CN111592378A - 一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法 - Google Patents
一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，包括以下步骤：步骤1：将硅酸锂和苯丙乳液混合搅拌均匀，得到硅酸锂复合溶液；步骤2：将磷酸二氢钠固化剂和水性丙烯酸体系催干剂混合搅拌均匀，得到助剂；步骤3：将步骤1得到的硅酸锂复合溶液喷洒到石灰岩沥青路面上，接着将金刚砂撒布在石灰岩沥青路面上，最后将步骤2得到的助剂喷洒到石灰岩沥青路面上；步骤4：对石灰岩沥青路面进行养生和干燥处理，完成对石灰岩沥青路面的抗滑表面处理。本发明一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，不仅能够提高石灰岩沥青路面的抗滑性能，还可以提高路面的抗渗性能、阻燃性能和耐油污性能。
Description
技术领域
本发明属于沥青路面养护领域，具体涉及一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法。
背景技术
由于沥青路面具有表面平整、抗滑、耐久、坚实、行车舒适、易于施工及养护等优点，从而逐渐成为公路路面的主要结构类型。然而，在车辆荷载以及气候环境因素的交互作用下，沥青路面将被逐渐磨光，导致路面抗滑能力下降，路面使用性能降低。研究调查表明，超过60％的交通事故与路面的抗滑性能有关，当遇到雨天或路面存在积水时，车辆更加容易打滑，交通安全事故发生的几率更大。各国专家学者及科研机构纷纷展开了沥青路面抗滑性能研究。相应地，各种各样的路面养护和预防性养护措施应运而生，如抗滑磨耗层、抗滑微表处、雾封层等。当沥青路面集料上裹附的沥青磨耗后，集料将与车轮直接接触，导致集料被进一步磨耗。因此，抗滑且耐磨的集料是影响沥青路面抗滑性能的关键因素之一。
石灰岩的力学性能比玄武岩差，尤其是抗磨耗性能比玄武岩差得多。当采用石灰岩进行路面表面层修筑时，在车轮荷载的作用下，路面的抗滑性能衰减速度要比玄武岩快，但在交通荷载和环境因素的交互作用下抗滑滑性能衰减较快。在通车3～5年后，路面虽然还未出现诸车辙、松散等严重路面病害，但抗滑性能往往就不能满足使用要求，导致严重的安全隐患。
目前，国内外多通过加铺罩面的形式改善沥青路面的路用性能，但加铺罩面往往是在路面出现大的病害的情况下才使用，专门针对路面抗滑性能下降而加铺罩面并不经济。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，以解决上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以解决：
一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅酸锂和苯丙乳液混合搅拌均匀，得到硅酸锂复合溶液；
步骤2：将磷酸二氢钠固化剂和水性丙烯酸体系催干剂混合搅拌均匀，得到助剂；
步骤3：将步骤1得到的硅酸锂复合溶液喷洒到石灰岩沥青路面上，接着将金刚砂撒布在石灰岩沥青路面上，最后将步骤2得到的助剂喷洒到石灰岩沥青路面上；
步骤4：对石灰岩沥青路面进行养生和干燥处理，完成对石灰岩沥青路面的抗滑表面处理。
进一步地，步骤1中，按质量份数计，所述硅酸锂为60份，所述苯丙乳液为40份。
进一步地，步骤2中，按质量份数计，所述磷酸二氢钠固化剂为9份，所述水性丙烯酸体系催干剂为11份。
进一步地，步骤3中，按质量份数计，所述金刚砂为16.6～40份。
进一步地，步骤1中，所述硅酸锂和苯丙乳液在25℃下搅拌，搅拌转速为400r/min，搅拌时间为10min。
进一步地，步骤2中，所述磷酸二氢钠固化剂和水性丙烯酸体系催干剂在25℃下搅拌，搅拌转速为100r/min，搅拌时间为5min。
进一步地，步骤3中，采用标准筛将所述金刚砂撒布在石灰岩沥青路面上，标准筛的孔径为0.15mm。
进一步地，步骤3中，在将硅酸锂复合溶液喷洒到石灰岩沥青路面之前，对石灰岩沥青路面进行打磨处理。
进一步地，步骤4中，养生温度为25℃，养生时间为24h。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1.硅酸锂材料具有很多优异性能，如良好的氚溶解性、机械性能、物理化学稳定性，以及与结构材料的兼容性等，而且苯丙乳液为单一液体，由此形成的硅酸锂与乳液在复合溶液中分散性良好，能够提高石灰岩沥青路面的抗滑性能。
2.喷洒硅酸锂复合溶液后，石灰岩的纹理值为28.19和28.66，较加速磨光后石灰岩仅增加了2～3％，表明通过喷洒硅酸锂-乳液改善了石灰岩的纹理构造，所以可以提高路面的抗渗性能、阻燃性能和耐油污性能。
