅料：100份～110份。
优选的，所述缓释盐化物包括有氯盐与浮石粉，并且氯盐与浮石粉的重量比为6:1～4:1。
优选的，所述缓释盐化物为150～300目的缓释盐化物。
优选的，所述氯盐为氯化钙、氯化钠或者氯化钾。
优选的，所述复合相变材料包括有聚乙二醇与有机膨润土，其中有机膨润土占聚乙二醇重量的5%～9%。
优选的，所述辅料包括如下重量分的组分：粗集料 52份～53份，细集料47份～48份，矿粉 2份～2.2份。
一种缓释盐化物复合相变材料沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤。
步骤1：制备缓释盐化物；取无水氯化钙与浮石粉混合溶于水后，经高温烘干，研磨成粉后得到缓释盐化物。
步骤2：制备复合相变材料；向融化的聚乙二醇中加入有机膨润土混合，待看不见块状物质后，即制得聚乙二醇/膨润土复合相变材料。
步骤3，制备沥青混合料；利用步骤1中制备的缓释盐化物、步骤2中制备的复合相变材料、沥青以及辅料在加热条件下搅拌，制备沥青混合料。
优选的，步骤1中将氯盐与浮石粉混合物加入水中，充分搅拌，直到氯盐完全溶解并且看不到凝结成团的浮石粉，再在200℃～320℃高温条件下将混合物烘干，然后将烘干后的混合物经研磨过筛后得缓释盐化物，整个过程须小于等于12小时。
优选的，步骤2中，在搅拌条件下，将有机膨润土缓慢加入融化的聚乙二醇中，待看不到块状物质后，即制得复合相变材料。
优选的，步骤3中，当矿料在加热过程中达到160℃～170℃时，伴随着沥青的加入，在投料口加入步骤二已经制备好的复合相变材料和步骤一中已经制备好的缓释盐化物，即可制得沥青混合料；所述复合相变材料占沥青质量的10%～20%；所述缓释盐化物占辅料质量的1%～3%。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明方法中的相变材料白天吸收并储存太阳辐射能，夜间或降雪后，当环境温度低于相变点后，相变材料发生固—液相变，从而释放能量。由于聚乙二醇PEG（聚乙二醇的简称）2000比热容在3.0×103J/（㎏·℃）左右,而冰的比热容在2.1×103J/（㎏·℃）左右，PEG2000在发生相变和降温过程中释放的热量比冰升温和融化所吸收的热量要稍高一些，并且经试验实际测量，掺加PEG2000的路面温度比普通路面温度要高2℃～5℃，所以复合相变材料在降温和发生相变的过程中所释放的能量，可促使路面的积雪融化。
2、本发明方法中的缓释盐化物中盐分逐渐的释放出来，由于火山石粉的
吸附作用，氯盐在路面压力和孔隙水动力作用下不会一次性地释放到路面，而是逐渐释放到路面，溶解在雪水中的盐分降低了路面雪水冰点，氯化钙溶于水后含量只要达到12%，即可使冰点降到-8℃，经试验验证，本发明中所述沥青混合料，在有少量雪水接触和在雪水的不断冲刷的过程中，氯离子会每小时析出总氯离子量的4%，相比较于中到小雪的下雪量，在有雪水冲刷的条件下，雪水中氯化钙含量很快即可达到10%以上，所以路面析出的盐分足以融化这些冰雪。较传统沥青混合料铺设的路面，在冬天路面结冰情况下，融解冰雪的效果更好，可以有效解决冬季道路融冰雪及行车安全问题。
3、本发明是采用的内部除冰雪技术，即依据路面自身材料发挥除冰雪功能做到自融雪技术，且掺入材料价格低廉，比现有融雪路面掺入材料成本要低很多，因而其具有施工难度低，用料成本低，除冰雪效果好的优点，并且本发明延迟路面积雪的冻结，缩短路面冻结期，在冬季道路养护作业中减少除雪次数、降低除雪难度及减少融雪剂撒布量，从而大大节约了冬季道路的养护成本。
4、本发明中制备缓释盐化物所用到的浮石粉是一种吸附作用较强的物质，且成粉状，比表面积大。可以与氯化钙结合的更紧密，并且用较少量的浮石粉即可吸附结合大量的氯化钙等盐类，制备过程相对更加简便，并且盐离子与浮石粉相剥离的速度更加平稳，可以均衡平稳地释放到路面，从而使融解冰雪的效果更好。
5、本发明中浮石粉与氯化钙是在水中相结合后，将水份蒸干，在浮石粉的强吸附作用下，氯化钙仅少量散失，大部分氯化钙与浮石粉紧密结合，形成一种复合型的物质，因此避免了再封装的过程。使操作过程更为简单。
6、本发明中直接采用普通沥青，复合相变材料直接以外加剂的形式加入到制备沥青混合料的程序中，制备步骤过程简单，可减少大量的制备时间。
附图说明
图1：本发明缓释盐化物复合相变材料沥青混合料的制备方法流程示意图。
具体实施方式
实施例1：
这种缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，包括如下重量分的组分：
