CN112832085B - 一种道路绿色降尘环保结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及道路降尘的领域，具体公开了一种道路绿色降尘环保结构，包括碎石基层、沥青面层，沥青面层由包含以下重量份的原料制成：沥青、面层碎石、砂石、矿粉、电气石粉末、纳米氧化锌粉末、助剂。道路绿色降尘环保结构的施工方法，包括以下步骤：S1，碎石基层的铺设，S2，沥青面层的铺设：S21，固液混合物的制备；S22，主料的制备；S23，沥青面层湿料的制备；S24，降尘环保结构的形成。本申请的道路绿色降尘环保结构防止路面粉尘粒子被风扬起，有效降低道路路面上的粉尘粒子扬起，同时结构沟表面清洗后仍具有较好的吸尘能力，从而改善道路空气的粉尘浓度，绿色环保，有效降低行人吸入的粉尘量，保障行人的身体健康。

Description

一种道路绿色降尘环保结构及其施工方法
技术领域
本申请涉及道路降尘的领域，更具体地说，它涉及一种道路绿色降尘环保结构及其施工方法。
背景技术
工业废弃物的排放、环境植被的破坏、人类的频繁活动等都不同程度的污染着人们的生存环境，其中一个重要体现是空气中粉尘粒子增多。
许多城市道路存在着粉尘污染的问题，道路粉尘飞扬是空气中粉尘增加的重要途径，常见的减少道路粉尘的措施为使用洒水车进行路面喷洒水，以减少粉尘飞扬。
发明人认为水在蒸发后，原本沉降于路面的粉尘粒子容易被风扬起悬浮于道路空气中，使行人呼吸感到不适，危害行人健康。
发明内容
为了改善降于路面的粉尘粒子容易被风扬起悬浮于道路空气中的问题，本申请提供一种道路绿色降尘环保结构。
第一方面，本申请提供一种道路绿色降尘环保结构，采用如下的技术方案：
一种道路绿色降尘环保结构，包括碎石基层、沥青面层，所述沥青面层由包含以下重量份的原料制成：
沥青60-70份；
面层碎石90-100份；
砂石10-20份；
矿粉7-12份；
电气石粉末12-16份；
纳米氧化锌粉末4-7份；
助剂0.1-5份。
通过采用上述技术方案，沥青具有较好的粘度，其常用于做沥青路面的原料，沥青路面具有较好的韧性，提高路面的耐用性。
电气石为热释电材料，其表面具有释放负离子的特性，粉尘粒子通常带有正电荷，从而将粉尘粒子吸附于其表面，有效防止沥青面层上的粉尘粒子被风再次扬起。
电气石为永久自发极化，提高了沥青面层吸附粉尘粒子的有效时间，且路面清洗后仍具有较好的吸附粉尘粒子的能力。
纳米氧化锌粉末和电气石具有相似的晶体结构和物理特性,且纳米氧化锌与电气石具有耦合效应，耦合体对粉尘粒子的吸附效果更好，从而提高沥青面层的吸附能力。
可选的，所述电气石为黑色电气石。
通过采用上述技术方案，黑色电气石其对光辐射吸收能力强，使黑色电气石暴露在阳光下升温较快。温度较高时，电气石极化强度强,使其吸附粉尘粒子能力较强，从而提高其吸附粉尘粒子的能力。
可选的，所述电气石粉末的粒度为13-18um。
通过上述技术方案，粒度为13-18um的电气石粉末具有较好的活性，且其与沥青路面体系相容性较好，提高电气石粉末在沥青路面体系中的分散能力，从而提高沥青路面的粉尘粒子吸附能力。
可选的，所述纳米氧化锌的粒度为35-45nm。
通过上述技术方案，粒度为35-45nm的纳米氧化锌通过耦合效应附着于电气石表面，提高电气石对粉尘粒子的吸附能力。同时纳米氧化锌将电气石表面的粉尘粒子锁住，进一步有效防止风将粉尘粒子扬起。
可选的，所述沥青面层的原料中包括重量份为40-50份的0.10-0.12mol/L的Zn(NO3)2溶液。
通过上述技术方案，Zn(NO3)2溶液作为前躯体，诱导纳米氧化锌与电气石进行耦合效应，增强了耦合效果，使氧化锌不易与电气石分离，有效防止沥青路面经过长时间使用和多次清洗后使纳米氧化锌与电气石分离。
可选的，所述矿粉为钛白粉。
通过上述技术方案，通过添加钛白粉，使钛白粉和沥青共同形成沥青胶浆, 钛白粉具有较好的抗紫外氧化能力，提高了沥青混凝土的强度和耐候性。
可选的，所述助剂为乳化剂。
通过上述技术方案，通过添加乳化剂，提高沥青面层浆料种各物质的相容性，从而改变沥青面层的性质，提高沥青面层的实用性。
