CN109054415B - 一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109054415B
CN109054415B CN201811057322.4A CN201811057322A CN109054415B CN 109054415 B CN109054415 B CN 109054415B CN 201811057322 A CN201811057322 A CN 201811057322A CN 109054415 B CN109054415 B CN 109054415B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
snow
melting
stirring
coating material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811057322.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109054415A (zh
Inventor
孟献春
郭鹏
杨新民
李玉耀
谢海洋
冯云霞
薛有利
石兴敏
许改平
高度
陈秀谨
刘国清
王金东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Jiyang Highway Construction Co ltd
Chongqing Jiaotong University
Original Assignee
Henan Jiyang Highway Construction Co ltd
Chongqing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Jiyang Highway Construction Co ltd, Chongqing Jiaotong University filed Critical Henan Jiyang Highway Construction Co ltd
Priority to CN201811057322.4A priority Critical patent/CN109054415B/zh
Publication of CN109054415A publication Critical patent/CN109054415A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109054415B publication Critical patent/CN109054415B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/14—Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/18—Materials not provided for elsewhere for application to surfaces to minimize adherence of ice, mist or water thereto; Thawing or antifreeze materials for application to surfaces
    • C09K3/185—Thawing materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/16—Halogen-containing compounds
    • C08K2003/162—Calcium, strontium or barium halides, e.g. calcium, strontium or barium chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/16—Halogen-containing compounds
    • C08K2003/166—Magnesium halide, e.g. magnesium chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

本发明公开了一种主动式融雪除冰沥青混合料，包含矿质集料、融雪剂、SBS改性沥青，油石比4.8～5.3％，融雪剂用量为SBS改性沥青和矿质集料总质量的4～6％；融雪剂包括缓释型无机盐芯材、聚合物外壳包覆材、水，缓释型无机盐芯材包括抗凝冰氯盐饱和溶液100～140份、硅藻土8～10份、纳米二氧化硅0.8～1.2份、表面活性剂3～5份、无水乙醇140‑160份；聚合物外壳包覆材包括丙烯酸1～2份、丙烯酸甲酯20～24份、丙烯酸丁酯15～20份、苯乙烯8～10份、46～87份异丙醇或丙二醇甲醚、KH570 1～4份、AIBN 0.88～1.12份、三乙胺2～4份。还公开了制备方法。

Description

