CN111088117B - 一种透水沥青路面清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透水沥青路面清洗剂及其制备方法，属于道路工程养护维修技术领域。解决现有技术中由于黏土、悬浮颗粒物等堵塞材料造成的透水沥青路面渗透能力降低的技术问题。本发明的透水沥青路面清洗剂，材料重量配比为：水70～80wt％，聚丙烯酰胺10～20wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5～8wt％，聚合硫酸铝2～5wt％。本发明的透水沥青路面清洗剂的制备方法包括以下步骤：首先，将聚丙烯酰胺与水均匀混合形成聚丙烯酰胺水溶液；其次，将脂肪醇聚氧乙烯醚和聚合硫酸铝混合后，加入聚丙烯酰胺水溶液中并进行搅拌，待搅拌均匀后，冷却至室温。本发明的透水沥青路面清洗剂可以显著提高透水沥青路面的渗透特性，清洗法操作简单，清洗效果显著。该清洗剂与沥青有良好的相容性，且无腐蚀性。

Description

一种透水沥青路面清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程养护维修技术领域，特别涉及一种透水沥青路面清洗剂及其制备方法。

背景技术

透水性沥青路面结构普遍应用于城市道路排水系统中。与普通沥青路面结构相比，透水性沥青路面结构能够吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将贮存的水释放并加以利用，可适应生态环境变化和应对自然灾害。这种路面结构有诸多优点，如防止路面地表径流、吸收汽车轮胎与路面摩擦导致的噪声、提高行车舒适度等。

透水性沥青路面为大孔隙率结构，降雨条件下能够将雨水通过孔隙渗出结构直至土基。但随着路面使用寿命的增长，透水路面的孔隙会随着泥沙、尘土的聚集而堵塞，孔隙的连通性下降导致透水混凝土路面渗透能力降低，且堵塞程度随时间增长愈加严重。堵塞材料通常来源于附近地区产生的沉积物(黏土、砂、淤泥)、悬浮颗粒物等。其中黏土颗粒含量较大，有研究表明：相比于砂和淤泥，等量的黏土对透水沥青路面孔隙中造成的堵塞效果约是前者的10倍，黏土较强的内聚性导致其风干后变硬结成板块，提升了颗粒间黏聚能力，加剧孔隙堵塞状况。

规范表明：当透水沥青路面渗透系数不足50mm/h时，表明其透水功能已经失效；而当渗透系数不足250mm/h时，则需要采取有效措施使其恢复透水能力。现阶段我国常用的处理透水路面孔隙堵塞的方法为：真空吸尘器清理法和压力水清洗方法。大量的研究表明：真空吸尘器清理法仅能吸出孔隙上表层20-30mm内的砂、灰尘类堵塞物，并不能吸出孔隙中变硬结块的黏土和悬浮颗粒物；使用压力水清洗方法须严格限定其水压力大小，否则水压力过大将会对透水路面结构产生破坏，降低承载能力和路用性能。上述常用的处理方法都相应的存在清除孔隙堵塞物不利的效果。

发明内容

本发明要解决现有技术中由于黏土、悬浮颗粒物等堵塞材料造成的透水沥青路面渗透能力降低的技术问题，提供一种透水沥青路面清洗剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种透水沥青路面清洗剂，材料重量配比为：水70～80wt％，聚丙烯酰胺10～20wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5～8wt％，聚合硫酸铝2～5wt％。

在上述技术方案中，材料重量配比为：水80wt％，聚丙烯酰胺10wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚8wt％，聚合硫酸铝2wt％。

在上述技术方案中，材料重量配比为：水75wt％，聚丙烯酰胺15wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚7wt％，聚合硫酸铝3wt％。

在上述技术方案中，材料重量配比为：水70wt％，聚丙烯酰胺20wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5wt％，聚合硫酸铝5wt％。

上述的透水沥青路面清洗剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，将聚丙烯酰胺与水均匀混合形成聚丙烯酰胺水溶液；