缓释盐化物：2份，复合相变材料：0.75份，沥青：5份，辅料：102份。
所述缓释盐化物细度为200目筛。
在本实施例中，缓释盐化物中的氯盐为无水氯化钙，浮石粉为火山石粉，并且无水氯化钙与火山石粉的质量比为4:1。
当然在其他实施例中，氯盐可以是氯化钾或者氯化钠等。
本实施例中，所述复合相变材料由聚乙二醇与有机膨润土组成，其中有机膨润土占聚乙二醇重量的5%。
所述辅料包括如下重量分的组分：粗集料 52份，细集料48份，矿粉 2份。如图1所示，缓释盐化物复合相变材料沥青混合料的制备方法如下。
步骤1：制备缓释盐化物；取无水氯化钙与浮石粉混合溶于水后，经高温烘干研磨成粉后制备成缓释盐化物，氯化钙与火山石按质量比4:1混合，然后加入与混合料等质量的水，充分搅拌，直到氯化钙完全溶解并且看不到凝结成团的浮石粉，在300℃左右烘箱中将混合物烘干，将烘干后的混合物研磨过200目筛即制得缓释盐化物，密封装袋。整个过程不宜超过12小时。
当然在其他实施例中制得的缓释盐化物也可以为150～300目中任意一个细度。
步骤2：制备复合相变材料；将聚乙二醇水浴融化后加入占聚乙二醇重量5%的有机膨润土，缓慢加入边加边搅拌，完全加入之后搅拌均匀，且看不到明显块状物质，即可制得聚乙二醇/膨润土复合相变材料。
步骤3：制备沥青混合料，将矿料加热至170℃左右，其中矿粉占粗集料和细集料总重的2%，在加热过程中加入占粗集料和细集料总重2%的缓释盐化物和占沥青15%的聚乙二醇/膨润土复合相变材料，在加入沥青充分搅拌后，即可制得沥青混合料，油石比为5%。
实施例2：
这种缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，包括如下重量分的组分：
缓释盐化物：3份，复合相变材料：0.9份，沥青：6份，辅料：104.2份。
所述缓释盐化物细度为200目筛。
在其它实施例中缓释盐化物细度也可为150～300目中任意一个细度。
在本实施例中，缓释盐化物中的氯盐为无水氯化钙，浮石粉为火山石粉，并且无水氯化钙与火山石粉质量比为6:1。
在其他实施例中，氯盐可以是氯化钾或者氯化钠等。
本实施例中，所述复合相变材料由聚乙二醇与有机膨润土组成，其中有机膨润土占聚乙二醇重量的9%。
所述辅料包括如下重量分的组分：粗集料 53份，细集料49份，矿粉 2.2份。
如图1所示，缓释盐化物复合相变材料沥青混合料的制备方法如下。
步骤1：制备缓释盐化物；取无水氯化钙与浮石粉混合溶于水后，经高温烘干研磨成粉后制备成缓释盐化物，氯化钙与浮石粉按质量比为6:1混合，然后加入与混合料等质量的水，充分搅拌，直到氯化钙完全溶解并且看不到凝结成团的浮石粉，在300℃左右烘箱中将混合物烘干，将烘干后的混合物研磨过200目筛即制得缓释盐化物，密封装袋。整个过程不宜超过12小时。
在其它实施例中，缓释盐化物细度也可为150～300目中任意一个细度。
步骤2：制备复合相变材料；将聚乙二醇水浴融化后加入占聚乙二醇重量9%的有机膨润土，缓慢加入边加边搅拌，完全加入之后搅拌均匀，且看不到明显块状物质，即可制得聚乙二醇/膨润土复合相变材料。
步骤3：制备沥青混合料，将矿料加热至170℃左右，其中矿粉占粗集料和细集料总重的2.2%，在加热过程中加入占粗集料和细集料总重2.9%的缓释盐化物和占沥青15%的聚乙二醇/膨润土复合相变材料，在加入沥青充分搅拌后，即可制得沥青混合料，油石比为5%。
实施例3：
在本实施例中，缓释盐化物：2.5 份，复合相变材料：0.8 份，沥青：5.1 份，辅料：103.1份。
所述缓释盐化物细度为200目筛。
在其它实施例中缓释盐化物细度也可为150～300目中任意一个细度。
本实施例中，所述辅料包括如下重量分的组分：粗集料 52份，细集料 49份，矿粉2.1份。
本实施例中，缓释盐化物和复合相变材料所用的原材料如下。
氯盐，采用北京康普汇维科技有限公司生产的无水氯化钙；所占份数为65份。
浮石粉，采用尚义县万景浮石科技有限公司生产的浮石粉，规格为火山石粉（红色），细度为325目筛；所占份数为13.6份。
聚乙二醇，采用江苏省海安石油化工厂提供的，规格为PEG—2000型号的聚乙二醇；所占份数为20份。
有机膨润土，采用济南华特化工有限公司生产的；所占份数为1.4份。
沥青，采用普通70#石油沥青。
矿粉，本发明实例采用矿粉筛分结果如下。
集料采用符合AC—13级配条件即可，本发明实例采用级配结果如下。