一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路路面防冻除冰技术领域，具体涉及一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法。
背景技术
我国公路网规模巨大，大部分处于冰雪多发地区，容易受不利天气的影响，引发交通安全事故。传统的方法有人工机械清除法和撒布融雪剂法，人工清除与机械清除积雪凝冰，成本高，除冰效率低；撒布融雪剂法则会对环境产生严重污染，腐蚀道路。因此采用主动长效、安全环保的除冰雪技术将成为重要的解决方案。
主动清除冰雪的技术，包括热力融雪技术、嵌入高弹性材料融冰雪技术和添加蓄盐填料融冰雪技术等。热力融雪可以采用电力和地热融雪技术，通过在路表面铺设发热电缆、热水管道和电热丝等，利用电力使电缆、电热丝发热起到融雪除冰的作用，利用在管道中注入热水起到融雪除冰的作用。热力融雪施工工艺复杂，耗能大，造价高，且后期维护工程量大，因此热力融雪应用受到限制。嵌入高弹性材料融冰雪技术是通过将废旧的橡胶轮胎破碎成橡胶颗粒，并掺加到沥青混合料中或者直接将橡胶颗粒嵌入到大孔隙沥青道路的路面空隙中，利用橡胶颗粒和路面结构材料的模量的不同，在一定的压力和荷载下，结构材料和橡胶颗粒产生的形变量存在较大的差异，从而导致积雪结冰路面出现冰体脱落、冰块破碎的现象，达到融雪除冰的目的，但是容易造成沥青路面的破坏。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法。
实现该目的的技术方案是：
一种主动式融雪除冰沥青混合料，包含矿质集料、融雪剂、SBS改性沥青，油石比为4.8～5.3％，融雪剂用量为SBS改性沥青和矿质集料总质量的4～6％；
所述融雪剂包括缓释型无机盐芯材、聚合物外壳包覆材、水，所述缓释型无机盐芯材的组分及各组分的重量份配比如下：抗凝冰氯盐饱和溶液100～140份、硅藻土8～10份、纳米二氧化硅0.8～1.2份、表面活性剂3～5份、无水乙醇140-160份；所述缓释型无机盐芯材与聚合物外壳包覆材中的聚合物单体的质量比为3.2～3.7：1；
所述聚合物外壳包覆材包括聚合物单体、异丙醇或丙二醇甲醚、KH570、AIBN、三乙胺，所述聚合物单体由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯组成，各组分的重量份配比如下：丙烯酸1～2份、丙烯酸甲酯20～24份、丙烯酸丁酯15～20份、苯乙烯8～10份、46～87份异丙醇或丙二醇甲醚、KH570 1～4份、AIBN 0.88～1.12份、三乙胺2～4份。
所述抗凝冰氯盐为氯化钠、氯化钙、氯化镁中的一种或多种混合物。
所述表面活性剂为op-10或op-8或op-13。
作为优选地，所述油石比为4.9％。
上述的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：预留出矿质集料中的矿粉，将剩下的矿质集料放入搅拌锅内加热至160～175℃并保温，再加入融雪剂搅拌80～100s，然后加入SBS改性沥青拌和80～100s，往搅拌锅内加入预留的矿粉搅拌80～100s，即得。
作为优选地，搅拌锅内温度加热至165℃，每次加物料后的搅拌时间为90s。
在上述技术方案中，所述融雪剂的制备方法包括如下步骤：
一、制备缓释型无机盐芯材
(1)制备重量份为100～140份的抗凝冰氯盐饱和溶液；
(2)将8～10份硅藻土、0.8～1.2份纳米二氧化硅、3～5份表面活性剂、140-160份无水乙醇在烧瓶中混合均匀，在50～70℃下搅拌，制备得到纳米二氧化硅修饰的硅藻土悬浮液；
(3)将抗凝冰氯盐饱和溶液通过滴加加入到步骤(2)制备的硅藻土悬浮液中，搅拌、混合；
(4)将步骤(3)制备的混合溶液进行真空抽滤，放入烘箱干燥，然后将干燥后的样品粉碎成粉末状，即得缓释型无机盐芯材；
二、制备聚合物外壳包覆材
(1)将1～2份丙烯酸、20～24份丙烯酸甲酯、15～20份丙烯酸丁酯、8～10份苯乙烯混合均匀，配成聚合物单体溶液；
(2)取烧瓶，在其中加入44～84份异丙醇或丙二醇甲醚，在100～140℃温度下搅拌；
(3)将步骤(1)配制的聚合物单体溶液与1～4份KH570、0.8～1.0份AIBN混合后滴加到步骤(2)中的烧瓶中，最后加入0.08～0.12份AIBN和2～3份异丙醇或丙二醇甲醚，搅拌，将温度降低到40～60℃，加入2～4份三乙胺，搅拌，即得聚合物外壳包覆材；
三、制备融雪剂
将步骤一制备的缓释型无机盐芯材加入到步骤二装有聚合物外壳包覆材的烧杯中，缓释型无机盐芯材与聚合物外壳包覆材中的聚合物单体的质量比例为3.2～3.7:1，然后往烧杯中加入5～10份水，搅拌，将呈糊状的物质倒出在烘箱中烘干，粉碎成粉末状，即得到融雪剂。
在上述技术方案中，所述步骤二、制备聚合物外壳包覆材的步骤(3)中将步骤(1)配制的聚合物单体溶液与1～4份KH570、0.8～1.0份AIBN混合后滴加到步骤(2)中的烧瓶中，滴加时间为2.5～3.5h，然后保温0.7～1.3h，最后加入0.08～0.12份AIBN和2～3份异丙醇或丙二醇甲醚，继续搅拌0.8～1.5h，将温度降低到40～60℃，然后加入2～4份三乙胺，搅拌0.4～0.6h，即得聚合物外壳包覆材。