其次，将脂肪醇聚氧乙烯醚和聚合硫酸铝混合后，加入聚丙烯酰胺水溶液中并进行搅拌，待搅拌均匀后，冷却至室温。

在上述技术方案中，聚丙烯酰胺与水均匀混合时，进行加温搅拌，温度应控制在室温至60℃。

在上述技术方案中，将聚丙烯酰胺与水均匀混合形成聚丙烯酰胺水溶液时，搅拌速度为100～300r/min。

在上述技术方案中，将脂肪醇聚氧乙烯醚和聚合硫酸铝混合后加入聚丙烯酰胺水溶液中时，搅拌速度为20～100r/min。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的透水沥青路面清洗剂可以显著提高透水沥青路面的渗透特性。当清洗剂透过孔隙排入透水路面结构时，组成这种清洗剂的原材料与黏土、悬浮颗粒等堵塞物发生化学反应，使得结块的黏土等杂质颗粒被溶解进而下渗达到清除堵塞的目的。本发明的清洗剂较之真空吸尘法和压力水清洗法操作简单，清洗效果显著。本发明研究的清洗剂中大量原材料为水，其余各种材料均能与水良好融合并发挥出清洗剂功效，在最大限度节约原材料成本；此外，该清洗剂与沥青有良好的相容性，能保证清洗剂冲刷后絮凝状的黏土颗粒和悬浮物不会粘在沥青混合料上导致破坏集料沥青界面的粘附性；且本发明的清洗剂对透水路面各层结构的沥青混合料无腐蚀性，不会破坏透水沥青路面的路用性能和承载能力。

将本发明的透水沥青路面清洗剂均匀撒布到路表面后，当其顺着孔隙渗入透水路面结构时，使清洗剂与堵塞材料中的黏土和悬浮颗粒物等接触产生化学反应。堵塞材料中变硬结块的黏土和悬浮颗粒逐渐松散并与清洗剂相溶解，溶解后的产物易于冲洗，伴随着降雨条件将堵塞材料冲洗干净，进而达到清洗透水沥青路面孔隙堵塞的效果，提高透水沥青路面的渗透性能及路用性能。

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详细说明。

图1是模拟透水沥青混凝土试件堵塞过程示意图；

图2是模拟堵塞后未经清洗和经实施例1重量配比制备的清洗剂清洗后的渗透系数测试结果对比；

图3是模拟堵塞后未经清洗和经实施例2重量配比制备的清洗剂清洗后的渗透系数测试结果对比；

图4是模拟堵塞后未经清洗和经实施例3重量配比制备的清洗剂清洗后的渗透系数测试结果对比。

图中的附图标记表示为：

1-透水沥青混凝土试件；2-喷头；3-出水口；4-储水箱；5-水泵。

具体实施方式

本发明通过几种材料制备一种新型的透水沥青路面清洗剂，将其均匀缓慢撒布到路表后，伴随着渗入透水路面孔隙中，能够使结块的黏土颗粒和悬浮颗粒物松散并溶解，导致其自发下渗排出透水路面将对解决透水路面孔隙堵塞问题带来重大帮助。

下面结合附图对本发明做以详细说明。

本发明的主要采用的原材料为水、聚丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和聚合硫酸铝。

本发明的透水沥青路面清洗剂，材料重量配比为：水70～80wt％，聚丙烯酰胺10～20wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5～8wt％，聚合硫酸铝2～5wt％。