如图1所示，缓释盐化物复合相变材料沥青混合料的制备方法如下。
步骤1：制备缓释盐化物；取无水氯化钙与浮石粉混合溶于水后，经高温烘干研磨成粉后制备成缓释盐化物，氯化钙与浮石粉按质量比5:1混合，然后加入与混合料等质量的水，充分搅拌，直到氯化钙完全溶解并且看不到凝结成团的浮石粉，在300℃左右烘箱中将混合物烘干，将烘干后的混合物研磨过200目筛即制得缓释盐化物，密封装袋。整个过程不宜超过12小时。
在其它实施例中缓释盐化物细度也可为150～300目中任意一个细度。
步骤2：制备复合相变材料；将聚乙二醇水浴融化后加入占聚乙二醇重量7%的有机膨润土，缓慢加入边加边搅拌，完全加入之后搅拌均匀，且看不到明显块状物质，即可制得聚乙二醇/膨润土复合相变材料。
步骤3：制备沥青混合料，将矿料加热至170℃左右，其中矿粉占粗集料和细集料总重的2.1%，在加热过程中加入占粗集料和细集料总重的2.5%的缓释盐化物和占沥青15.6%的聚乙二醇/膨润土复合相变材料，在加入沥青充分搅拌后，即可制得沥青混合料，油石比为5%。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围涵盖本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.一种缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于，由如下重量分的组分组成：
缓释盐化物： 2份～3份，复合相变材料：0.75份～0.9份，沥青：5份～6份，辅料：100份～110份。
2.根据权利要求1中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：所述缓释盐化物由氯盐与浮石粉组成，并且氯盐与浮石粉的重量比为6:1～4:1。
3.根据权利要求1中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：所述缓释盐化物细度为150～300目。
4.根据权利要求1中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：所述氯盐为氯化钙、氯化钠或者氯化钾。
5.根据权利要求1中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：所述复合相变材料由聚乙二醇与有机膨润土组成，其中有机膨润土占聚乙二醇重量的5%～9%。
6.根据权利要求1中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：所述辅料包括如下重量分的组分：粗集料 52份～53份，细集料47份～48份，矿粉 2份～2.2份。
7.一种权利要求1-6中任意一项所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制备缓释盐化物；取无水氯化钙与浮石粉混合溶于水后，经高温烘干，研磨成粉后得到缓释盐化物；
步骤2：制备复合相变材料；向融化的聚乙二醇中加入有机膨润土混合，待看不见块状物质后，即制得聚乙二醇/膨润土复合相变材料；
步骤3，制备沥青混合料；利用步骤1中制备的缓释盐化物、步骤2中制备的复合相变材料、沥青以及辅料在加热条件下搅拌，制备沥青混合料。
8.根据权利要求7中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：步骤1中将氯盐与浮石粉混合物加入水中，充分搅拌，直到氯盐完全溶解并且看不到凝结成团的浮石粉，再在200℃～320℃高温条件下将混合物烘干，然后将烘干后的混合物经研磨过筛后得缓释盐化物，整个过程须小于等于12小时。
9.根据权利要求7中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：步骤2中，在搅拌条件下，将有机膨润土缓慢加入融化的聚乙二醇中，待看不到块状物质后，即制得复合相变材料。
10.根据权利要求7中所述缓释盐化物复合相变材料沥青混合料，其特征在于：步骤3中，当矿料在加热过程中达到160℃～170℃时，伴随着沥青的加入，在投料口加入步骤二已经制备好的复合相变材料和步骤一中已经制备好的缓释盐化物，即可制得沥青混合料；所述复合相变材料占沥青质量的10%～20%；所述缓释盐化物占辅料质量的1%～3%。
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