第二方面，本申请提供一种道路绿色降尘环保结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，碎石基层的铺设：将基层碎石铺设于地表面，压路机碾压2-3次，形成碎石基层；
S2，沥青面层的铺设：
S21，固液混合物的制备，重量份计，称取12-16份电气石粉末、4-7份纳米氧化锌粉末放置40-50份0.10-0.12mol/L的Zn(NO3)2溶液中搅拌均匀，得到固液混合物；
S22，主料的制备，按重量份计，称取60-70份沥青、90-100面层碎石、10-20份砂石、7-12份矿粉、0.1-5份助剂在80-90℃下搅拌混合均匀，得到主料；
S23，沥青面层湿料的制备，将固液混合物与主料在80-90℃下搅拌混合均匀，得到沥青面层湿料；
S24，道路绿色降尘环保结构的形成，将沥青面层湿料铺设于碎石基层表面，采用压路机碾压2-3次，冷却形成道路绿色降尘环保结构。
采用如下的技术方案，完成次本道路绿色降尘环保施工，先将电气石、纳米氧化锌与Zn(NO3)2溶液混合均匀制得隔夜混合物，使电气石、纳米氧化锌通过Zn(NO3)2溶液作为前躯体，诱导诱导纳米氧化锌与电气石进行耦合效应，并增强了耦合效果，从而提高路面基层的吸附粉尘效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用电气石粉末、纳米氧化锌粉末，使路面基层具有较好的吸附粉尘效果，使粉尘粒子不易被风扬起。
2、本申请中优选采用黑色电气石，提高沥青面层吸附粉尘粒子的能力。
3、通过Zn(NO3)2溶液作为前躯体，使耦合效果增强，从而使氧化锌不易与电气石分离。
附图说明
图1是本申请提供的道路绿色降尘环保结构的施工方法的实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
粒度为40nm的纳米氧化锌为哈尔滨特博科技有限公司出售的，牌号为19，粒度为30nm的纳米氧化锌粉末由西安慧维纳米金属材料有限公司出售；面层碎石的平均粒径为10mm；砂石的平均粒径为2mm；基层碎石的平均粒径为60mm。
助剂采用乳化剂，乳化剂由武汉富鑫远科技有限公司出售的阳离子沥青乳化剂；
矿石为钛白粉；
黑色电气石晶体、白色电气石晶体由灵寿源通矿产品加工厂出售；
电气石粉末的制备：将黑色电气石晶体、白色电气石晶体分别经过清洗-破碎-粗磨-细磨-喷雾干燥-气流粉碎工艺制备得到电气石微粉，分别制得平均粒径为10um、13um、15um、18um、25um的黑色电气石粉末，制得平均粒径为15um的白色电气石粉末。
实施例
实施例1：
一种道路绿色降尘环保结构，包括碎石基层、沥青面层，沥青面层覆盖于碎石基层表面，沥青面层用于吸附道路绿色降尘环保结构表层的粉尘粒子。
参照图1，一种道路绿色降尘环保结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，碎石基层的铺设：将基层碎石铺设于地表面，压路机碾压2次，形成碎石基层；
S2，沥青面层的铺设：
S21，固液混合物的制备，按重量份计，称取12份平均粒径为15um的黑色电气石粉末、4份粒度为40nm的纳米氧化锌粉末放置40份0.10mol/L的Zn(NO3)2溶液中搅拌均匀，得到固液混合物；
S22，主料的制备，按重量份计，称取60份沥青、90面层碎石、10份砂石、7份钛白粉、0.1份乳化剂在80℃下搅拌混合均匀，得到主料；
S23，沥青面层湿料的制备，将固液混合物与主料在80℃下搅拌混合均匀，得到沥青面层湿料；
S24，道路绿色降尘环保结构的形成，将沥青面层湿料铺设于碎石基层表面，采用压路机碾压2次，冷却形成道路绿色降尘环保结构。
实施例2
一种道路绿色降尘环保结构，包括碎石基层、沥青面层，沥青面层覆盖于碎石基层表面，沥青面层用于吸附道路绿色降尘环保结构表层的粉尘粒子。
参照图1，一种道路绿色降尘环保结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，碎石基层的铺设：将基层碎石铺设于地表面，压路机碾压3次，形成碎石基层；
S2，沥青面层的铺设：
S21，固液混合物的制备，重量份计，称取16份平均粒径为15um的黑色电气石粉末、7份粒度为40nm的纳米氧化锌粉末放置50份0.12mol/L的Zn(NO3)2溶液中搅拌均匀，得到固液混合物；