本发明的有益效果是：本发明混合料中的的缓释型融雪材料是利用多孔材料硅藻土的吸附与脱附作用确定多孔材料对抗凝冰成分吸附量的多少及多少抗凝冰成分被析出起到降低冰点的作用，并利用不同溶质在不同溶剂中的溶解度不同的原理，实现对氯盐溶液在多孔材料孔内或表面的重结晶，通过聚合物高分子对缓释型无机盐进行裹覆，实现融雪除冰剂材料中抗凝冰成分的二级缓释及材料的疏水改性处理。在低温与车辆荷载的作用下，有效盐分Cl-从硅藻土的空隙中缓慢析出，经混合料空隙逐渐迁移至路表，与冰雪相互作用，溶解后路面盐分浓度增加，表面蒸气压下降，致使路面冰点降低，冰雪转化为液态水或水蒸气排除路面，从而起到主动融雪除冰作用。该材料具有与矿粉相似的粒级组成，可以置换沥青混合料中部分或全部矿粉或者通过外掺的方法添加到普通沥青混合料中。本发明的主动式融雪除冰沥青混合料高温稳定性与水稳定性能够满足行业规范要求，与普通沥青混合料相比，具有主动融雪除冰性能，能够缓慢释放融雪剂，达到长效融雪除冰的目的，并且不会对路面造成损伤。
附图说明
图1为聚合物外壳包覆材DSC图。
图2为氯盐浓度与降低冰点之间的关系。
图3为沥青混合料总融冰量与时间的关系结果图。
图4为融雪剂析出情况的定性分析试验结果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1制备融雪剂
按照如下步骤操作：
一、制备缓释型无机盐芯材
1、首先制备100g氯化钙饱和溶液。
2、将8g硅藻土、0.8g纳米二氧化硅、3g表面活性剂op-10、140g无水乙醇在四口烧瓶中混合均匀，将四口烧瓶置于50℃水浴锅中，然后在搅拌器下用聚四氟乙烯搅拌杆搅拌，制备得到纳米二氧化硅修饰的硅藻土悬浮液。
3、将氯化钙饱和溶液通过分液漏斗逐滴加入到步骤2制备的硅藻土悬浮液中，滴加完毕之后搅拌得到混合溶液。
4、将步骤3制备的混合溶液进行真空抽滤，然后放入烘箱中进行干燥，然后用研钵将其粉碎成粉末状，即得缓释型无机盐芯材。
二、制备聚合物外壳包覆材
1、将1g丙烯酸、20g丙烯酸甲酯、15g丙烯酸丁酯、8g苯乙烯混合均匀，配成聚合物单体溶液。
2、取一个四口烧瓶，在其中加入44g异丙醇溶液并接入冷凝管在100℃的油浴锅中搅拌。
3、将步骤1配置制的聚合物单体溶液与1g KH570(硅烷偶联剂)、0.8g AIBN(偶氮二异丁腈)混合后通过分液漏斗滴加到装有异丙醇的四口烧瓶中，滴加时间为2.5h，然后保温0.7h，最后加入0.08g AIBN和2g异丙醇，继续搅拌0.8h，将温度降低到40℃，然后加入2g三乙胺，搅拌0.4h，即得聚合物外壳包覆材。
三、制备融雪剂
将步骤一制备的缓释型无机盐芯材加入到步骤二装有聚合物外壳包覆材的四口烧瓶中，缓释型无机盐芯材与聚合物外壳包覆材中的聚合物单体的质量比例为缓释型无机盐芯材:聚合物单体3.2:1，然后往四口烧杯中加入5g水(蒸馏水)，搅拌0.8h。将呈糊状的物质全部倒出在烘箱中烘干，并用粉碎机粉碎成粉末状，即得到融雪剂。
实施例2制备融雪剂
按照如下步骤操作：
一、制备缓释型无机盐芯材
1、首先制备110g氯化镁饱和溶液。
2、将9g硅藻土、1.2g纳米二氧化硅、5g表面活性剂op-8、160g无水乙醇在四口烧瓶中混合均匀，将四口烧瓶置于70℃水浴锅中，然后在搅拌器下用聚四氟乙烯搅拌杆搅拌，制备得到纳米二氧化硅修饰的硅藻土悬浮液。
3、将氯化镁饱和溶液通过分液漏斗逐滴加入到步骤2制备的硅藻土悬浮液中，滴加完毕之后搅拌得到混合溶液。
4、将步骤3制备的混合溶液进行真空抽滤，然后放入烘箱中进行干燥，然后用研钵将其粉碎成粉末状，即得缓释型无机盐芯材。
二、制备聚合物外壳包覆材
1、将2g丙烯酸、24g丙烯酸甲酯、18g丙烯酸丁酯、10g苯乙烯混合均匀，配成聚合物单体溶液。
2、取一个四口烧瓶，在其中加入84g异丙醇溶液并接入冷凝管在140℃的油浴锅中搅拌。
3、将步骤1配置制的聚合物单体溶液与4g KH570(硅烷偶联剂)、1.0g AIBN(偶氮二异丁腈)混合后通过分液漏斗滴加到装有异丙醇的四口烧瓶中，滴加时间为3.5h，然后保温1.3h，最后加入0.12g AIBN和3g异丙醇，继续搅拌1.5h，将温度降低到60℃，然后加入4g三乙胺，搅拌0.6h，即得聚合物外壳包覆材。
三、制备融雪剂
将步骤一制备的缓释型无机盐芯材加入到步骤二装有聚合物外壳包覆材的四口烧杯中，缓释型无机盐芯材与聚合物外壳包覆材中的聚合物单体的质量比例为3.7:1，然后往四口烧杯中加入10g水，搅拌1.2h。将呈糊状的物质全部倒出在烘箱中烘干，并用粉碎机粉碎成粉末状，即得到融雪剂。
实施例3制备融雪剂
按照如下步骤操作：
一、制备缓释型无机盐芯材
1、首先制备140g抗凝冰氯盐氯化钠饱和溶液。
2、将10g硅藻土、1.0g纳米二氧化硅、4g表面活性剂op-10、150g无水乙醇在四口烧瓶中混合均匀，将四口烧瓶置于60℃水浴锅中，然后在搅拌器下用聚四氟乙烯搅拌杆搅拌，制备得到纳米二氧化硅修饰的硅藻土悬浮液。
