CN107827403A - 一种自发光耐磨抗裂路面材料 - Google Patents

一种自发光耐磨抗裂路面材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自发光耐磨抗裂路面材料，原料各组分及各组分的质量分数如下：复合硅胶：10%~15%、陶瓷颗粒组：15%~21%、水泥砂浆：40%~55%、分散剂：1%~6%、改性橡胶集料：8%~15%、光致储光夜光粉：2%~5%、稀释剂：4%~7%。本发明提供一种自发光耐磨抗裂路面材料能够在白天吸收紫外线和储存能量，然后留待夜晚到来时散发出荧光，取代电力路灯为夜间的行人提供照明，通过添加橡胶集料，提高了路面的耐候性以及弹性模量，会减少路面开裂、变形、车辙等病害，延长路面使用寿命，具有耐磨抗裂性能，通过采用复合硅胶，不仅提高了光致储光夜光粉的附着力，也提高了路面强度。

Description

一种自发光耐磨抗裂路面材料
技术领域
本发明涉及一种自发光耐磨抗裂路面材料，属于路面材料领域。
背景技术
随着高速公路的迅速发展，越来越多的人选择公路作为出行方式。尤其长途的行程难免会遇到夜间行车，由于设置路灯成本太高，目前的高速公路沿线一般不设置路灯。但在隧道出口、桥梁、事故黑点路段，都是严重影响夜间行车安全的不良因素。现如今各个国家都在提倡“环保型、节能型、安全型”路面。英国宣布采取“午夜熄灯法”，规定在晚上9点以后把全国高速公路、住宅街道和人行道上的路灯关闭或调暗，但是这必将影响到夜间行车的安全性，以及像印度一样的缺电地区存在同样的问题。比如英国公司Pro-Teq开发出了一种名为「STARPATH」的照明喷雾。能够在白天吸收紫外线和储存能量，然后留待夜晚到来时散发出浅浅的荧光，使得小路看起来就像洒满星光的小河，取代电力路灯为夜间的行人提供照明。但是由于喷雾涂层喷涂在机动车道易被车辆磨损，使用寿命也短。而荷兰设计师丹—罗斯加德将荧光粉涂在自行车道表面形成自发光路面，但该自发光路面不能用于非机动车道。首先，这种路面构造深度小，表面摩擦系数小，因此，其抗滑性能差，安全性能低。
发明内容
目的：本发明提供一种自发光耐磨抗裂路面材料能够在白天吸收紫外线和储存能量，然后留待夜晚到来时散发出荧光，取代电力路灯为夜间的行人提供照明，通过添加橡胶集料，提高了路面的耐候性以及弹性模量，会减少路面开裂、变形、车辙等病害，延长路面使用寿命，具有耐磨抗裂性能，通过采用复合硅胶，不仅提高了光致储光夜光粉的附着力，也提高了路面强度。
本发明的技术方案如下：
一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：原料各组分及各组分的质量分数如下：
复合硅胶：10％～15％
陶瓷颗粒组：15％～21％
水泥砂浆：40％～55％
分散剂：1％～6％
改性橡胶集料：8％～15％
光致储光夜光粉：2％～5％
稀释剂：4％～7％
其中，所述陶瓷颗粒组包括3个粒度级别的级配陶瓷颗粒，按质量百分比计，6～4mm的陶瓷颗粒占35％～50％、4～2mm的陶瓷颗粒占25％～40％、2～1mm的陶瓷颗粒占10％～40％；
所述改性橡胶集料按质量分数计包括：5％～18％气相白炭黑、40％～70％三元乙丙橡胶和12％～40％硅橡胶；
所述复合硅胶，按质量分数计，包括15～25％的聚乙烯醇、30～55％的水溶性纳米级硅溶胶、5～30％的矿物微粉、0.2～1.0％硅烷偶联剂、2～10％玻璃纤维、0.001％～0.01％有机缓凝剂。
优选地，所述矿物微粉为滑石粉、云母粉或硅微粉中的一种或多种，且所述矿物微粉的粒径范围为200～550μm。
优选地，所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或者聚乙二醇400中的一种。
优选地，所述稀释剂为非反应型稀释剂，为无水乙醇、多元醇和醋酸乙酯中的一种。
优选地，所述有机缓凝剂为糊精、淀粉、蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钠盐、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素中的一种或者几种的混合物。
优选地，所述改性橡胶集料的改性方法如下：首先按比例称取三元乙丙橡胶、硅橡胶和气相白炭黑加入到搅拌釜中常温混合均匀，随后将搅拌均匀的混合物加入到钛酸酯偶联剂酒精溶液中，充分浸润后静置直到橡胶集料的颗粒表面完全干燥后备用。
优选地，所述钛酸酯偶联剂酒精溶液由占改性橡胶集料质量5％的钛酸酯加到质量浓度98％的酒精中制得。
优选地，所述硅橡胶和三元乙丙橡胶的颗粒粒径均为80目～120目。
优选地，所述复合硅胶的制备方法如下：首先按比例称取聚乙烯醇、水溶性纳米级硅溶胶、矿物微粉和比例纤维进行常温混合搅拌，随后按比例依次加入硅烷偶联剂和有机缓凝剂进行交联反应。
有益效果：本发明提供一种自发光耐磨抗裂路面材料能够在白天吸收紫外线和储存能量，然后留待夜晚到来时散发出荧光，取代电力路灯为夜间的行人提供照明，通过添加橡胶集料，提高了路面的耐候性以及弹性模量，会减少路面开裂、变形、车辙等病害，延长路面使用寿命，具有耐磨抗裂性能，通过采用复合硅胶，不仅提高了光致储光夜光粉的附着力，也提高了路面强度，延长路面使用寿命。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：原料各组分及各组分的质量分数如下：
复合硅胶：10％～15％
陶瓷颗粒组：15％～21％
水泥砂浆：40％～55％
分散剂：1％～6％
改性橡胶集料：8％～15％
光致储光夜光粉：2％～5％
稀释剂：4％～7％
其中，所述陶瓷颗粒组包括3个粒度级别的级配陶瓷颗粒，按质量百分比计，6～4mm的陶瓷颗粒占35％～50％、4～2mm的陶瓷颗粒占25％～40％、2～1mm的陶瓷颗粒占10％～40％；
所述改性橡胶集料按质量分数计包括：5％～18％气相白炭黑、40％～70％三元乙丙橡胶和12％～40％硅橡胶；
所述复合硅胶，按质量分数计，包括15～25％的聚乙烯醇、30～55％的水溶性纳米级硅溶胶、5～30％的矿物微粉、0.2～1.0％硅烷偶联剂、2～10％玻璃纤维、0.001％～0.01％有机缓凝剂。
优选地，所述矿物微粉为滑石粉、云母粉或硅微粉中的一种或多种，且所述矿物微粉的粒径范围为200～550μm。
优选地，所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或者聚乙二醇400中的一种。
优选地，所述稀释剂为非反应型稀释剂，为无水乙醇、多元醇和醋酸乙酯中的一种。
优选地，所述有机缓凝剂为糊精、淀粉、蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钠盐、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素中的一种或者几种的混合物。
优选地，所述改性橡胶集料的改性方法如下：首先按比例称取三元乙丙橡胶、硅橡胶和气相白炭黑加入到搅拌釜中常温混合均匀，随后将搅拌均匀的混合物加入到钛酸酯偶联剂酒精溶液中，充分浸润后静置直到橡胶集料的颗粒表面完全干燥后备用。
优选地，所述钛酸酯偶联剂酒精溶液由占改性橡胶集料质量5％的钛酸酯加到质量浓度98％的酒精中制得。
优选地，所述硅橡胶和三元乙丙橡胶的颗粒粒径均为80目～120目。
优选地，所述复合硅胶的制备方法如下：首先按比例称取聚乙烯醇、水溶性纳米级硅溶胶、矿物微粉和比例纤维进行常温混合搅拌，随后按比例依次加入硅烷偶联剂和有机缓凝剂进行交联反应。
首先优选制备改性橡胶集料和复合硅胶备用，具体步骤如下
步骤1：制备改性橡胶集料
首先称取70％三元乙丙橡胶、12％硅橡胶和18％气相白炭黑加入到搅拌釜中常温混合均匀，随后将搅拌均匀的混合物加入到钛酸酯偶联剂酒精溶液(占改性橡胶集料质量5％的钛酸酯+质量浓度98％的酒精)中，充分浸润后静置直到改性橡胶集料的颗粒表面完全干燥后备用。其中，硅橡胶和三元乙丙橡胶的颗粒粒径均为80目～100目。
步骤2：制备复合硅胶
首先称取20％聚乙烯醇、45％水溶性纳米级硅溶胶、25％云母粉、和9.0％玻璃纤维进行常温混合搅拌，随后依次加入1.0％硅烷偶联剂和0.01％糊精进行交联反应制得复合硅胶，备用。
实施例1：
成品1：首先将10％上述复合硅胶、15％上述改性橡胶集料以及4％稀释剂(无水乙醇)在常温下按比例共混搅拌，然后将1％分散剂(六偏磷酸钠)和2％光致储光夜光粉按比例依次加入搅拌，最后将18％陶瓷颗粒组(6～4mm的陶瓷颗粒占35％、4～2mm的陶瓷颗粒占40％、2～1mm的陶瓷颗粒占25％)和50％水泥砂浆加入常温搅拌，混合均匀后得成品1。
实施例2：
成品2：首先将12％上述复合硅胶、11％上述改性橡胶集料以及5％稀释剂(无水乙醇)在常温下按比例共混搅拌，然后将5％分散剂(三聚磷酸钠)和5％光致储光夜光粉按比例依次加入搅拌，最后将21％陶瓷颗粒组(6～4mm的陶瓷颗粒占35％、4～2mm的陶瓷颗粒占40％、2～1mm的陶瓷颗粒占25％)和41％水泥砂浆加入常温搅拌，混合均匀后得成品2。
实施例3：
成品3：首先将15％上述复合硅胶、8％改性橡胶集料以及7％稀释剂(无水乙醇)在常温下按比例共混搅拌，然后将6％分散剂(聚乙二醇400)和5％光致储光夜光粉按比例依次加入搅拌，最后将15％陶瓷颗粒组(6～4mm的陶瓷颗粒占35％、4～2mm的陶瓷颗粒占40％、2～1mm的陶瓷颗粒占25％)和44％水泥砂浆加入常温搅拌，混合均匀后得成品3。
测试：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)规定的试验方法，分别对成品1、2和3进行湿轮磨耗试验、拉拔试验、剪切试验分别测得样品的磨耗值、抗拉强度、抗剪强度，如表1所示，通过与普通水泥砂浆路面(对照组)对比分析结果表明，本发明的耐磨性能、抗拉和抗剪性能均优于纤维碎石封层，且光致储光夜光粉粘合在橡胶与复合硅胶之间，大大增加了其附着性。
表1成品1～3与对照组的力学性能对照表
本发明中，本领域技术人员可按复合硅胶中的各成分比例进行共混聚合，得到的复合硅胶不仅可以增强光致储光夜光粉与水泥砂浆的粘着力，而且由于聚乙烯醇具有良好的柔性，在层间形成一种韧性较强的刚柔相济的高聚物网络结构，因此提高了路面的抗剪能力。改性橡胶集料利用气相法白炭黑作为补强剂，且通过将三元乙丙橡胶与硅橡胶物理机械共混一方面改善三元乙丙橡胶的耐热性、耐候性和耐寒性；另一方面又可弥补硅橡胶的机械强度较差等缺陷,将改性后的橡胶添加在路面材料中，不仅可以增强路面材料的弹性模量，会减少路面开裂、变形、车辙等病害，而且提高了路面的耐候性。级配陶瓷颗粒组不仅可以提高路面材料的抗压强度，而且提高了路面耐磨性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：原料各组分及各组分的质量分数如下：
复合硅胶：10%~15%
陶瓷颗粒组：15%~21%
水泥砂浆：40%~55%
分散剂：1%~6%
改性橡胶集料：8%~15%
光致储光夜光粉：2%~5%
稀释剂：4%~7%
其中，所述陶瓷颗粒组包括3个粒度级别的级配陶瓷颗粒，按质量百分比计， 6~4mm的陶瓷颗粒占35%~50%、4~2mm的陶瓷颗粒占25%~40%、2~1mm的陶瓷颗粒占10%~40%；
所述改性橡胶集料按质量分数计包括：5%~18%气相白炭黑、40%~70%三元乙丙橡胶和12%~40%硅橡胶；
所述复合硅胶，按质量分数计，包括15~25%的聚乙烯醇、30~55%的水溶性纳米级硅溶胶、5~30%的矿物微粉、0.2~1.0%硅烷偶联剂、2~10%玻璃纤维、0.001%~0.01%有机缓凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述矿物微粉为滑石粉、云母粉或硅微粉中的一种或多种，且所述矿物微粉的粒径范围为200~550μm。
3.根据权利要求1所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或者聚乙二醇400中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述稀释剂为非反应型稀释剂，为无水乙醇、多元醇和醋酸乙酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述有机缓凝剂为糊精、淀粉、蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钠盐、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素中的一种或者几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述改性橡胶集料的改性方法如下：首先按比例称取三元乙丙橡胶、硅橡胶和气相白炭黑加入到搅拌釜中常温混合均匀，随后将搅拌均匀的混合物加入到钛酸酯偶联剂酒精溶液中，充分浸润后静置直到橡胶集料的颗粒表面完全干燥后备用。
7.根据权利要求6所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂酒精溶液由占改性橡胶集料质量5%的钛酸酯加到质量浓度98% 的酒精中制得。
8.根据权利要求6所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述硅橡胶和三元乙丙橡胶的颗粒粒径均为80目~120目。
9.根据权利要求1所述的一种自发光耐磨抗裂路面材料，其特征在于：所述复合硅胶的制备方法如下：首先按比例称取聚乙烯醇、水溶性纳米级硅溶胶、矿物微粉和比例纤维进行常温混合搅拌，随后按比例依次加入硅烷偶联剂和有机缓凝剂进行交联反应。
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