聚丙烯酰胺(PAM)外观为白色粉末状颗粒，是一种线型高分子化合物，由于其分子长而细并具有许多化学活性基团，故与许多物质有亲和力、吸附性能形成氢键。其次，聚丙烯酰胺具有良好的水溶性，与洁净水结合起到絮凝剂作用，可使透水路面孔隙堵塞材料中的黏土和悬浮颗粒物逐渐松散化。水中的黏土和悬浮物一般由于其颗粒具有同性电荷或密度较低而不易发生聚沉，从而以高度分散的状态稳定存在。聚丙烯酰胺的聚合链可与黏土和悬浮颗粒物产生相互吸引作用，如链上含有与颗粒电性相异的基团或以爱德华力相互吸引，则这些颗粒可以在这种作用下与聚丙烯酰胺分子相结合，形成一个大分子连接多种黏土和悬浮颗粒物的结构。当聚丙烯酰胺分子能够稳定存在并活动于水中时，则上述吸附承桥作用产生的具有桥接结构的物质已经具有一定的体积和质量，使得黏土和悬浮颗粒物自发地在水中下沉，就可以起到较好的清洗堵塞颗粒物的效果；脂肪醇聚氧乙烯醚具有良好的去污力、水溶性和较低的刺激性，作为非离子表面活性剂中发展最快的品种，能够加快清洗过程中透水沥青路面孔隙堵塞物的溶解速率。脂肪醇聚氧乙烯醚不会对透水路面结构产生破坏作用，保证清洗孔隙堵塞时不会使沥青和集料产生剥落。其较高的稳定性使得经处理后松散的黏土和悬浮颗粒物不会附着在沥青混合料表面，否则将会出现清洗不净的效果；聚合硫酸铝(PAS)具有絮凝沉降快、用量少、去除堵塞物表面污垢且无腐蚀性的特点。它既有对水适应性强的特点，又有密度较大的优点；并具有较强吸附黏土和悬浮颗粒物的能力，通过吸附、架桥、交联作用，从而使堵塞材料凝聚。同时还中和了黏土颗粒及悬浮物表面的电荷，使颗粒间由原来的相斥变为相吸，破坏其稳定性，使微粒间产生碰撞，进而使黏土颗粒及悬浮物溶解，将孔隙中的堵塞材料清洗排出透水路面外，恢复透水路面的渗透能力。

本发明的透水沥青路面清洗剂的制备方法如下：

首先，将10～20wt％的聚丙烯酰胺与70～80wt％水均匀混合形成聚丙烯酰胺水溶液，搅拌速度控制在100～300r/min。适当加温，可加速溶解，温度应控制在60℃以内。聚丙烯酰胺的溶解应尽量避免过强的剪切力搅拌使其分子链断裂，从而降低使用效果。

其次，将5～8wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚和2～5wt％的聚合硫酸铝混合后，加入聚丙烯酰胺水溶液中，搅拌速度为60r/min左右。待搅拌均匀后，冷却至室温，即制备成本发明的透水沥青路面清洗剂。

采用鼓风设备对透水沥青路面清洗区域表面进行简单灰尘清扫处理，将制备的新型透水沥青路面清洗剂均匀喷洒至路表面，清洗剂顺着孔隙流入透水路面中，清洗剂与黏土、悬浮颗粒物等发生化学反应直至将其溶解，溶解后随着雨水冲刷至下层，随即排向土基，达到对透水路面孔隙堵塞物清洗的效果。

本发明基于现有透水路面孔隙堵塞问题，研发了一种新型透水沥青路面清洗剂，旨在清除孔隙堵塞物，保证透水沥青路面的渗透能力。下面对本发明做以详细说明。

实施例1：本发明的新型透水沥青路面清洗剂，材料重量配比为：水80wt％，聚丙烯酰胺10wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚8wt％，聚合硫酸铝2wt％。

由于黏土的主要成分为二氧化硅，所以实验室采用筛分后的硅砂模拟堵塞物。将硅砂筛分成3种粒径范围：①号堵塞物：0～0.3mm，②号堵塞物0.3～0.6mm，③号堵塞物0.6～2.36mm。通过制作透水沥青混凝土试件1，将其放入玻璃套筒中，透水沥青混凝土试件1上方设置有喷头2，均匀喷水模拟降雨。分别将3种粒径范围的500g硅砂均匀撒布在透水沥青混凝土试件1表面模拟透水路面孔隙堵塞，水泵5抽取储水箱4中的水使上方喷头2匀速地向下喷水，当透水沥青混凝土试件1表面硅砂颗粒数量趋于稳定，且渗入透水沥青混凝土试件1的水质清澈，即为完成模拟堵塞过程。待3种粒径范围的硅砂颗粒风干结块后每3min测试一次渗透系数，直至渗透系数值趋于稳定时取值作为透水沥青混凝土试件1堵塞后的渗透系数，模拟堵塞过程如图1所示。