3、将氯化钠饱和溶液通过分液漏斗逐滴加入到步骤2制备的硅藻土悬浮液中，滴加完毕之后搅拌得到混合溶液。
4、将步骤3制备的混合溶液进行真空抽滤，然后放入烘箱中进行干燥，然后用研钵将其粉碎成粉末状，即得缓释型无机盐芯材。
二、制备聚合物外壳包覆材
将1.5g丙烯酸、22g丙烯酸甲酯、18g丙烯酸丁酯、8.5g苯乙烯混合均匀，配成聚合物单体溶液。
2、取一个四口烧瓶，在其中加入70g丙二醇甲醚溶液并接入冷凝管在120℃的油浴锅中搅拌。
3、将步骤1配置制的聚合物单体溶液与2g KH570(硅烷偶联剂)、0.9g AIBN(偶氮二异丁腈)混合后通过分液漏斗滴加到装有丙二醇甲醚的四口烧瓶中，滴加时间为3h，然后保温1.0h，最后加入0.1g AIBN和3.0g丙二醇甲醚，继续搅拌1.0h，将温度降低到50℃，然后加入3g三乙胺，搅拌0.5h，即得聚合物外壳包覆材。
三、制备融雪剂
将步骤一制备的缓释型无机盐芯材加入到步骤二装有聚合物外壳包覆材的四口烧杯中，缓释型无机盐芯材与聚合物外壳包覆材中的聚合物单体的质量比例为3.5:1，然后往四口烧杯中加入12g水，搅拌1h。将呈糊状的物质全部倒出在烘箱中烘干，并用粉碎机粉碎成粉末状，即得到融雪剂。
实施例4备聚合物外壳包覆材DSC检测
取实施例1制备的备聚合物外壳包覆材进行DSC检测，检测结果如图1所示，聚合物材料的玻璃化温度为-0.7℃，即当温度高于-0.7℃时，聚合物材料表现为弹性；当温度为-0.7℃时，聚合物材料表现为脆性。由此可见，当冬季气温低于-0.7℃时，聚合物外壳开始慢慢变脆，在车辆荷载作用下，外壳破碎，空气中的水分通过混合料间孔隙与氯盐接触，形成氯盐溶液，由于渗透压及毛细管压力作用，氯盐溶液逐渐向地面迁移，从而达到降低路面冰点的目的。
实施例5
将实施例1-3制备的融雪剂，与目前市面上销售的融雪除冰剂MF、某公司研发的融雪除冰剂BT，通过融冰量试验、凝冰试验等确定本发明的融雪除冰剂材料的融雪除冰效果。
一、融冰量试验
实施例1-3制备的融雪剂各称取2g，每种融雪剂进行两组平行试验。在12个烧杯中各加入100g冰，在烧杯中分别加入实施例1-3制备的融雪剂以及对照样品MF、BT，首先将12个烧杯置于-5℃低温冷冻箱中，然后以5℃/min的速度将温度升至5℃，然后每隔15min称取每个烧杯的融冰量，两组平行试验取平均值作为每种样品的融冰量，并确定每种样品在不同时间的累积融冰量，结果如下表1所示。
表1样品累积融冰量(g)
Figure BDA0001796129800000081
试验结果与分析：
从上述表1可以看出，空白对照组以及对照MF随着时间的增加，每个时间间隔融冰量的增加量差别不大。从空白对照组，表明试验条件设置合理，温度控制合适。从MF的融冰量随时间变化曲线可以看出，MF效果较为稳定。试验初级阶段，BT及本发明的融雪剂的融冰量随着时间的变化，基本保持一致。当时间达到45min后，本发明的融雪剂的融冰量较多，融冰效果较为明显，这主要是因为刚开始聚合物外壳将制备的缓释型缓释型无机盐芯材包裹，阻止了内部的融雪无机盐与外界冰层接触，使得融冰效果受到抑制，此时起作用的为未被包裹的无机盐。当随着温度持续较低，聚合物外壳在冲击力作用下破碎，内部被包裹的融雪无机盐开始起作用。在整个试验阶段，本发明的融雪剂融冰量较大，主要是因为本发明的融雪剂中融雪无机盐的含量较高。
综合整个时间段融冰曲线可以分析出融雪除冰剂直接融冰的融冰性能的大小情况：本发明的融雪剂＞BT融雪除冰材料＞MF融雪除冰材料。
二、盐分溶析实验：
本实验通过测试溶液中电导率的方式进行评价盐分析出量，并根据氯化钠浓度与降低冰点之间关系曲线确定其冰点降低值。
本实验测试温度为20℃，40℃，60℃，考虑到制备的聚合物外壳需要外荷载作用下才能破碎，本实验中对自制融雪剂在40℃增加一组磁力搅拌。
采用实施例1-3制得的样品与对照MF、BT进行检测，实验结果如表2所示：
表2盐分溶析实验结果
Figure BDA0001796129800000091
Figure BDA0001796129800000101
由本实验可知，随着时间的增加，溶液的电导率呈增长的趋势，增加的速度越来越慢，将实施例1-3制得的融雪剂与MF、BT两种材料进行对比，可知电导率相差不大。通过电导率与氯盐溶液浓度之间的关系(电导率与氯化纳溶液浓度之间如表3所示)，溶液浓度与降低冰点之间的关系(结果如图2所示)，可以确定实施例1-3制得的融雪剂在3h之内能够达到将冰点降低5℃，当采用振动的方式，2h能够将冰点降低5℃。由于三种材料盐分析出量随着时间大致相同，但是实施例1-3制得的融雪剂具有较高的抗凝冰成分，可知其耐久性相对于其它材料较好。
表3电导率与氯化钠溶液浓度之间的对应关系结果
Figure BDA0001796129800000102
Figure BDA0001796129800000111
实施例6主动式融雪除冰沥青混合料