3.硅酸锂复合溶液与石灰岩之间的粘附行为仅仅是简单的物理吸附，而且在实施过程中，需要进行任何化学试验，碳排放量低，节能环保，因此有利于可持续发展。
4.洒布含砂硅酸锂的材料成本约为3元/m2，采用含砂硅酸锂进行路面抗滑处治的经济效益比抗滑封层更高，且具有明显的社会效益。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
作为本发明的某一具体实施方式，一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，包括以下步骤：
步骤1：硅酸锂和苯丙乳液组分按质量份数计，称取60份的硅酸锂溶液倒入烧杯中，采用电动搅拌机以400r/min的转速搅拌10min，随后保持电动搅拌机的转速不变，称取40份的乳液，将乳液缓慢倒入硅酸锂溶液中，继续搅拌20min，即制得硅酸锂复合溶液。
步骤2：助剂的制备分为两步，第一步是称取9份的磷酸二氢钠固化剂溶于蒸馏水中，配制成浓度为20％的水溶液。之后，将11份水性丙烯酸体系催干剂加入到溶液中，在30℃下采用磁力搅拌器搅拌10min，所得溶液即为助剂。
步骤3：采用路面抛丸技术对石灰岩沥青路面进行预处理，以保证含砂硅酸锂与路表集料充分接触，然后将制备的硅酸锂复合溶液喷洒到石灰岩沥青路面上，接着采用0.15mm的标准筛将金刚砂撒布在石灰岩沥青路面上。其中，金刚砂按质量份数计为16.6～40份，最后将制备的助剂喷洒到石灰岩沥青路面上。
步骤4：在温度为25℃环境下，对石灰岩沥青路面进行养生24h，即完成对石灰岩沥青路面的抗滑表面处理。
实施例1
将拌和好的石灰岩沥青混合料按规程装入车辙试模中，往返碾压12次后脱模，得到石灰岩沥青试件，采用角磨机对试件的上表面进行打磨处理，磨掉试件表面的沥青，并用湿抹布将试件擦干净，置于通风处风干；称取60份的硅酸锂溶液倒入烧杯中，采用电动搅拌机以400r/min的转速搅拌10min，随后保持电动搅拌机的转速不变，称取40份的乳液，将乳液缓慢倒入硅酸锂溶液中，继续搅拌20min，即制得硅酸锂复合溶液。称取9份的磷酸二氢钠固化剂溶于蒸馏水中，配制成浓度为20％的水溶液。之后，将11份水性丙烯酸体系催干剂加入到溶液中，在30℃下采用磁力搅拌器搅拌10min，所得溶液即为助剂；采用路面抛丸技术对石灰岩沥青路面进行预处理，以保证含砂硅酸锂与路表集料充分接触，然后将制备的硅酸锂复合溶液喷洒到石灰岩沥青路面上，接着采用0.15mm的标准筛将金刚砂撒布在石灰岩沥青路面上。其中，金刚砂按质量份数计为16.6～40份，最后将制备的助剂喷洒到石灰岩沥青路面上，金刚砂的撒布量为20g/m2，为了保证撒布均匀，应该将固定量的金刚砂分多次撒布；利用喷壶将助剂均匀的喷洒在试件表面，助剂的喷洒量为8g/m2，最后对试件在25℃下养护24h。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于硅酸锂复合溶液的喷洒量为100g/m2，助剂的喷洒量为16g/m2，金刚砂的撒布量为30g/m2。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于硅酸锂复合溶液的喷洒量为200g/m2，助剂的喷洒量为32g/m2，金刚砂的撒布量为40g/m2。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于硅酸锂复合溶液的喷洒量为300g/m2，助剂的喷洒量为48g/m2，金刚砂的撒布量为50g/m2。
对比例
只是经过打磨处理，但未采用本发明实施方式进行处理的石灰岩沥青试件。
对实施例1～4以及对比例进行加速磨耗试验、耐温变性能试验、耐油污试验、阻燃试验和渗水试验，分析洒布含砂硅酸锂对沥青混合料路用性能的影响(即采用本发明对石灰岩沥青路面性能的影响)，各种试验情况以及测试结果如下：
下面对实施例1～4以及对比例进行加速磨耗试验、分析洒布含砂硅酸锂对沥青混合料路用性能的影响，试验情况以及测试结果如下：
参考《公路路基路面现场测试规程JTG-E60-2008》，通过对洒布含砂硅酸锂沥青混凝土进行加速磨耗试验，分析硅酸锂复合溶液的喷撒量对沥青混凝土抗滑耐久性的影响。测试结果见表1
表1
| 实施例 | 初始值 | 终值 |
| 对比例 | 48.5 | 41.3 |
| 实施例1 | 52.7 | 41.3 |
| 实施例2 | 58.6 | 41.5 |
| 实施例3 | 60.5 | 42.1 |
| 实施例4 | 61.4 | 42.3 |
由表1中摆值初始值测试结果可知，随着洒布量的增加而增加，试件的初始摆值由48.5增加到62左右，说明洒布含砂硅酸锂能够提高路面的初始抗滑性能。由摆值终值测试结果可知，当洒布量为50g/m2时，试件的摆值稳定终值与未洒布含砂硅酸锂的几乎相同，均为41左右，之后随着含砂硅酸锂洒布量的增加，摆值稳定终值有所提升，这说明洒布含砂硅酸锂可以对混合料表面棱角起到更好的保护作用，从而提高路面的抗滑性能。
