CN113354373B - 一种道路用透水透光自发光标识材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种道路用透水透光自发光标识材料及其制备方法，道路用透水透光自发光标识材料包括如下原料：包括如下重量份原料：铝酸盐水泥30～70份、发光粉40～120份、气凝胶10～60份、分散剂0.5～5份、水30～80份、透明玻璃球600～1100份，将上述原料混匀，浇注于模具中干燥后冷却，进行脱模，然后热处理、冷却后即得到。本发明透水透光自发光标识材料可直接装配或镶嵌在海绵城市透水道路路面、路缘石、人行道等部位，不仅力学性能和透水性能高，能够满足道路荷载、排水要求，而且耐久性好，耐酸碱腐蚀，抗冻耐高温，耐紫外线，在白天能够透光蓄光、夜间可自发光，能够代替照明装置起到标识、警示效果。

Description

一种道路用透水透光自发光标识材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路用建筑材料技术领域，具体涉及一种道路用透水透光自发光标识材料及其制备方法。
背景技术
道路标识在引导交通、维护交通安全方面有着不可替代的作用。目前，广泛使用的道路标志线、车道线、斑马线等主要采用被动反光型涂料涂刷于地面表面，涂料略微凸起于地面。被动反光型标线涂敷在道路表面，不能主动发光，需要光线照射到道路标线再返回到人们视线中才能被识别出。在一些偏远山区或者没有路灯的道路上，行人或司机夜间看不见道路标志，不利于夜间通行。另外，一些道路口由于停车比较多会造成道路凹陷，部分地方产生积水，也影响反光效果。透水发光反光道路标志依靠内部的夜光材料，白天在太阳光的照射下蓄能，然后夜间以光的形式释放，在夜间起到警示、美化、节能等效果；透水的设计有利于路面排水，还可以吸收车轮摩擦路面产生的噪声，提高行车安全性和舒适性。
目前，已有硅酸盐水泥混凝土基和树脂基自发光涂料、膜、砖、板等道路标识材料被报道，但尚有存在以下问题：
(1)直接采用发光薄膜、涂料或指示、警示牌覆盖于道路表面，有较好的装饰、蓄光和发光效果，但也会使道路不透水，影响透水材料的功能发挥；
(2)在硅酸盐水泥混凝土道路或砖、板中直接引入发光粉，由于硅酸盐水泥和砂石骨料不能透光，白天太阳光照射时，只能照射到表面、光线不能进入内部，造成内部的发光粉未发挥任何作用，也是对价格昂贵的发光粉的极大浪费；另外，硅酸盐水泥混凝土自身含水量高、碱性强，与发光粉混合后，发光粉在水和强碱作用下功能寿命大幅缩短；
(3)利用树脂或透明树脂做粘结剂，可以充分发挥内部发光粉的发光功能，但树脂在冷冻、高温、紫外线作用下很快老化，标识材料使用寿命大幅缩短。
为了解决传统道路用标识材料无法兼顾透水性、耐久性和发光性的问题，专利CN107804999A公开了一种海绵城市透水道路用透光蓄光自发光面层材料，由透明树脂、发光粉20～60重量份、废弃玻璃再生砂混合而成，该专利得到的透光蓄光自发光面层材料具有良好的粘结性，但抗压强度较低，不能满足目前道路工程建设的高质量要求。
因此，亟需开发出一种能够兼顾透水性、耐久性和发光性，同时力学性能更好的道路用标识材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种道路用透水透光自发光标识材料及其制备方法，得到的道路用透水透光自发光标识材料能够兼顾透水性、耐久性和发光性能，具有高力学性能和透水性能，满足道路荷载、排水要求，耐久性好、耐酸碱腐蚀、抗冻耐高温、耐紫外线，同时能够在白天透光蓄光、夜间自发光，可代替照明装置起到标识、警示效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供了一种道路用透水透光自发光标识材料，包括如下重量份原料：铝酸盐水泥30～70份、发光粉40～120份、气凝胶10～60份、分散剂0.5～5份、水30～80份、透明玻璃球600～1100份。
在本发明的具体实施方式中，包括如下重量份原料：铝酸盐水泥40～60份、发光粉50～110份、气凝胶20～60份、分散剂1～3份、水40～60份、透明玻璃球700～1000份；
进一步地，包括如下重量份原料：铝酸盐水泥50份、发光粉50～100份、气凝胶20～50份、分散剂1～2份、水50～60份、透明玻璃球800～900份。
本发明所述铝酸盐水泥为满足GB/T 201-2015《铝酸盐水泥》规定的CA60及以上等级的铝酸盐水泥。铝酸盐水泥不同于硅酸盐水泥，其在常温和高温下均具有较好的粘结性能，且经过高温热处理后，铝酸盐水泥全部脱水陶瓷化，碱性大幅降低，不会影响发光粉的性能和功能发挥，因陶瓷化使得其耐久性、抗腐蚀、抗冻、耐高温和抗紫外线等性能大幅提升。
透明玻璃球做骨料，光线可轻易通过透明玻璃球进入标识材料内部各部位，使得标识材料内部部位分散的发光粉可最大程度得到光线照射激发，能够使发光粉更大程度发挥蓄光自发光功能。
在本发明的具体实施方式中，所述发光粉选自碱土铝酸盐系、碱土硅铝酸盐系、碱土硅酸盐系、碳酸盐系、硫化物系发光粉中的任意一种，优选为碱土铝酸盐系发光粉。
铝酸盐水泥、碱土铝酸盐发光粉的化学成分均以Al2O3为主，两者具有天然的相容性，两者复合，既不会影响铝酸盐水泥的粘结性，也不会影响发光粉的发光功能。
在本发明的具体实施方式中，所述碱土铝酸盐系发光粉的发光颜色可以是黄、绿、蓝、紫中的一种或几种。
在本发明的具体实施方式中，所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、萘系磺酸盐的一种或几种。
在本发明的具体实施方式中，所述气凝胶选自亲水SiO2气凝胶、亲水Al2O3气凝胶的一种或两种。
在本发明的具体实施方式中，所述透明玻璃球颗粒粒径为3mm～8mm，呈圆球形。
本发明还提供了一种道路用透水透光自发光标识材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所有原料混合后浇筑于模具中，干燥、冷却后脱模；
(2)将脱模后的样品进行热处理，冷却后即得。
在本发明的具体实施方式中，所述干燥的条件为：温度为100～120℃，时间为20～30h，优选温度为110℃，时间为24h。
在本发明的具体实施方式中，所述热处理的条件为：温度为700～1300℃，时间为1～5h，进一步为温度900～1100℃，时间为3h。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明道路用透水透光自发光标识材料抗折强度≥5.0MPa、抗压强度≥50MPa、透水系数≥2.0×10-2cm/s，符合国家相关标准。
(2)本发明道路用透水透光自发光标识材料能够同时兼顾力学性能、耐久性、透水性能、透光性能、蓄光性能和自发光性能，是一种多功能的道路标识材料。
(3)本发明道路用透水透光自发光标识材料可被加工成不同尺寸、不同形状，可直接装配或镶嵌在海绵城市透水道路路面、路缘石、人行道等部位，使用方便、装饰效果好、在夜间光暗区域能够起到一定的照明、指示或警示作用，能够降低道路照明能耗，具有十分重大的社会、经济和环境效益。
具体实施方式
下面结合实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的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。
实施例中所采用的各原料均为市售产品；实施例中的数值为范围时，可理解为数值范围内的两端数值及范围内的任一点均可选用。
实施例1
一种道路用透水透光自发光标识材料，由下列重量份的组分原料组成：
Figure GDA0003570686660000041
道路用透水透光自发光标识材料制备方法为：
1)按铝酸盐水泥50重量份、碱土铝硅酸盐发光粉50重量份、SiO2气凝胶20重量份、萘系磺酸盐分散剂1重量份、水50重量份以及透明玻璃球880重量份的配比取各组分原料混合均匀，制成浆体，再加入透明玻璃球，搅拌均匀，得到混合料；
2)将混合料浇筑于模具中，振动均化；
3)将浇筑有混合料的模具置于110℃烘箱中干燥24h，冷却脱模；
4)脱模样品在1000℃高温炉中热处理3h，冷却后按照需要的尺寸切割、表面磨抛显露透明玻璃球，即得到道路用透水透光自发光标识材料。
实施例2
一种道路用透水透光自发光标识材料，由下列重量份的组分原料组成：
Figure GDA0003570686660000042
Figure GDA0003570686660000051
道路用透水透光自发光标识材料制备方法为：
1)按铝酸盐水泥50重量份、碱土铝硅酸盐发光粉80重量份、SiO2气凝胶20重量份、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠复合分散剂(三聚磷酸钠：六偏磷酸钠质量比为1:1)1重量份、水50重量份以及透明玻璃球850重量份的配比取各组分原料混合均匀，制成浆体，再加入透明玻璃球，搅拌均匀，得到混合料；
2)将混合料浇筑于模具中，振动均化；
3)将浇筑有混合料的模具置于110℃烘箱中干燥24h，冷却脱模；
4)脱模样品在1000℃高温炉中热处理3h，冷却后按照需要的尺寸切割、表面磨抛显露透明玻璃球，即得到道路用透水透光自发光标识材料。
实施例3
一种道路用透水透光自发光标识材料，由下列重量份的组分原料组成：
Figure GDA0003570686660000052
道路用透水透光自发光标识材料制备方法为：
1)按铝酸盐水泥50重量份、碱土铝硅酸盐发光粉100重量份、气凝胶20重量份、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠复合分散剂(三聚磷酸钠：六偏磷酸钠质量比为1:1)1重量份、水50重量份以及透明玻璃球830重量份的配比取各组分原料混合均匀，制成浆体，再加入透明玻璃球，搅拌均匀，得到混合料；
2)将混合料浇筑于模具中，振动均化；
3)将浇筑有混合料的模具置于110℃烘箱中干燥24h，冷却脱模；
4)脱模样品在1000℃高温炉中热处理3h，冷却后按照需要的尺寸切割、表面磨抛显露透明玻璃球，即得到道路用透水透光自发光标识材料。
实施例4
一种道路用透水透光自发光标识材料，由下列重量份的组分原料组成：
Figure GDA0003570686660000061
道路用透水透光自发光标识材料制备方法为：
1)按铝酸盐水泥50重量份、碱土铝硅酸盐发光粉100重量份、SiO2气凝胶30重量份、分散剂1.5重量份、水55重量份以及透明玻璃球820重量份的配比取各组分原料混合均匀，制成浆体，再加入透明玻璃球，搅拌均匀，得到混合料；
2)将混合料浇筑于模具中，振动均化；
3)将浇筑有混合料的模具置于110℃烘箱中干燥24h，冷却脱模；
4)脱模样品在1000℃高温炉中热处理3h，冷却后按照需要的尺寸切割、表面磨抛显露透明玻璃球，即得到道路用透水透光自发光标识材料。
实施例5
一种道路用透水透光自发光标识材料，由下列重量份的组分原料组成：
Figure GDA0003570686660000062
道路用透水透光自发光标识材料制备方法为：
1)按铝酸盐水泥50重量份、碱土铝硅酸盐发光粉100重量份、Al2O3气凝胶50重量份、三聚磷酸钠分散剂2重量份、水60重量份以及透明玻璃球800重量份的配比取各组分原料混合均匀，制成浆体，再加入透明玻璃球，搅拌均匀，得到混合料；
2)将混合料浇筑于模具中，振动均化；
3)将浇筑有混合料的模具置于110℃烘箱中干燥24h，冷却脱模；
4)脱模样品在1000℃高温炉中热处理3h，冷却后按照需要的尺寸切割、表面磨抛显露透明玻璃球，即得到道路用透水透光自发光标识材料。
实施例6
一种道路用透水透光自发光标识材料，由下列重量份的组分原料组成：
Figure GDA0003570686660000071
道路用透水透光自发光标识材料制备方法为：
1)按铝酸盐水泥50重量份、碱土铝硅酸盐发光粉50重量份、Al2O3气凝胶50重量份、柠檬酸和六偏磷酸钠复合分散剂(柠檬酸：六偏磷酸钠的质量比为1:1)1重量份、水50重量份以及透明玻璃球900重量份的配比取各组分原料混合均匀，制成浆体，再加入透明玻璃球，搅拌均匀，得到混合料；
2)将混合料浇筑于模具中，振动均化；
3)将浇筑有混合料的模具置于110℃烘箱中干燥24h，冷却脱模；
4)脱模样品在1000℃高温炉中热处理3h，冷却后按照需要的尺寸切割、表面磨抛显露透明玻璃球，即得到道路用透水透光自发光标识材料。
根据《透水砖路面技术规程》(CJJ/T 188-2012)，对实施例1～6所得道路用透水透光自发光标识材料性能进行检测，结果见表1。
表1实施例1～6道路用透水透光自发光标识材料性能
Figure GDA0003570686660000072
Figure GDA0003570686660000081
实施例7～12所得道路用透水透光自发光标识材料组分原料分别对应于实施例1～6，但在制备方法中高温炉热处理温度为900℃。实施例7～12所得道路用透水透光自发光标识材料性能见表2。
表2实施例7～12道路用透水透光自发光标识材料性能
实施例 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 透水系数/(×10<sup>-2</sup>cm/s)
实施例7 52.0 5.3 4.5
实施例8 53.5 5.4 4.1
实施例9 54.0 5.4 3.9
实施例10 55.5 6.1 3.9
实施例11 56.7 6.0 3.6
实施例12 50.8 5.5 5.0
实施例13～18所得道路用透水透光自发光标识材料组分原料分别对应于实施例1～6，但在制备方法中高温炉热处理温度为1100℃。实施例13～18所得道路用透水透光自发光标识材料性能见表3。
表3实施例13～18道路用透水透光自发光标识材料性能
Figure GDA0003570686660000082
Figure GDA0003570686660000091
尽管已经出示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解为在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：包括如下重量份原料：铝酸盐水泥50份、发光粉50～100份、气凝胶20～50份、分散剂1～2份、水50～60份、透明玻璃球800～900份；所述气凝胶选自亲水SiO2气凝胶、亲水Al2O3气凝胶的一种或两种；所述道路用透水透光自发光标识材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所有原料混合后浇筑于模具中，干燥、冷却后脱模；
(2)将脱模后的样品在1100℃进行热处理3h，冷却后即得。
2.根据权利要求1所述的道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：所述发光粉选自碱土铝酸盐系、碱土硅铝酸盐系、碱土硅酸盐系、碳酸盐系、硫化物系发光粉中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：所述发光粉为碱土铝酸盐系发光粉。
4.根据权利要求3所述的道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：所述碱土铝酸盐系发光粉的发光颜色可以是黄、绿、蓝、紫中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、萘系磺酸盐的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：所述透明玻璃球颗粒粒径为3mm～8mm，呈圆球形。
7.根据权利要求1所述的道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：所述干燥的条件为：温度为100～120℃，时间为20～30h。
8.根据权利要求1所述的道路用透水透光自发光标识材料，其特征在于：所述干燥的条件为：温度为110℃，时间为24h。
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