本实施例原料：1、采用针入度为57.1，延度＞100，软化点为67的SBS改性沥青；2、矿质集料选取重庆合川产的石灰岩，其基本性能均符合《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)，矿粉要求无团粒结块、洁净干燥和含泥量较小等；本实施例的原料矿质集料包括了集料和矿粉，集料的粒径0.075-13.2mm，矿粉的粒径小于0.075mm；3、融雪剂采用实施例2制得的缓释型融雪剂，该融雪剂为粉末状，呈米白色，其粒径尺寸和矿粉的粒径尺寸非常接近，通过外掺的方法添加到普通沥青混合料中，能够达到融雪除冰的效果。
本实施例的主动式融雪除冰沥青混合料的制备方法，按照如下步骤操作：预留出矿质集料中的矿粉，将剩下的矿质集料放入搅拌锅内加热至160～175℃(优选165℃)并保温，往搅拌锅内加入预留的矿粉搅拌80～100s(优选90s)，再加入融雪剂搅拌80～100s(优选90s)，最后加入SBS改性沥青拌和80～100s(优选90s)，即得。
根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)并结合实际情况，采用AC-13作为沥青混合料的级配类型，关键筛孔为2.36mm且通过百分率为33％，属于AC-13C型密级配，由原材料筛分结果得到合成级配如表4所示。
表4 AC-13型沥青混合料级配范围
Figure BDA0001796129800000112
Figure BDA0001796129800000121
采用马歇尔配合比设计方法确定沥青混合料的最佳油石比，试验采用沥青混合料标准马歇尔试件，试件双面各击实75次，按照规范成型马歇尔试件。以3.8％、4.3％、4.8％、5.3％、5.8％五个油石比成型马歇尔试件，按照马歇尔配合设计方法确定AC-13沥青混合料的最佳油石比为4.9％。
缓释型盐化物沥青混合料采用AC-13沥青混合料的级配和4.9％的油石比，按照规范测定其物理力学指标，物理力学指标均在技术要求的范围之内，因此确定主动式融雪除冰沥青混合料的油石比为4.9％，融雪剂占沥青和矿质集料总质量的百分数，采取了4％、5％、6％三个数值做了三个样品，分别为样品1、样品2、样品3。
主动式融雪除冰沥青混合料路用性能测试：
一、高温稳定性
采用车辙试验评价AC-13沥青混合料和缓释型自融冰沥青混合料高温稳定性，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0719-2011的方法轮碾成型板块状试件。在轮碾成型完缓释型自融冰沥青混合料车辙板时，需要将其冷却后用保鲜膜包裹，置于通风干燥的地方，之后进行车辙试验时撤去保鲜膜后测定板状试件的车辙深度。沥青混合料的高温稳定性以板状车辙板试件每下降1mm轮碾行走的次数DS表示，次数越多，认为沥青混合料的高温稳定性越好。
AC-13沥青混合料和本发明的主动式融雪除冰沥青混合料按照现行规范进行车辙试验，其动稳定度如表5所示。
表5沥青混合料动稳定度
Figure BDA0001796129800000122
AC-13沥青混合料和本发明的主动式融雪除冰沥青混合料的动稳定度数值均大于规范中技术要求的动稳定度数值，表明本发明的沥青混合料的高温稳定性均满足要求。
二、水稳定性
1、冻融劈裂试验
按照马歇尔击实法制作混合料标准试件，正反两面各击实50次，将马歇尔试件随机分成两组，每组4个，一组圆柱体试件存放在室温下待用，然后将另一组圆柱体试件进行真空饱水，之后置于设置温度为-18℃±2℃的恒温冰箱中静置16h±1h,取出恒温冰箱中的圆柱体试件，迅速置于60℃±0.5℃的全自动恒温水槽中，保温24h,最后将两组试件置于设置温度为25℃±0.5℃的恒温水槽中超过2h,取出圆柱体试件使用劈裂试验实验机测定最大荷载。冻融劈裂试验过程中进行了抽真空，冻，融，较完整的模拟了自融冰沥青路面在冬季受冻融破坏的情况。AC-13沥青混合料和本发明的沥青混合料按照现行规范进行冻融劈裂试验，其冻融劈裂试验结果如表6所示。
表6沥青混合料冻融劈裂实验
Figure BDA0001796129800000131
添加缓释型融雪材料的自融冰沥青混合料的劈裂强度较没添加融冰盐的AC-13沥青混合料的有一定程度的降低，表明在添加了融冰盐之后沥青混合料的劈裂强度受到不利影响，但是基本能够满足沥青混合料水稳定性的要求。
2、盐化物沥青混合料融冰性能
1)融冰试验
融冰量试验能够定量的分析融雪除冰盐添加到沥青混合料中的融雪除冰效果。盐化物沥青混合料的融冰量实验采取自行设计的融冰实验方法进行试验。在冻融试验机内放置托盘，托盘内放置4个直径大于标准马歇尔试件的表面皿并装满水，在-5℃下冷冻5h。分别取按马歇尔方法击实的油石比为4.9％的AC-13沥青混合料、油石比为4.9％的本发明的沥青混合料标准马歇尔试件各两个，置于5℃的冻融试验机内静置，取4个装有冰的表面皿，分别称取装有冰的表面皿质量，然后依次置于马歇尔试件上。
分别称量融冰时间为15min、30min、45min、60min、75min的4个表面皿质量，得到盐化物沥青混合料总融冰量与时间的关系，样品1、样品2、样品3的实验结果如图3所示，沥青混合料的融冰量随着时间的增长呈增长趋势，其中没有添加融冰盐的AC-13沥青混合料在每15min的融冰增量基本相同。添加了缓释型融雪剂的本发明的沥青混合料的每15min的融冰量比没有添加融冰盐的AC-13沥青混合料的多，表明在沥青混合料中添加缓释型融雪剂起到了较好的融冰效果。
