CN108314358A - 环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，原料包括基质沥青、三维多孔纤维、增强剂、纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至180‑200℃与加热至160‑170℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面；在沥青混合料中掺入具有抑制冻结效果的环保无腐蚀型抗凝冰剂,形成具有不结冰功能的路面，不但提高了缓释效果，还避免了盐类物质对桥梁钢筋的腐蚀，对环境的无污染损害；材料之间相容性好，且具有一定的耐热性，满足与沥青共混的生产工艺要求，另外，抗凝冰复合材料与沥青具有微观相容性，可增强沥青路面的力学性能，在毛细管压力及车辆碾压作用下,沥青混合料内部盐分逐渐析出,从而降低道路表面的冰点,抑制道路表面积雪结冰，且能够在非凝冰季节减少抗凝冰的流逝。

Description

环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面

技术领域

本发明涉及一种路面材料，特别涉及一种环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面。

背景技术

在初冬或残冬季节，气温冷暖交替，路面表面的降雪在行车荷载作用下逐渐融化，在负温度作用下极易形成薄冰，路面抗滑性能急剧下降。冰雪导致车辆轮胎附着系数大大降低。因此，在冰雪路面上汽车容易打滑、跑偏，制动距离显著延长，严重影响了车辆的操作稳定性和安全性，交通事故发生率较高。现有的抗凝冰添加剂由于无机盐过量使用对环境造成较大损害，尤其对桥梁钢筋的腐蚀影响较大，早期多用氯化钠，后来使用氯化钙、氯化镁、氯化钾等，主要对基础设施、路桥、地下管线、汽车轮胎等具有腐蚀性危害，并已成为世界性问题；具有对混凝土的冻融危害，对植被、土壤、地下水的环境危害等。且现有的抗凝冰添加剂耐热性较差，不能满足热拌法沥青共混料的生产工艺，由于自身力学性差进而页影响沥青路面的耐磨性和强度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，在沥青混合料中掺入具有抑制冻结效果的环保无腐蚀型抗凝冰剂,形成具有不结冰功能的路面，在毛细管压力及车辆碾压作用下,沥青混合料内部盐分逐渐析出,从而降低道路表面的冰点,抑制道路表面积雪结冰，且能够在非凝冰季节减少抗凝冰的流逝。

本发明的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：

基质沥青50-70份、三维多孔纤维20-30份、增强剂5-10份、1-5份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂5-10份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至180-200℃与加热至160-170℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：20-30份氯化钾、8-15份丙烯酸甲酯、2-6份硅烷偶联剂、2-6份烷基酚聚氧乙烯醚、3-8份沸石、6-13份硅藻土、1-3份聚丙烯纤维、1-3份纳米二氧化硅、2-6份马来酸酐、1-3份引发剂；

进一步，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：基质沥青60份、三维多孔纤维25份、增强剂8份、3份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂8份；所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：25份氯化钾、12份丙烯酸甲酯、4份硅烷偶联剂、4份烷基酚聚氧乙烯醚、5份沸石、10份硅藻土、2份聚丙烯纤维、2份纳米二氧化硅、4份马来酸酐、2份引发剂；

进一步，将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至190℃与加热至165℃的基质沥青混合并搅拌均匀；

进一步，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570；

进一步，所述三维多孔纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种或两种以上混合物；

进一步，所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为50～99％，孔径为0.1～200mm；

进一步，所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物；

进一步，所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.4-0.8μm。

本发明的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面中，所述抗凝冰剂的制备方法包括以下步骤：

a.将氯化钾的水溶液加热至62-70℃，恒温搅拌20-30分钟，然后加入盐酸调节Ph值为1，使溶液中氢离子含量为0.1mol/L；

b.将烷基酚聚氧乙烯醚、硅藻土、沸石、马来酸酐和丙酮混合搅拌35-45分钟形成硅藻土丙酮悬浮液；

c.将步骤a与步骤b中的产物以及聚丙烯纤维混合搅拌35-45分钟；

d.将硅烷偶联剂与浓盐酸混合搅拌升温至80-85℃，然后加入去离子水恒温反应2-3小时，然后加入甲苯升温至溶液沸腾，然后在温度为105-110℃下蒸馏处理，然后升温至125-130℃后与步骤c中的产物混合，恒温搅拌5-7小时；