将按照实施例1中各材料重量配比制备的清洗剂喷洒到透水沥青混凝土试件1表面，30min后测试透水沥青混凝土试件1的渗透系数作为经清洗剂清洗后的透水试件渗透系数。测试结果如图2所示。

实施例2：本具体实施方式与实施例1的区别在于，透水沥青路面清洗剂的重量配比为：水75wt％，聚丙烯酰胺15wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚7wt％，聚合硫酸铝3wt％。

与实施例1测试方法一样，分别测试出透水沥青混凝土试件1堵塞后的渗透系数和经实施例2中材料重量配比制备的清洗剂清洗后的透水沥青混凝土试件1渗透系数。测试结果如图3。

实施例3：本具体实施方式与实施例1的区别在于，透水路面清洗剂的材料重量配比为：水70wt％，聚丙烯酰胺20wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5wt％，聚合硫酸铝5wt％。

与实施例1测试方法一样，分别测试出透水沥青混凝土试件1堵塞后的渗透系数和经实施例3中材料重量配比制备的清洗剂清洗后的透水沥青混凝土试件1渗透系数。测试结果如图4。

根据测试结果可知，按照以上三种材料重量配比制备的新型清洗剂均对清洗透水沥青路面孔隙堵塞物有良好效果。其中，当选用材料重量配比为：水80wt％，聚丙烯酰胺10wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚8wt％，聚合硫酸铝2wt％时的清洗剂清洗后，透水沥青混凝土试件1的渗透系数恢复效果最好，渗透系数提升了1.7倍左右。通过使用本发明的清洗剂对解决透水沥青路面孔隙堵塞及节约日常养护成本带来重大影响。

在上述具体实施方式中，实施例2和实施例3制备的新型透水沥青路面清洗剂及渗透系数测试方法和实施例1大体一致，只是制备的清洗剂材料重量配比不同。因此，实施例2和实施例3的制备方法和渗透系数测试过程这里不再赘述。

在上述具体实施方式中所采用的原材料：聚丙烯酰胺购买厂家为天津市光复精细化工研究所，分子量为800万-1500万；聚合硫酸铝购买厂家为巩义市佳鑫净水材料有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚购买厂家为上海源叶生物科技有限公司，平均分子量为300-330万。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种透水沥青路面清洗剂，其特征在于，材料重量配比为：水70～80wt％，聚丙烯酰胺10～20wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5～8wt％，聚合硫酸铝2～5wt％。

2.根据权利要求1所述的透水沥青路面清洗剂，其特征在于，材料重量配比为：水80wt％，聚丙烯酰胺10wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚8wt％，聚合硫酸铝2wt％。

3.根据权利要求1所述的透水沥青路面清洗剂，其特征在于，材料重量配比为：水75wt％，聚丙烯酰胺15wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚7wt％，聚合硫酸铝3wt％。

4.根据权利要求1所述的透水沥青路面清洗剂，其特征在于，材料重量配比为：水70wt％，聚丙烯酰胺20wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5wt％，聚合硫酸铝5wt％。

5.权利要求1所述的透水沥青路面清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，将聚丙烯酰胺与水均匀混合形成聚丙烯酰胺水溶液；

其次，将脂肪醇聚氧乙烯醚和聚合硫酸铝混合后，加入聚丙烯酰胺水溶液中并进行搅拌，待搅拌均匀后，冷却至室温。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，聚丙烯酰胺与水均匀混合时，进行加温搅拌，温度应控制在室温至60℃。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将聚丙烯酰胺与水均匀混合形成聚丙烯酰胺水溶液时，搅拌速度为100～300r/min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将脂肪醇聚氧乙烯醚和聚合硫酸铝混合后加入聚丙烯酰胺水溶液中时，搅拌速度为20～100r/min。

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