2)化学沉淀试验
化学沉淀试验是通过将AgNO3滴定在添加缓释型融雪剂的本发明的沥青混合料标准试件上观察缓释型融雪剂析出情况的定性分析试验，可以较为直观的呈现盐分析出情况。试验中，取本发明的沥青混合料标准马歇尔试件一个，用滴管取1mL AgNO3溶液，将滴管中的溶液分别滴在其上，其结果如图4所示。由图4可知，缓释型自融冰沥青混合料标准马歇尔试件出现了白色沉淀，表明缓释型自融冰沥青混合料析出了有效成分氯盐，从而使得其具有融雪除冰的能力。

Claims (7)

1.一种主动式融雪除冰沥青混合料，其特征在于：包含矿质集料、融雪剂、SBS改性沥青，油石比为4.8～5.3％，融雪剂用量为SBS改性沥青和矿质集料总质量的4～6％；
所述融雪剂包括缓释型无机盐芯材、聚合物外壳包覆材、水，所述缓释型无机盐芯材的组分及各组分的重量份配比如下：抗凝冰氯盐饱和溶液100～140份、硅藻土8～10份、纳米二氧化硅0.8～1.2份、表面活性剂3～5份、无水乙醇140-160份；所述缓释型无机盐芯材与聚合物外壳包覆材中的聚合物单体的质量比为3.2～3.7：1；所述抗凝冰氯盐为氯化钠、氯化钙、氯化镁中的一种或多种混合物；
所述聚合物外壳包覆材包括聚合物单体、异丙醇或丙二醇甲醚、KH570、AIBN、三乙胺，所述聚合物单体由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯组成，各组分的重量份配比如下：丙烯酸1～2份、丙烯酸甲酯20～24份、丙烯酸丁酯15～20份、苯乙烯8～10份、46～87份异丙醇或丙二醇甲醚、KH5701～4份、AIBN 0.88～1.12份、三乙胺2～4份。
2.如权利要求1所述的主动式融雪除冰沥青混合料，其特征在于：所述表面活性剂为op-10或op-8或op-13。
3.如权利要求1所述的主动式融雪除冰沥青混合料，其特征在于：所述油石比为4.9％。
4.如权利要求1至3任一项所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：预留出矿质集料中的矿粉，将剩下的矿质集料放入搅拌锅内加热至160～175℃并保温，再加入融雪剂搅拌80～100s，然后加入SBS改性沥青拌和80～100s，往搅拌锅内加入预留的矿粉搅拌80～100s，即得主动式融雪除冰沥青混合料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：搅拌锅内温度加热至165℃，每次加物料后的搅拌时间为90s。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述融雪剂的制备方法包括如下步骤：
一、制备缓释型无机盐芯材
(1)制备重量份为100～140份的抗凝冰氯盐饱和溶液；
(2)将8～10份硅藻土、0.8～1.2份纳米二氧化硅、3～5份表面活性剂、140-160份无水乙醇在烧瓶中混合均匀，在50～70℃下搅拌，制备得到纳米二氧化硅修饰的硅藻土悬浮液；
(3)将抗凝冰氯盐饱和溶液通过滴加加入到步骤(2)制备的硅藻土悬浮液中，搅拌、混合；
(4)将步骤(3)制备的混合溶液进行真空抽滤，放入烘箱干燥，然后将干燥后的样品粉碎成粉末状，即得缓释型无机盐芯材；
二、制备聚合物外壳包覆材
(1)将1～2份丙烯酸、20～24份丙烯酸甲酯、15～20份丙烯酸丁酯、8～10份苯乙烯混合均匀，配成聚合物单体溶液；
(2)取烧瓶，在其中加入44～84份异丙醇或丙二醇甲醚，在100～140℃温度下搅拌；
(3)将步骤(1)配制的聚合物单体溶液与1～4份KH570、0.8～1.0份AIBN混合后滴加到步骤(2)中的烧瓶中，最后加入0.08～0.12份AIBN和2～3份异丙醇或丙二醇甲醚，搅拌，将温度降低到40～60℃，加入2～4份三乙胺，搅拌，即得聚合物外壳包覆材；
三、制备融雪剂
将步骤一制备的缓释型无机盐芯材加入到步骤二装有聚合物外壳包覆材的烧杯中，缓释型无机盐芯材与聚合物外壳包覆材中的聚合物单体的质量比例为3.2～3.7:1，然后往烧杯中加入5～10份水，搅拌，将呈糊状的物质倒出在烘箱中烘干，粉碎成粉末状，即得到融雪剂。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤二、制备聚合物外壳包覆材的步骤(3)中将步骤(1)配制的聚合物单体溶液与1～4份KH570、0.8～1.0份AIBN混合后滴加到步骤(2)中的烧瓶中，滴加时间为2.5～3.5h，然后保温0.7～1.3h，最后加入0.08～0.12份AIBN和2～3份异丙醇或丙二醇甲醚，继续搅拌0.8～1.5h，将温度降低到40～60℃，然后加入2～4份三乙胺，搅拌0.4～0.6h，即得聚合物外壳包覆材。