e.向步骤d中加入丙烯酸甲酯和引发剂反应3.5-4.5小时。

本发明的有益效果：本发明的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，在沥青混合料中掺入具有抑制冻结效果的环保无腐蚀型抗凝冰剂,形成具有不结冰功能的路面，盐类物质通过化学键接被其他材料进行不同程度的包覆，通过烷基酚聚氧乙烯醚降低界面自由能便于形成较小的均匀的颗粒，且烷基酚聚氧乙烯醚可吸附于氯化钾表面，对盐类物质进行包覆，另外，盐类物质在马来酸酐及其他物质的协同作用下可进入到多孔材料内被包覆，而丙烯酸甲酯在其他物质的协同作用下也可对氯化钾进行一定程度的包覆；不但提高了缓释效果，还避免了盐类物质对桥梁钢筋的腐蚀，对环境的无污染损害，材料之间相容性好，且具有一定的耐热性，满足与沥青共混的生产工艺要求，另外，抗凝冰复合材料与沥青具有微观相容性，可增强沥青路面的力学性能，在毛细管压力及车辆碾压作用下,沥青混合料内部盐分逐渐析出,从而降低道路表面的冰点,抑制道路表面积雪结冰，且能够在非凝冰季节减少抗凝冰的流逝。

具体实施方式

实施例一

本实施例的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分-70：

基质沥青50份、三维多孔纤维20份、增强剂5份、1份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂5份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至180℃与加热至160℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：20份氯化钾、8份丙烯酸甲酯、2份硅烷偶联剂、2份烷基酚聚氧乙烯醚、3份沸石、6份硅藻土、1份聚丙烯纤维、1份纳米二氧化硅、2份马来酸酐、1份引发剂；

本实施例中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570；

本实施例中，所述三维多孔纤维为聚丙烯纤维，所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为50％，孔径为0.10mm；本实施例中，将所述聚丙烯纤维按照同等重量份替换为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种，或替换为聚丙烯纤维与聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维的混合物，均能实现本发明的目的。

本实施例中，所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物；

本实施例中，所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.4μm。

实施例二

本实施例的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：

基质沥青70份、三维多孔纤维30份、增强剂10份、5份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂10份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至200℃与加热至170℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：30份氯化钾、15份丙烯酸甲酯、6份硅烷偶联剂、6份烷基酚聚氧乙烯醚、8份沸石、13份硅藻土、3份聚丙烯纤维、3份纳米二氧化硅、6份马来酸酐、3份引发剂。

本实施例中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570。

本实施例中，所述三维多孔纤维为聚酯纤维，所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为99％，孔径为200mm；本实施例中，将所述聚酯纤维按照同等重量份替换为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种，或替换为聚酯纤维与聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维的混合物，均能实现本发明的目的。

本实施例中，所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物。

本实施例中，所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.8μm。

实施例三

本实施例的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：

基质沥青50份、三维多孔纤维30份、增强剂5份、5份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂5份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至185℃与加热至170℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：20份氯化钾、15份丙烯酸甲酯、2份硅烷偶联剂、6份烷基酚聚氧乙烯醚、3份沸石、13份硅藻土、1份聚丙烯纤维、3份纳米二氧化硅、2份马来酸酐、3份引发剂；

本实施例中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570；

本实施例中，所述三维多孔纤维为聚酰胺纤维，所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为65％，孔径为100mm；本实施例中，将所述聚酰胺纤维按照同等重量份替换为聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种，或替换为聚酰胺纤维与聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维的混合物，均能实现本发明的目的。

本实施例中，所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物；

本实施例中，所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.5μm。

实施例四

本实施例的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：

基质沥青70份、三维多孔纤维20份、增强剂10份、1份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂10份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至190℃与加热至160℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：30份氯化钾、8份丙烯酸甲酯、6份硅烷偶联剂、2份烷基酚聚氧乙烯醚、8份沸石、6份硅藻土、3份聚丙烯纤维、1份纳米二氧化硅、6份马来酸酐、1份引发剂；

本实施例中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570；

本实施例中，所述三维多孔纤维为聚乙烯醇纤维，所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为80％，孔径为10mm；本实施例中，将所述聚乙烯醇纤维按照同等重量份替换为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种，或替换为聚乙烯醇纤维与聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维的混合物，均能实现本发明的目的。

本实施例中，所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物；

本实施例中，所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.7μm。

实施例五

本实施例的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：

基质沥青60份、三维多孔纤维28份、增强剂6份、4份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂9份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至195℃与加热至168℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：21份氯化钾、12份丙烯酸甲酯、5份硅烷偶联剂、3份烷基酚聚氧乙烯醚、7份沸石、8份硅藻土、1份聚丙烯纤维、3份纳米二氧化硅、4份马来酸酐、2份引发剂；

本实施例中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570；

本实施例中，所述三维多孔纤维为聚丙烯腈纤维，所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为90％，孔径为1500mm；本实施例中，将所述聚丙烯腈纤维按照同等重量份替换为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种，或替换为聚丙烯腈纤维与聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维的混合物，均能实现本发明的目的。

本实施例中，所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物；

本实施例中，所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.7μm。

实施例六

本实施例的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：

基质沥青60份、三维多孔纤维25份、增强剂8份、3份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂8份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至190℃与加热至165℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：25份氯化钾、12份丙烯酸甲酯、4份硅烷偶联剂、4份烷基酚聚氧乙烯醚、5份沸石、10份硅藻土、2份聚丙烯纤维、2份纳米二氧化硅、4份马来酸酐、2份引发剂.

本实施例中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570。

本实施例中，所述三维多孔纤维为聚丙烯纤维，所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为65％，孔径为50mm；本实施例中，将所述聚丙烯纤维按照同等重量份替换为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种，或替换为聚丙烯纤维与聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维的混合物，均能实现本发明的目的。

本实施例中，所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物；

本实施例中，所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.6μm。

将上述实施例一用于除冰功能试验

1、融雪抗凝冰融雪试验

模拟冬季中遇到大雪降雪量,在车辙试件上撒布积雪,经过数十次的抗凝冰融雪试验,除冰效果显著。

2耐久性试验 氯离子浓度含量变化检测

将抗凝冰沥青混合料制成马歇尔试件,在常温下全部泡入水中,每天24小时,持续泡水20天。每天测一次氯离子浓度,氯离子浓度不断析出,最终达到一个平稳峰值,即在浸泡的条件下,不会导致氯离子的持续流逝,具有一定的耐久性,达到夏季少释放,保障冬季使用的目的。

3动态水模拟实验

将加入本产品的车辙板试件浸泡于‐10℃、0℃、5℃、15℃、25℃、35℃的水中。按照南方多雨地区平均降水量给车辙板喷水,测定水中的氯离子含量。经过一年的降雨量冲淋后,试件内的抗凝冰剂仍有较高的残留量,能够满足路面使用年限的要求。

将上述实施例一用于抗冻试验

将马歇尔试件进水后,放入可调温冰箱冷冻,检测其抗冻性能,其耐冻温度为‐30℃.

路用性能试验

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：

基质沥青50-70份、三维多孔纤维20-30份、增强剂5-10份、1-5份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂5-10份；将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至180-200℃与加热至160-170℃的基质沥青混合并搅拌均匀，然后加入环保无腐蚀型抗凝冰剂和增强剂搅拌均匀后摊铺形成路面，所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：20-30份氯化钾、8-15份丙烯酸甲酯、2-6份硅烷偶联剂、2-6份烷基酚聚氧乙烯醚、3-8份沸石、6-13份硅藻土、1-3份聚丙烯纤维、1-3份纳米二氧化硅、2-6份马来酸酐、1-3份引发剂。

2.根据权利要求1所述的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：

所述沥青路面的材料原料按重量份包括以下组分：基质沥青60份、三维多孔纤维25份、增强剂8份、3份纳米氧化锌、环保无腐蚀型抗凝冰剂8份；所述环保无腐蚀型抗凝冰剂按重量份包括以下组分：25份氯化钾、12份丙烯酸甲酯、4份硅烷偶联剂、4份烷基酚聚氧乙烯醚、5份沸石、10份硅藻土、2份聚丙烯纤维、2份纳米二氧化硅、4份马来酸酐、2份引发剂。

3.根据权利要求1所述的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：将三维多孔纤维和纳米氧化锌加热至190℃与加热至165℃的基质沥青混合并搅拌均匀。

4.根据权利要求1所述的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：所述引发剂为过氧化二苯甲酰，所述硅烷偶联剂为KH-570。

5.根据权利要求4所述的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：所述三维多孔纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维中的一种或两种以上混合物。

6.根据权利要求5所述的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：所述三维多孔材料的孔洞均匀分布，联通孔隙率为50～99％，孔径为0.1～200mm。

7.根据权利要求5所述的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：所述增强剂为为乙烯-醋酸乙烯酯、硬质沥青颗粒与无机陶土的混合物。

8.根据权利要求7所述的环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面，其特征在于：所述纳米氧化锌的平均粒径为小于0.4-0.8μm。