S22，主料的制备，按重量份计，称取70份沥青、100面层碎石、20份砂石、12份钛白粉、5份乳化剂在90℃下搅拌混合均匀，得到主料；
S23，沥青面层湿料的制备，将固液混合物与主料在90℃下搅拌混合均匀，得到沥青面层湿料；
S24，道路绿色降尘环保结构的形成，将沥青面层湿料铺设于碎石基层表面，采用压路机碾压3次，冷却形成道路绿色降尘环保结构。
实施例3
一种道路绿色降尘环保结构，包括碎石基层、沥青面层，沥青面层覆盖于碎石基层表面，沥青面层用于吸附道路绿色降尘环保结构表层的粉尘粒子。
参照图1，一种道路绿色降尘环保结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，碎石基层的铺设：将基层碎石铺设于地表面，压路机碾压3次，形成碎石基层；
S2，沥青面层的铺设：
S21，固液混合物的制备，重量份计，称取14份平均粒径为15um的黑色电气石粉末、5份粒度为40nm的纳米氧化锌粉末放置45份0.11mol/L的Zn(NO3)2溶液中搅拌均匀，得到固液混合物；
S22，主料的制备，按重量份计，称取35份沥青、95面层碎石、15份砂石、9份钛白粉、3份乳化剂在85℃下搅拌混合均匀，得到主料；
S23，沥青面层湿料的制备，将固液混合物与主料在85℃下搅拌混合均匀，得到沥青面层湿料；
S24，道路绿色降尘环保结构的形成，将沥青面层湿料铺设于碎石基层表面，采用压路机碾压3次，冷却形成道路绿色降尘环保结构。
实施例4：
与实施例3的区别在于，纳米氧化锌粉末的平均粒径为30nm。
实施例5：
与实施例3的区别在于，黑色电气石粉末的平均粒径为13um。
实施例6：
与实施例3的区别在于，黑色电气石粉末的平均粒径为18um。
实施例7：
与实施例3的区别在于，黑色电气石粉末的平均粒径为10um。
实施例8：
与实施例3的区别在于，黑色电气石粉末的平均粒径为25um。
实施例9:
与实施例3的区别在于，白色电气石粉末等量代替黑色电气石粉末。
实施例10：
与实施例3的区别在于，等量清水代替Zn(NO3)2溶液。
对比例
对比例1：
与实施例3的区别在于：不添加电气石粉末、纳米氧化锌粉末。
对比例2：
与实施例3的区别在于：不添加电气石粉末。
对比例3：
与实施例3的区别在于：不添加纳米氧化锌粉末。
性能检测试验
将实施例与对比例中沥青面层湿料压制成圆形的试样件，试样件的半径为10cm，厚度为3cm。对试验件进行如下测试（粉尘粒子由街道上收集并过筛得到，粉尘粒子的平均粒径为0.1mm-1mm），测试结果详见表1。
检测方法如下：
吸尘能力的检测：称取试样件原重量，将纸板裁成，将2g粉尘粒子均匀铺撒在试样件的表面，采用气流吹拂试样件的平面，气流方向与试样件平面垂直，气流的流速为500ml/s，称取试样件的终重量，计算重量差并记录，测试温度为25℃。
热辐射吸收能力的检测：将实施例3与实施例9的试样件线放置于10℃恒温箱内24h，取出放置于13点至14点时间段的阳光下照射1h，测量试样件表面温度，并测其吸尘能力。
有效吸尘时长的检测：将试样件采用清水冲洗100h后，测其吸尘能力。
表1
吸尘能力g 温度℃ 光照后吸尘能力g 冲洗后吸尘能力g
实施例1 1.76 - - 1.67
实施例2 1.64 - - 1.58
实施例3 1.78 42 1.86 1.71
实施例4 1.62 - - 1.41
实施例5 1.73 - - 1.65
实施例6 1.74 - - 1.67
实施例7 1.43 - - 1.36
实施例8 1.32 - - 1.22
实施例9 1.77 36 1.63 1.70
实施例10 1.52 - - 1.12
对比例1 0.23 - - 0.25
对比例2 0.27 - - 0.34
对比例3 0.87 - - 0.84
结合实施例3和实施例4并结合表1可以看出，平均粒径为40nm的纳米氧化锌粉末比平均粒径为30nm的纳米氧化锌粉末的试样件的吸尘能力更佳，且冲洗后的吸尘能力也更佳。40nm的纳米氧化锌对电气石的耦合效果更好，使纳米氧化锌不易从黑色电气石表面分离，从而使水洗后的吸尘能力仍旧较佳；平均粒径为30nm的纳米氧化锌粉末对电气石表面的耦合效应结合差，使清洗时纳米氧化锌粉末容易被水流带走，从而导致清洗后的吸尘能力骤降。
结合实施例3和实施例5-8并结合表1可以看出，添加平均粒径为13-18um的黑色电气石粉末形成的试样件吸尘效果优良，而添加平均粒径为10um和20um的黑色电气石粉末形成的试样件的吸尘效果较差。其原因是，平均粒径为13-18的黑色电气石粉末与沥青路面湿料体系相容性较好，提高电气石粉末在沥青路面体系中的分散能力，从而提高沥青路面的粉尘粒子吸附能力。而平均粒径为10um和20um的黑色电气石粉末在沥青体系中出现团聚现象，使其在试样件表面分散不均匀，导致吸附粉尘粒子能力显著下降。
结合实施例3和实施例9并结合表1可以看出，白色电气石粉末试样件与黑色电气石粉末试样件在25℃温度下测得的吸尘能力相差不多，但在光照后，其温度变化速度不同，黑色的电气石粉末的试样件的温度升高至42℃，且吸尘能力较佳，而白色电气石粉末的试样件的温度仅升高至36℃,并且吸尘能力也较差，因此本方法中优选黑的电气石粉末。
结合实施例3和实施例10并结合表1可以看出，实施例10的吸尘能力较差，且经水洗后，实施例10的试样件的吸尘能力显著下降，其原因是，Zn(NO3)2溶液作为前躯体，诱导纳米氧化锌与电气石进行耦合效应，增强了耦合效果，使氧化锌不易与电气石分离，有效防止沥青路面经过长时间使用和多次清洗后使纳米氧化锌与电气石分离。
结合实施例3和对比例1并结合表1可以看出，实施例3中试样件具有较好的吸尘能力，而对比例1中吸尘能力微乎其微。
结合实施例3和对比例2并结合表1可以看出，通过添加电气石，使试样件具有较好的吸尘能力。电气石为热释电材料，其表面具有释放负离子的特性，粉尘粒子通常带有正电荷，从而将粉尘粒子吸附于其表面，有效防止沥青面层上的粉尘粒子被风再次扬起。且经水洗后其吸尘能力变化较小，电气石为永久自发极化，提高了沥青面层吸附粉尘粒子的有效时间，且路面清洗后仍具有较好的吸附粉尘粒子的能力。
结合实施例3和对比例3并结合表1可以看出，纳米氧化锌的添加有效提高了试样件的吸附能力。纳米氧化锌粉末和电气石具有相似的晶体结构和物理特性,且纳米氧化锌与电气石具有耦合效应，耦合体的电场强度较强，从而提高对粉尘粒子的吸附效果，提高沥青面层的吸附能力。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种道路绿色降尘环保结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，碎石基层的铺设：将基层碎石铺设于地表面，压路机碾压2-3次，形成碎石基层；
S2，沥青面层的铺设：
S21，固液混合物的制备，按重量份计，称取12-16份粒度为13-18um电气石粉末、4-7份粒度为35-45nm纳米氧化锌粉末放置于40-50份0.10-0.12mol/L的Zn(NO3)2溶液中搅拌均匀，得到固液混合物；
S22，主料的制备，按重量份计，称取60-70份沥青、90-100面层碎石、10-20份砂石、7-12份矿粉、0.1-5份助剂在80-90℃下搅拌混合均匀，得到主料；
S23，沥青面层湿料的制备，将固液混合物与主料在80-90℃下搅拌混合均匀，得到沥青面层湿料；
S24，道路绿色降尘环保结构的形成，将沥青面层湿料铺设于碎石基层表面，采用压路机碾压2-3次，冷却形成道路绿色降尘环保结构。
2.一种由权利要求1的道路绿色降尘环保结构的施工方法得到的道路绿色降尘环保结构，包括碎石基层、沥青面层，其特征在于，所述沥青面层由包含以下重量份的原料制成：
沥青60-70份；
面层碎石90-100份；
砂石10-20份；
矿粉7-12份；
电气石粉末12-16份；
纳米氧化锌粉末4-7份；
助剂0.1-5份；
40-50份的0.10-0.12mol/L的Zn(NO3)2溶液。
3.根据权利要求2所述的一种道路绿色降尘环保结构，其特征在于：所述电气石为黑色电气石。
4.根据权利要求2所述的一种道路绿色降尘环保结构，其特征在于：所述矿粉为钛白粉。
5.根据权利要求2所述的一种道路绿色降尘环保结构，其特征在于：所述助剂为乳化剂。
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