CN201811057322.4A 2018-09-11 2018-09-11 一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法 Active CN109054415B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811057322.4A CN109054415B (zh) 2018-09-11 2018-09-11 一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811057322.4A CN109054415B (zh) 2018-09-11 2018-09-11 一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109054415A CN109054415A (zh) 2018-12-21
CN109054415B true CN109054415B (zh) 2020-09-08

Family

ID=64761296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811057322.4A Active CN109054415B (zh) 2018-09-11 2018-09-11 一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109054415B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109749710B (zh) * 2019-01-22 2022-03-04 沈阳建筑大学 一种利用废弃聚苯乙烯泡沫制备的抗凝冰剂及其制备方法
CN110746933B (zh) * 2019-11-19 2022-05-20 山东高速科技发展集团有限公司 一种基于偶联反应实现缓慢释放的主动型融雪剂及其制备方法
CN111650073B (zh) * 2020-06-15 2024-02-13 河北工业大学 一种相变沥青混合料融雪化冰能力的试验方法
CN112160212B (zh) * 2020-09-07 2022-05-13 东南大学 一种抗冰冻沥青路面结构及其制备路面材料的方法
CN113150690A (zh) * 2021-03-05 2021-07-23 重庆重交再生资源开发股份有限公司 一种缓释型抗凝冰雾封层材料及其制备方法
CN113429884B (zh) * 2021-05-29 2023-07-07 山东哈力克新材料科技有限公司 路用抗凝冰涂层材料及其制备方法
CN115724609B (zh) * 2021-09-02 2024-01-30 中盐金坛盐化有限责任公司 具备快速温度响应的无规共聚物改性粉末型抗冻材料及其制备方法
CN114045154B (zh) * 2021-12-14 2024-07-19 南京兴佑交通科技有限公司 一种抗凝冰复合材料及制备方法
CN114806505B (zh) * 2022-05-24 2023-02-28 河北科技大学 一种缓释微胶囊自融冰制备工艺
CN114994297A (zh) * 2022-06-20 2022-09-02 河南省机场集团有限公司 一种基于融雪性能的低冰点超薄磨耗层融雪残余寿命的预估方法
CN115746790A (zh) * 2022-07-05 2023-03-07 天津科技大学 一种低温缓释抗凝冰材料及其制备方法
CN118026568B (zh) * 2024-03-05 2024-08-27 浙江交投丽新矿业有限公司 适用于钢桥面的缓释型抗凝冰聚氨酯混合料、制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4012537A (en) * 1973-06-13 1977-03-15 Plastiroute Sa De-icing compositions contained in road surface material
CN102531473A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 北京路桥通国际工程咨询有限公司 一种高效融雪复合改性沥青混合料及其制备方法
CN102604297A (zh) * 2012-03-09 2012-07-25 湖北省高速公路实业开发有限公司 一种沥青路面用缓释型防冰材料及其制备方法
CN104193228A (zh) * 2014-08-15 2014-12-10 东南大学 高弹型蓄盐类融冰化雪沥青混合料及其制备方法
CN106630735A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 沈阳市城建路桥材料有限公司 一种木质素长效缓释融雪剂及其沥青混合料制备方法
CN108314358A (zh) * 2018-02-08 2018-07-24 重庆恩光科技有限公司 环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4012537A (en) * 1973-06-13 1977-03-15 Plastiroute Sa De-icing compositions contained in road surface material