综上，经打磨后沥青混合料表面洒布含砂硅酸锂能提高其初始摆值和磨耗后的稳定终值，且随着洒布量的增加提高幅度先上升，随后稳定，说明洒布的材料能提高沥青混合料的抗滑耐久性。
下面对实施例1～4以及对比例进行耐温变性能试验、耐油腐蚀性能试验、阻燃性能试验和抗渗性能试验，测试结果见表2：
表2
由表2知，所有的试件，冻冻融前后各试件的摆值变化非常的小，说明冻融循环对于洒布含砂硅酸锂试件的抗滑性能几乎没有影响。说明冻融后的试件仍具有良好的抗滑能力，表明含砂硅酸锂具有良好的耐温变性能。
由表2知，经高压水冲刷作用后，各试件的摆值较冲刷前均略有下降，减小幅度均在6～8％之间，这也会因为试件表面存在一小部分浮砂没有粘牢，在高压水冲刷作用下被冲刷掉导致的，说明抗滑表处材料具有良好的耐冲刷性能。
由表2知，在渗水试验中，随着抗滑表处材料的增加，沥青混合料的渗水系数一直减小，直到不渗水，说明撒布抗滑表处材料能明显提高沥青混合料的防渗性能。
由表2知，硅酸锂复合溶液洒布量为200g/m2，马歇尔试件的飞散损失率从40％降到了30％左右，说明此时的洒布量已经能够封闭上下表面的通道，从而一定程度上延缓柴油进入试件的内部，降低试件受油腐蚀的概率，同时洒布量为300g/m2时飞散损失率与200g/m2相差很小，说明洒布量为200g/m2时试件的抗油污性能已经达到最佳，说明撒布抗滑表处材料能明显提高沥青混合料的耐油污性能。
由表2知，试件的燃烧时间随着含砂硅酸锂洒布量的增加而缩短，当洒布量为300g/m2时，燃烧时间约为109s，较对比例试件缩短了6s左右；其次，试件燃烧后的质量损失随着含砂硅酸锂洒布量的增加呈下降趋势，未洒布试件的质量损失约为25g左右，而喷洒量为300g/m2的试件质量损失仅为19.4g，下降了约分五之一，这是因为洒布的含砂硅酸锂阻碍了试件上下表面的燃烧。所以，洒布含砂硅酸锂不但可以缩短燃烧时间，还可降低燃烧后质量损失，因此在阻燃方面还是有一定的效果。
本发明中使用的试剂均为市售，本发明中使用的方法，若无特殊说明，均为常规方法。
综上分析，说明撒布抗滑表处材料能明显提高沥青混合料的耐温变性能、耐冲刷性能、抗渗性能、耐油污性能、阻燃性能。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将硅酸锂和苯丙乳液混合搅拌均匀，得到硅酸锂复合溶液；
步骤2：将磷酸二氢钠固化剂和水性丙烯酸体系催干剂混合搅拌均匀，得到助剂；
步骤3：将步骤1得到的硅酸锂复合溶液喷洒到石灰岩沥青路面上，接着将金刚砂撒布在石灰岩沥青路面上，最后将步骤2得到的助剂喷洒到石灰岩沥青路面上；
步骤4：对石灰岩沥青路面进行养生和干燥处理，完成对石灰岩沥青路面的抗滑表面处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤1中，按质量份数计，所述硅酸锂为60份，所述苯丙乳液为40份。
3.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤2中，按质量份数计，所述磷酸二氢钠固化剂为9份，所述水性丙烯酸体系催干剂为11份。
4.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤3中，按质量份数计，所述金刚砂为16.6～40份。
5.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤1中，所述硅酸锂和苯丙乳液在25℃下搅拌，搅拌转速为400r/min，搅拌时间为10min。
6.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤2中，所述磷酸二氢钠固化剂和水性丙烯酸体系催干剂在25℃下搅拌，搅拌转速为100r/min，搅拌时间为5min。
7.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤3中，采用标准筛将所述金刚砂撒布在石灰岩沥青路面上，标准筛的孔径为0.15mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤3中，在将硅酸锂复合溶液喷洒到石灰岩沥青路面之前，对石灰岩沥青路面进行打磨处理。
9.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂和苯丙乳液的沥青路面抗滑表面处理方法，其特征在于，步骤4中，养生温度为25℃，养生时间为24h。
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