CN106542820A - 一种用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能降温粉体 - Google Patents

一种用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能降温粉体 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能降温粉体，所述的红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 5—10份、ZnO 20‑30份、MgO 60‑70份。本发明具有如下有益效果：本发明中红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO、MgO为组分的原材料烧结制成的ZnTiO2、MgTiO2的混合晶体，这种独特的物质组成和晶格形态保证了红外热辐射功能降温粉体具有较高的红外发射率。本发明的红外热辐射功能降温粉体可以用于制备具有降低城市热岛效应型沥青路面结构，或者具有降低城市热岛效应效果的路面防水层。

Description

一种用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能降温粉体
技术领域
本发明涉及一种用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能降温粉体。
背景技术
城市道路在城市下垫面中占有较大比例，沥青路面材料吸热快、热容量高，普通沥青路面结构是接近于黑体的灰体，在整个太阳能波谱范围内，它的平均吸收率高达90％以上，对可见光、红外线的反射能力很低，吸收的太阳辐射能大于发射到外部空间的热辐射能量，从而导致热量在沥青面层不断积累，使路面温度升高，高温季节路面平衡温度甚至可以达到70℃左右，产生路面车辙、拥包等高温病害，并成为城市热岛效应最重要的热源之一。具有降低城市热岛效应效果的路面防水上封层在大气红外窗口3-5μm、8-14μm波段内具有高红外热辐射性能，在此区域内的红外辐射能量透过率很高，能尽可能多地把沥青路面吸收到的太阳能中的紫外光能、可见光及近红外光能转化的热能，以红外辐射的方式穿过大气红外窗口，高效地发射到大气外层，从而减少路表热量蓄积，降低路面温度，最终缓解城市热岛效应并减少沥青路面高温病害。同时，该上封层还具有优良的防水效果，能够防止路表面雨水渗入到路面内部引起路面水损害。为了减少路面高温病害和水损害，常规沥青路面结构的上面层和中面层多采用聚合物改性沥青SMA等材料，其价格昂贵，且不具有降低城市热岛效应的功能。
发明内容
本发明要解决城市道路辐射热量几乎完全被大气层吸收，导致严重城市热岛效应的问题。使用本发明后能够减少城市道路引起的大气温度升高，降低城市热岛效应。
本发明的用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能降温粉体，所述的红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 5—10份、ZnO 20-30份、MgO 60-70份；
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备过程如下：将各个原料混合后进行高温煅烧，高温煅烧时逐渐升温至1100-1200℃，保温2小时，然后停止加热，自然降温至300-400℃，出料，自然冷却至室温，冷却后经初碎、中碎和超细研磨制得到用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体。
制得的红外热辐射功能粉体主要组成物为ZnTi02和MgTi02的混合晶体，外形主要为无定形的不规则颗粒，而这种独特的物质组成和晶格形态保证了用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体具有较高的红外发射率。
本发明的初碎，是指粒径小于1cm；
本发明的中碎，是指粉碎后过80-100目筛；
本发明的超细研磨，是指粉碎后过600目以上的筛；
本发明具有如下有益效果：本发明中红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO、MgO为组分的原材料烧结制成的ZnTiO2、MgTiO2的混合晶体，这种独特的物质组成和晶格形态保证了红外热辐射功能降温粉体具有较高的红外发射率。本发明的红外热辐射功能降温粉体可以用于制备具有降低城市热岛效应型沥青路面结构，或者具有降低城市热岛效应效果的路面防水层。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是含有本发明红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构的结构图。
其中，1为红外辐射沥青混合料下面层，2为第一红外辐射改性乳化沥青粘层，3为红外辐射沥青混合料中面层，4为第二红外辐射改性乳化沥青粘层，5为红外辐射沥青混合料上面层，6为红外热辐射功能降温粉体。
图2是气温32.3℃时按本发明实施例1-3制作的长30cm×宽30cm试件与按常规沥青混凝土路面结构制作的长30cm×宽30cm试件在太阳光照射下表面升温曲线对比图。
图3是气温30.2℃时表面涂刷含有本发明红外热辐射功能降温粉体的防水层的长30cm×宽30cm常规沥青路面试件与未涂刷防水层的长30cm×宽30cm常规沥青混凝土路面试件，在太阳光照射下表面升温曲线对比图；
图4是路面渗水仪检测表面涂刷含有本发明红外热辐射功能降温粉体的防水层的长30cm×宽30cm常规密级配沥青混凝土路面试件与未涂刷防水层的长30cm×宽30cm常规密级配沥青混凝土路面试件通过路面渗水仪测试的渗水系数对比图。
具体实施方式
实施例1含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构
如图1所示，本发明的含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构，自下而上依次包括红外辐射沥青混合料下面层(1)、第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)、红外辐射沥青混合料中面层(3)、第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)以及红外辐射沥青混合料上面层(5)。
其中，红外辐射沥青混合料下面层(1)厚度为6cm，红外辐射沥青混合料中面层(3)厚度为5cm，红外辐射沥青混合料上面层(5)厚度为4cm，粘层没有厚度要求。
所述的红外辐射沥青混合料下面层(1)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的连续型密级配粗粒式沥青混凝土，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占红外辐射沥青混合料下面层(1)材料总重量的2％；
所述的第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的乳化沥青，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)材料总重量的30％；
所述的红外辐射沥青混合料中面层(3)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的连续型密级配中粒式沥青混凝土，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占红外辐射沥青混合料中面层(3)材料总重量的4％；
所述的第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的乳化沥青，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)材料总重量的50％；
所述的红外辐射沥青混合料上面层(5)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的连续型密级配细粒式沥青混凝土，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占红外辐射沥青混合料上面层(5)材料总重量的6％；
本实施例中的红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO28份、ZnO 25份、MgO 65份。
本实施例中的红外热辐射功能降温粉体的制备过程如下：将各个原料混合后进行高温煅烧，高温煅烧时逐渐升温至1100-1200℃，保温2小时，然后停止加热，自然降温至300-400℃，出料，自然冷却至室温，冷却后经初碎、中碎和超细研磨制得到用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果如下：
1.粒度测试
采用自动粒度仪对降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体的颗粒粒径及其分布进行了测试。降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体的粒径分布情况，见表1。
表1降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体粒径分布
2.红外发射率的测试
本试验采用IRE－1型红外辐射测量仪对降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体的红外发射率和波长进行测定，测试温度为50℃。测试结果见表2。
表2降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体红外发射率
测试波段 (8～14)μm (14～25)μm
法向辐射率值 0.94 0.93
从表2中数据可以看出，降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体在8～14μm波段的红外发射率达到了0.94，进一步说明了其具有降温效果的机理。
含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构的制备方法，包括如下步骤：先铺筑红外辐射沥青混合料下面层(1)，然后将第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)喷洒在红外辐射沥青混合料下面层(1)的上方，然后在第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)上方铺筑红外辐射沥青混合料中面层(3)，然后将第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)喷洒在红外辐射沥青混合料中面层(3)上方，最后在第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)上铺筑红外辐射沥青混合料上面层(5)。
实施例2含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构
本发明的含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构与实施例1相同，仅仅红外热辐射功能降温粉体不同。
本实施例中，红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 5份、ZnO 30份、MgO 60份。
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备方法同实施例1。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果与实施例1基本相同。
实施例3含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构
本发明的含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构与实施例1相同，仅仅红外热辐射功能降温粉体不同。
本实施例中，红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 10份、ZnO 20份、MgO 70份。
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备方法同实施例1。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果与实施例1基本相同。
实施例4检测实施例1-3含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结构
在气温32.3℃下，将按本发明制作实施例1-3的长30cm×宽30cm试件与按常规沥青混凝土路面结构制作的长30cm×宽30cm试件在太阳光照射下表面升温进行对比。
如图2所示，可看出在太阳光照射下降低热岛效应型沥青路面结构表面温度始终低于常规沥青混凝土路面结构，其中实施例1的降温效果最佳，太阳光照射60min时实施例1的降低热岛效应型沥青路面结构表面温度始终比常规沥青混凝土路面结构低6.1℃，说明本发明具有明显的降温效果，用其铺装城市道路，能够缓解城市热岛效应，减少沥青路面病害。
实施例5含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层
本发明的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层，由乳化沥青和掺入乳化沥青中的红外热辐射功能降温粉体组成，所述的红外热辐射功能降温粉重量为乳化沥青重量的5％；所述乳化沥青是PC-1型阳离子乳化沥青，其中沥青的固含量为35％。
本实施例中的红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 8份、ZnO 25份、MgO 65份。
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备方法同实施例1。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果与实施例1基本相同。
本发明的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层的施工方法，包括如下步骤：使用沥青洒布车将具有降低城市热岛效应效果的路面防水层均匀喷洒，其喷洒量为0.4kg/m2，喷洒完成待破乳后方可通车。
实施例6含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层
本发明的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层，由乳化沥青和掺入乳化沥青中的红外热辐射功能降温粉体组成，所述的红外热辐射功能降温粉重量为乳化沥青重量的4％；所述乳化沥青是PC-1型阳离子乳化沥青，其中沥青的固含量为30％。
本实施例中，红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 5份、ZnO 30份、MgO 60份。
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备方法同实施例1。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果与实施例1基本相同。
施工方法同实施例5。
实施例7含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层
本发明的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层，由乳化沥青和掺入乳化沥青中的红外热辐射功能降温粉体组成，所述的红外热辐射功能降温粉重量为乳化沥青重量的6％；所述乳化沥青是PC-1型阳离子乳化沥青，其中沥青的固含量为40％。
本实施例中，红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 10份、ZnO 20份、MgO 70份。
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备方法同实施例1。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果与实施例1基本相同。
施工方法同实施例5。
实施例8检测实施例5-7的含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应效果的路面防水层的效果
在气温30.2℃时，将表面涂刷本发明实施例5-7的防水层的长30cm×宽30cm常规沥青路面试件与未涂刷防水层的长30cm×宽30cm常规沥青混凝土路面试件，在太阳光照射下表面升温对比，结果如图3所示。
使用路面渗水仪检测表面涂刷本发明实施例5-7防水层的长30cm×宽30cm常规密级配沥青混凝土路面试件与未涂刷防水层的长30cm×宽30cm常规密级配沥青混凝土路面试件，对路面渗水仪测试的渗水系数进行对比，结果如图4所示。
图3中可看出在太阳光照射下涂刷降低热岛效应型防水层的沥青路面试件表面温度始终低于未涂降低热岛效应型防水层的沥青混凝土路面试件，其中实施例5的降温效果最佳，太阳光照射60min时涂刷实施例5降低热岛效应型防水层的沥青路面试件表面温度始终比未涂降低热岛效应型防水层的沥青路面试件低5.6℃，说明本发明具有明显的降温效果，用其铺装城市道路，能够缓解城市热岛效应，减少沥青路面高温病害。
图4中可看出实施例5、实施例6、实施例7的防水效果相差不大，实施例5涂刷降低热岛效应型防水层的常规密级配沥青混凝土路面试件比未涂降低热岛效应型防水层的常规密级配沥青混凝土路面试件渗水系数小27.3ml/min，实施例5涂刷降低热岛效应型防水层的常规密级配沥青混凝土路面试件的渗水系数仅2.3ml/min，说明路面表面增加降低热岛效应型防水层具有明显的防水效果。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能降温粉体，其特征在于，所述的红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重量份数如下：TiO2 5—10份、ZnO 20-30份、MgO 60-70份；
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备过程如下：将各个原料混合后进行高温煅烧，高温煅烧时逐渐升温至1100-1200℃，保温2小时，然后停止加热，自然降温至300-400℃，出料，自然冷却至室温，冷却后经初碎、中碎和超细研磨制得到用于降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体。
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