CN102531473A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 北京路桥通国际工程咨询有限公司 一种高效融雪复合改性沥青混合料及其制备方法
CN102604297A (zh) * 2012-03-09 2012-07-25 湖北省高速公路实业开发有限公司 一种沥青路面用缓释型防冰材料及其制备方法
CN104193228A (zh) * 2014-08-15 2014-12-10 东南大学 高弹型蓄盐类融冰化雪沥青混合料及其制备方法
CN106630735A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 沈阳市城建路桥材料有限公司 一种木质素长效缓释融雪剂及其沥青混合料制备方法
CN108314358A (zh) * 2018-02-08 2018-07-24 重庆恩光科技有限公司 环保无腐蚀型抗凝冰融冰沥青路面

Also Published As

Publication number Publication date
CN109054415A (zh) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109054415B (zh) 一种主动式融雪除冰沥青混合料及其制备方法
CN108893095B (zh) 一种聚合物外壳包覆材、聚合物包裹缓释型无机盐及制备方法
US8778216B2 (en) Slow release anti-icing material for bituminous pavement and preparation method thereof
Huang et al. Laboratory evaluation of permeability and strength of polymer-modified pervious concrete
Chen et al. Preparation and effectiveness of composite phase change material for performance improvement of Open Graded Friction Course
CN104774592B (zh) 一种用于沥青路面的缓释型抗冻材料及其制备方法
CN106186943B (zh) 一种防阻塞透水混凝土及其制备方法和应用
CN108949109B (zh) 一种蓄盐缓释型融雪除冰剂及其制备方法
CN102092978B (zh) 一种环保型自融雪沥青路面外加剂及其制备方法
CN114507032A (zh) 一种抗凝冰剂及其制备方法和应用
CN107686278B (zh) 一种基于温度调控的抗冻材料及其制备方法和应用
CN113150690A (zh) 一种缓释型抗凝冰雾封层材料及其制备方法
CN106951721A (zh) 一种厚层摊铺冷拌大空隙乳化沥青混合料及其设计方法
CN110330289A (zh) 一种土壤固化剂、土壤固化土及其制备方法
CN112645637A (zh) 一种自调速型低冰点材料及其制备方法
Pei et al. Material design and performance analysis of the anti-ice and antiskid wear layer on pavement
CN107573898B (zh) 一种应用于混凝土路面的可控缓释速率的抗冻材料及其制备方法
Zhao et al. Preparation of a green sustained-release microcapsule-type anti-icing agent for asphalt pavement and its application demonstration project
Lu et al. A hydrophobic and sustainable anti-icing sand fog seal for asphalt pavement: Its preparation and characterization
CN1249200C (zh) 一种高效低成本膨润土复合液态固沙材料及其制备方法
CN105294014B (zh) 一种柔性沥青路面材料的制备方法
CN110016847A (zh) 泡沫沥青冷再生路面结构及其施工工艺
JP2008001868A (ja) 舗装用土材料の改質剤、クレイ舗装材、その調製方法および舗装方法
Zhang et al. Research on Self-melting Snow Material of Asphalt Pavement
JP2016166456A (ja) 舗装材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant