CN114507032A - 一种抗凝冰剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗凝冰剂及其制备方法和应用，属于高寒山区路面抗凝冰技术领域，该抗凝冰剂由以下质量份的原料组成：复合盐饱和溶液460～560份、缓蚀剂60～80份、疏水活性剂130～165份、裹附材料230～280份。本发明中抗凝冰剂中复合盐以单组分盐的溶解度以及饱和溶液的相变点为指标进行筛选，其次基于混料设计中三组分单纯型质心设计思想，以融冰量为指标选出目标值最大的配比组合；在路面使用年限内控制盐化物均匀释放，保障其使用耐久性，并将其用于制备抗凝混凝土中，得到适用于高寒地区的具有优异高温性能和水稳定性能的抗凝冰沥青混凝土，可解决高寒地区道路行车安全等问题。

Description

一种抗凝冰剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高寒山区路面抗凝冰技术领域，具体涉及到一种抗凝冰剂及其制备方法和应用。
背景技术
川西高寒山区多数属于高寒、高海拔地区，紫外线强烈，日照温差大，天气变化无常，雨雾等不利天气状况随时发生。高海拔和较大的昼夜温差导致秋冬季节多大雾和结冰天气发生，冬季冰雪及涎流冰路段严重威胁驾驶人员的安全。
高寒地区路面由于空气湿度大极易在沥青路面上形成凝冰，对公路造成影响造成巨大的人员伤亡和财产损失，已成为困扰西部交通部门的技术难题。路面凝冰的危害大于路面积冰，正常干燥状态下的沥青路面的摩擦系数为0.6，有积冰覆盖的路面摩擦系数为0.2，而凝冰覆盖的路面的摩擦系数只有0.15。路面凝冰在白天气温升高，凝冰融化成水，但融化的冰水又没有及时的排除路面以外，再加上由于气温低湿度大无法蒸发，残留在路面上，在夜间温度降低或气温骤降的情况下，融化的冰水又凝结成冰，使路面的抗滑系数降低，导致车辆的制动稳定性和转向操作稳定性都将变差，进而引发交通事故。目前抗凝冰沥青混合料拌和方式多为热拌型，由于川西高寒地区年平均最低气温会达到-5℃，冬季该温度环境下热拌沥青混合料进行路面铺筑和修补时存在施工效率低、交通压力大等诸多缺点。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的是提供一种抗凝冰剂及其制备方法和应用。
为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：
本发明提供一种抗凝冰剂，由以下质量份的原料组成：复合盐饱和溶液460～560份、缓蚀剂60～80份、疏水活性剂130～165份、裹附材料230～280份。
进一步地，复合盐饱和溶液与裹附材料的质量比为2:1。
进一步地，上述抗凝冰剂，由以下质量份的原料组成：复合盐饱和溶液500份、缓蚀剂75份、疏水活性剂150份、裹附材料250份。
进一步地，复合盐由质量比为0.5～1:0.1～0.3:0.02～0.1的氯化钠、氯化镁和氯化钙组成；质量比优选为0.79:0.16:0.05；裹附材料为斜发沸石或粉煤灰，其平均粒径为40～90目；缓蚀剂为聚磷酸盐，如三聚磷酸钠等；疏水活性剂为甲基硅酸钠。
本发明还提供上述抗凝冰剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：室温下分别配制氯化钠饱和水溶液、氯化镁饱和水溶液和氯化钙饱和水溶液，按照溶质质量配比组成复合型抗凝冰溶液；
步骤(2)：称取干燥后的斜发沸石加入步骤(1)所得的复合型抗凝冰溶液中，超声搅拌20～60分钟，静置，130～150℃温度下蒸发至恒重后得到抗凝冰集料；
步骤(3)：将步骤(2)所得的抗凝冰集料加入到缓蚀剂饱和溶液中，超声搅拌20～60分钟，静置，130～150℃温度下蒸发至恒重后得到复合粉体填料；
步骤(4)：于70～90℃温度下，将疏水活性剂与步骤(3)所得的复合粉体填料进行拌和改性处理，然后在90～105℃条件下真空烘干至恒重，研磨筛分，即可。
本发明的抗凝冰剂中复合盐以单组分盐的溶解度以及饱和溶液的相变点为指标进行筛选，其次基于混料设计中三组分单纯型质心设计思想，以融冰量为指标选出目标值最大的配比组合；缓蚀剂为聚磷酸盐，目的为通过与水中的钙离子或腐蚀产物亚铁离子相结合，生成以聚合磷酸钙铁为主要成份的化合物，依靠腐蚀沉淀膜保护金属不被腐蚀；疏水活性剂为甲基硅酸钠，包覆在复合填料表面，减缓盐化物的释放，在路面使用年限内控制盐化物均匀释放，保障其使用耐久性。
本发明还提供上述抗凝冰剂在制备抗凝混凝土中的应用。
本发明还提供一种适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土，包括以下质量份的组分：集料90～100份、矿粉1～10份、沥青1～10份、添加剂0.1～2份和灌浆材料2.5～5份；其中，灌浆材料由以下质量份的成分组成：水泥1～2份、砂0.1～0.5份、上述的抗凝冰剂0.2～0.7份和水0.5～1份。
本发明提供的混凝土具体为一种冷补型抗凝冰沥青混凝土，主要针对高寒地区沥青混凝土路面冷补技术，解决高寒地区道路行车安全问题。该抗凝冰沥青混凝土融冰反应更加迅速，作用更加长效，可在常温和雨雪天气下施工，而且成型后能快速形成强度，且拥有较好的高温性能以及水稳定性能，其次能够快速开放交通，缓解养护交通压力。
进一步地，灌浆材料的填隙率70～75％，单位体积灌浆量为2.2～2.7L。
进一步地，上述适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土，包括以下质量份的组分：集料94～97份、矿粉3～6份、沥青3～6份、添加剂0.5～1份和灌浆材料2.5～5份。
进一步地，沥青:添加剂质量比为70～90:10～30；优选为80:20。
进一步地，集料为石灰岩集料或玄武岩集料；集料的级配为：粒径在10～15mm的碎石占集料总质量的22％～35％；粒径在5～10mm的碎石占集料总质量的22％～32％；粒径在0.01～5mm的碎石占集料总质量的30％～50％。
进一步地，沥青为基质沥青或SBS改性沥青。
进一步地，添加剂由以下质量份的成分组成：溶剂45～55份、增粘树脂25～35份、增塑剂5～15份和防水剂8～12份。
进一步地，添加剂由以下质量份的成分组成：溶剂50份、增粘树脂30份、增塑剂10份和防水剂10份。
进一步地，溶剂为轻质溶剂，优选为如轻质柴油(碳原子数10～22混合物)、轻芳烃溶剂油(C9-10芳香烃类混合物)等轻质溶剂；增粘树脂为乙烯基三烷氧基硅烷，优选为乙烯基三甲氧基硅烷；增塑剂为甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯和呋喃二甲酸庚酯中的至少一种；防水剂为渗透性防水剂，具体如甲基硅酸钠。
本发明中增塑剂与沥青结合中与空气的氮等分子进行三次结合，使其沥青开始塑化，增强沥青混合料的应变力，使其增强沥青路面的抗车辙能力；在增粘树脂、增塑剂、抗水剂等共同作用下改变了沥青短暂的动力粘度，增强沥青在低温下的粘性从而提高了较低温度下的拌和性能。
进一步地，灌浆材料由以下质量份的成分组成：水泥1份、砂0.3份、抗凝冰剂0.4份和水0.8份。
进一步地，水泥为硅酸盐水泥，砂为机制砂。
本发明还提供上述适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土的施工方法，包括以下步骤：
步骤(1)：于150～170℃温度下加热沥青，然后加入添加剂搅拌均匀得到沥青液；再依次加入集料和矿粉搅拌均匀，得到冷补型沥青混合料；
步骤(2)：将路面坑槽周围的病害混合料清理后，再将步骤(1)所得的冷补型沥青混合料填充至坑槽中，压实形成凸型料堆状，然后用平板夯碾压型沥青混合料，使其与路表平齐；
步骤(3)：将已混合均匀的灌浆材料灌入步骤(2)处理后的冷补型沥青混合料的孔隙中，直至孔隙溢出浑浊水泥浆，擦拭清理表面，养护得到抗凝冰沥青混凝土路面。
进一步地，凸型料堆状的高度超过路表2～3cm。
需要说明的是，本发明中上述的抗凝冰剂及其制备方法、适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土及其施工方法中，若无特殊限定或具体说明的如矿粉等试剂及如养护等步骤，可按照本领域的常规步骤进行或直接购买市售产品。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明提供了一种抗凝冰剂，该抗凝冰剂中复合盐以单组分盐的溶解度以及饱和溶液的相变点为指标进行筛选，其次基于混料设计中三组分单纯型质心设计思想，以融冰量为指标选出目标值最大的配比组合；缓蚀剂为聚磷酸盐，目的为通过与水中的钙离子或腐蚀产物亚铁离子相结合，生成以聚合磷酸钙铁为主要成份的化合物，依靠腐蚀沉淀膜保护金属不被腐蚀；疏水活性剂为甲基硅酸钠，包覆在复合填料表面，减缓盐化物的释放，在路面使用年限内控制盐化物均匀释放，保障其使用耐久性。
2、本发明还提供了一种高寒地区的抗凝冰沥青混凝土，主要针对高寒地区沥青混凝土路面冷补技术，解决高寒地区道路行车安全问题。该抗凝冰沥青混凝土融冰反应更加迅速，作用更加长效，可在常温和雨雪天气下施工，而且成型后能快速形成强度，且拥有较好的高温性能以及水稳定性能，其次能够快速开放交通，缓解养护交通压力。
3、本发明中高寒地区的抗凝冰沥青混凝土中加入了添加剂，通过增塑剂与沥青结合中与空气的氮等分子进行三次结合，使其沥青开始塑化，增强沥青混合料的应变力，使其增强沥青路面的抗车辙能力；在增粘树脂、增塑剂、抗水剂等共同作用下改变了沥青短暂的动力粘度，增强沥青在低温下的粘性从而提高了较低温度下的拌和性能。
附图说明
图1为本发明单纯型质心设计示意图；
图2为本发明混料设计最优配比优化图；
图3为本发明载体与溶液比例为0.5:1时电导率随时间变化图；
图4为本发明载体与溶液比例为1:1时电导率随时间变化图；
图5为本发明载体与溶液比例为2:1时电导率随时间变化图；
图6为本发明沥青混合料水稳定性能对比图；
图7为本发明流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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1
本例提供一种抗凝冰剂，由以下质量份的原料组成：复合盐饱和溶液500份、缓蚀剂75份、疏水活性剂150份、裹附材料250份；其中，复合盐由质量比为0.79:0.16:0.05的氯化钠、氯化镁和氯化钙组成；裹附材料为斜发沸石(50-80目)；缓蚀剂为三聚磷酸钠；疏水活性剂为甲基硅酸钠。
上述抗凝冰剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：室温下分别配制氯化钠饱和水溶液、氯化镁饱和水溶液和氯化钙饱和水溶液，按照溶质质量配比组成复合型抗凝冰溶液；
步骤(2)：称取干燥后的斜发沸石加入步骤(1)所得的复合型抗凝冰溶液中，搅拌30分钟后超声震荡30分钟，静置24h然后在140℃烘箱中进行蒸发得到抗凝冰集料；
步骤(3)：将步骤(2)所得的抗凝冰集料加入到缓蚀剂饱和溶液中，搅拌30分钟后超声震荡30分钟，静置24h然后在140℃烘箱中进行蒸发得到复合粉体填料；
步骤(4)：于80℃温度下，将疏水活性剂与步骤(3)所得的复合粉体填料进行拌和改性处理，然后在100℃条件下真空烘干至恒重，研磨筛分，即可。
实施例2
本例提供一种抗凝冰剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：复合盐饱和溶液460份、缓蚀剂60份、疏水活性剂165份、裹附材料230份；其余步骤及参数均相同。
实施例3
本例提供一种抗凝冰剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：复合盐饱和溶液560份、缓蚀剂80份、疏水活性剂135份、裹附材料280份；其余步骤及参数均相同。
实施例4
本例提供一种适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土，包括以下质量份的组分：集料(具体为玄武岩集料；集料的级配为：粒径在10～15mm的碎石占集料总质量的22％～35％；粒径在5～10mm的碎石占集料总质量的22％～32％；粒径在0.01～5mm的碎石占集料总质量的30％～50％；)95份、矿粉5份、沥青(具体为SBS改性沥青)5份、添加剂(具体由以下质量份的成分组成：轻质柴油50份、乙烯基三甲氧基硅烷30份、甘油单酯10份和甲基硅酸钠防水剂10份；)1份和灌浆材料(填隙率70～75％，单位体积灌浆量为2.4L)2.5份；其中，灌浆材料由以下质量份的成分组成：水泥(具体为硅酸盐水泥)1份、砂(具体为机制砂)0.3份、实施例1所得的抗凝冰剂0.4份和水0.8份。
上述适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土的施工方法，包括以下步骤：
步骤(1)：于160℃温度下加热沥青，然后加入添加剂搅拌均匀得到沥青液；再依次加入集料和矿粉搅拌均匀，得到冷补型沥青混合料；
步骤(2)：将路面坑槽周围的病害混合料清理后，再将步骤(1)所得的冷补型沥青混合料填充至坑槽中，压实形成凸型料堆状，凸型料堆状的高度超过路表2～3cm，然后用平板夯碾压型沥青混合料，使其与路表平齐；
步骤(3)：将已混合均匀的灌浆材料灌入步骤(2)处理后的冷补型沥青混合料的孔隙中，直至孔隙溢出浑浊水泥浆，擦拭清理表面，养护得到抗凝冰沥青混凝土路面。
实施例5
本例提供一种适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土及其施工方法，与实施例4的区别仅在于：包括以下质量份的组分：集料(具体为石灰岩集料；集料的级配为：粒径在10～15mm的碎石占集料总质量的22％～35％；粒径在5～10mm的碎石占集料总质量的22％～32％；粒径在0.01～5mm的碎石占集料总质量的30％～50％；)94份、矿粉3份、沥青(具体为SBS改性沥青)3份、添加剂(具体由以下质量份的成分组成：轻质柴油50份、乙烯基三甲氧基硅烷30份、甘油单酯10份和甲基硅酸钠防水剂10份；)0.5份和灌浆材料3份；其中，灌浆材料由以下质量份的成分组成：水泥(具体为硅酸盐水泥)1份、砂(具体为机制砂)0.3份、实施例2所得的抗凝冰剂0.4份和水0.8份；其余步骤及参数均相同。
实施例6
本例提供一种适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土及其施工方法，与实施例4的区别仅在于：包括以下质量份的组分：集料(具体为玄武岩集料；集料的级配为：粒径在10～15mm的碎石占集料总质量的22％～35％；粒径在5～10mm的碎石占集料总质量的22％～32％；粒径在0.01～5mm的碎石占集料总质量的30％～50％；)100份、矿粉10份、沥青(具体为SBS改性沥青)10份、添加剂(具体由以下质量份的成分组成：轻质柴油50份、乙烯基三甲氧基硅烷30份、甘油单酯10份和甲基硅酸钠防水剂10份；)2份和灌浆材料4份；其中，灌浆材料由以下质量份的成分组成：水泥(具体为硅酸盐水泥)1份、砂(具体为机制砂)0.3份、实施例3所得的抗凝冰剂0.4份和水0.8份；其余步骤及参数均相同。
对比例1
本例提供一种适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土及其施工方法，与实施例4的区别仅在于：将抗凝冰剂按照等体积置换法，100％替换沥青混合料中的矿粉；灌浆材料由以下质量份的成分组成：水泥(具体为硅酸盐水泥)1份、砂(具体为机制砂)0.3份、粉煤灰0.4份和水0.8份；抗凝冰剂的制备方法与实施例1相同；其余步骤及参数均相同。
对比例2
本例提供一种适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土及其施工方法，与实施例4的区别仅在于：所使用的抗凝冰剂由以下质量份的原料组成：复合盐饱和溶液600份、缓蚀剂75份、疏水活性剂150份、裹附材料200份；其中，复合盐由质量比为0.79:0.16:0.05的氯化钠、氯化钾和氯化钙组成；裹附材料为斜发沸石(50-80目)；缓蚀剂为三聚磷酸钠；疏水活性剂为甲基硅酸钠，该抗凝冰剂的制备方法与实施例1相同；其余步骤及参数均相同。
实验例1
本例对实施例4-6和对比例1-2中的抗凝冰沥青混凝土进行性能测试，包括：(1)按马歇尔试验标准成型大空隙沥青混合料基体试件，双面击实50次；待沥青混凝土试件冷却后，用不透水材料包裹住试件底部与四周，灌入水泥砂浆并在震动平台上震动并确认灌浆材料浆体无法再灌入；根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》沥青混合料浸水马歇尔试验的有关规定，对抗凝冰路面试件进行残留稳定度测试。本试验通过击实成型的方式制备尺寸为101.6mm*663.5mm的标准马歇尔试件，试件分两组，每组4个，再充分灌注浆体材料后在标准养护条件下(温度20±1℃，湿度90％)试件养护7天。测试时，一组在60℃恒温水浴仪中保温30～40min后测稳定度值MS1，另一组在60℃恒温水浴仪中保温48h后测得稳定度值MS2，两个稳定度之比为该试件的残留稳定度MS，以此来评价混合料的水稳定性。通过击实成型的方式制备尺寸为101.6mm*63.5mm的标准马歇尔试件，双面各击实50次。试件分为两组，每组4个，将第一组25℃保温2h后测得其劈裂抗拉强度RT1另一组按规范中方法进行真空保水15min，随后在水中浸泡30min后其置于-18摄氏度的冰箱中16h，取出试件后先在60℃的恒温水浴仪中保温24h，最后置于25℃恒温水浴仪中保温2h，测得其劈裂抗拉强度RT2。采用浸水马歇尔试验和冻融循环劈裂试验来检验混合料的水稳性，测试结果如表1和图6所示。(2)抗凝冰性能测试：通过红外热成像测温仪测试抗凝冰沥青混合料的表面的凝冰温度，将沥青混合料试件放置在低温恒温箱中，运行模式为连续降温，在试验试块表面洒水，测定抗凝冰沥青混合料试块较普通试验块表面结冰时的温度以及完全结冰时所需的时间(即延缓结冰的时间)，测试结果如表2所示。
表1
Figure BDA0003399399600000111
表2
组别 凝冰时温度(℃) 凝冰所需时间(s)
实施例4 -7.9 240
实施例5 -8.5 277
实施例6 -9.0 302
对比例1 -5.5 160
对比例2 -6.1 193
对比实施例4、5、6随着灌浆量的增加，混合料的残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比也随之增大，且均满足规范值，灌浆量的增加有助于提高水稳性能；在灌浆量基本一致的情况下，SMA-13混合料由于其空隙分布状态特点、骨架密实性结构特点，冻融循环后的质量损失率最小，即其抵抗凝冰和交通荷载共同破坏作用的能力优于AC-13混合料。对比例1中将抗凝冰剂按照等体积置换法替换沥青混合料中的矿粉，发现其浸水马歇尔残留稳定度有所降低，降低了大约11.4％，冻融劈裂强度比大致下降9.3％。对比例2中将氯化镁替换为氯化钾，由于氯化钾饱和浓度较氯化镁低，发挥抗凝冰作用的过程更为缓慢，抗凝冰性能有所降低。
实验例2
本例以融冰量为指标测试氯化钠，氯化镁，氯化钙不同配比时的融冰能力。(1)取若干相同大小容量烧杯加入50ml水，置于-10℃低温恒温箱待其完全冻结后，称取烧杯与冰样总重量并记录为M1；(2)分别配制质量百分比浓度为20％三种无机盐溶液各100ml；(3)按照三组分单纯型重心设计表，将三种无机盐溶液按照比例进行复配，并置于-10℃恒温箱中保温30min；(4)将保温完成后的溶液量取25ml分别倒入装有冰块的烧杯中，继续在-10℃恒温箱中保温30min；(5)取出烧杯，迅速倒出其中液体，称取剩余烧杯与冰样的重量，记为M2，则所配置溶液融冰量为M＝M1-M2。
本试验为三组分单纯形质心设计，以正三角形为例，其重心数为7(如图1)，则所有试验点中包括3个单一成分的点：(1，0，0)，(0，1，0)，(0，0，1)；三个二种成分相等的试验点：(1/2，1/2，0)，(0，1/2，1/2)，(1/2，0，1/2)；1个三种成分相等的试验点：(1/3，1/3，1/3)，绘制融冰量的混合等值线图可以清晰的展现出各组分不同配比下融冰量的分布状况。由图1可知，复合抗凝冰溶液中，氯化钙和氯化钠溶液对融冰量影响程度最大，其次为氯化镁。
采用Minitab进行混料回归分析，如图2所示：融冰量与氯化钠，氯化镁，氯化钙，分量项包括二次以及特殊立方。本设计试验旨在获得最大融冰量的前提下对组分中各种材料的比例进行优化。根据所测不同配比的融冰量建立的回归方程，求取该回归方程的最大极值所对应的最佳配比。响应变量的单个合意性和复合合意性均为0.9956。因此预测得到的三种成分的比例分别为：氯化钠为0.79，氯化镁0.16，氯化钙为0.05。该配比下预测融冰量为27.86g。按照所预测组分配比配制相应溶液进行融冰量试验，测得结果为：27.79g。
实验例3
本例将试验用载体材料(粉煤灰、硅藻土、沸石、陶粒)置于120℃烘箱中烘干至恒重。配置100g抗凝冰溶液，按照溶液与载体质量比例分别为1:0.5，1:1，1:2称取相应质量载体材料。将相应质量硅藻土与抗凝冰溶液混合浸泡24h后；在120℃烘箱中进行烘干，烘干至恒重；利用研钵研磨成粉末备用。
取10g抗凝冰剂浸泡于盛有1000ml蒸馏水的烧杯中，每隔10min测量溶液电导率。利用电导率仪测定样品溶液电导率变化，表征氯离子含量变化，从而对抗凝冰剂的吸附性能以及缓释性能进行评价。根据电导率测试结果，选择抗凝冰载体材料。根据盐分溶析试验电导率测试结果，优选缓释型抗凝冰剂载体材料为沸石，载体与溶液质量比为0.5:1，如图3-5所示。
综上所述，本发明提供了一种抗凝冰剂及其制备方法和将其应用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土的制备，本发明的抗凝冰沥青混凝土的制备流程图如图7所示，主要针对高寒地区沥青混凝土路面冷补技术，解决高寒地区道路行车安全问题。该抗凝冰沥青混凝土融冰反应更加迅速，作用更加长效，可在常温和雨雪天气下施工，而且成型后能快速形成强度，且拥有较好的高温性能以及水稳定性能，其次能够快速开放交通，缓解养护交通压力。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗凝冰剂，其特征在于，由以下质量份的原料组成：复合盐饱和溶液460～560份、缓蚀剂60～80份、疏水活性剂130～165份、裹附材料230～280份。
2.如权利要求1所述的抗凝冰剂，其特征在于，所述复合盐饱和溶液与裹附材料的质量比为2:1。
3.如权利要求1所述的抗凝冰剂，其特征在于，由以下质量份的原料组成：复合盐饱和溶液500份、缓蚀剂75份、疏水活性剂150份、裹附材料250份。
4.如权利要求1～3任一项所述的抗凝冰剂，其特征在于，复合盐由质量比为0.5～1:0.1～0.3:0.02～0.1的氯化钠、氯化镁和氯化钙组成；裹附材料为斜发沸石或粉煤灰；缓蚀剂为聚磷酸盐；疏水活性剂为甲基硅酸钠。
5.权利要求1～4任一项所述的抗凝冰剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)：室温下分别配制氯化钠饱和水溶液、氯化镁饱和水溶液和氯化钙饱和水溶液，按照溶质质量配比组成复合型抗凝冰溶液；
步骤(2)：称取干燥后的斜发沸石加入步骤(1)所得的复合型抗凝冰溶液中，超声搅拌20～60分钟，静置，130～150℃温度下蒸发至恒重后得到抗凝冰集料；
步骤(3)：将步骤(2)所得的抗凝冰集料加入到缓蚀剂饱和溶液中，超声搅拌20～60分钟，静置，130～150℃温度下蒸发至恒重后得到复合粉体填料；
步骤(4)：于70～90℃温度下，将疏水活性剂与步骤(3)所得的复合粉体填料进行拌和改性处理，然后在90～105℃条件下真空烘干至恒重，研磨筛分，即可。
6.权利要求1～4任一项所述的抗凝冰剂在制备抗凝混凝土中的应用。
7.一种适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土，其特征在于，包括以下质量份的组分：集料90～100份、矿粉1～10份、沥青1～10份、添加剂0.1～2份和灌浆材料2.5～5份；其中，灌浆材料由以下质量份的成分组成：水泥1～2份、砂0.1～0.5份、权利要求1～4任一项所述的抗凝冰剂0.2～0.7份和水0.5～1份。
8.如权利要求7所述的适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土，其特征在于，所述沥青:添加剂质量比为70～90:10～30；所述集料为石灰岩集料或玄武岩集料；集料的级配为：粒径在10～15mm的碎石占集料总质量的22％～35％；粒径在5～10mm的碎石占集料总质量的22％～32％；粒径在0.01～5mm的碎石占集料总质量的30％～50％；所述沥青为基质沥青或SBS改性沥青；所述添加剂由以下质量份的成分组成：溶剂45～55份、增粘树脂25～35份、增塑剂5～15份和防水剂8～12份。
9.如权利要求8所述的适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土，其特征在于，所述溶剂为轻质溶剂，所述增粘树脂为乙烯基三烷氧基硅烷，所述增塑剂为甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯和呋喃二甲酸庚酯中的至少一种，防水剂为渗透性防水剂。
10.权利要求7～9任一项所述的适用于高寒地区的抗凝冰沥青混凝土的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：于150～170℃温度下加热沥青，然后加入添加剂搅拌均匀得到沥青液；再依次加入集料和矿粉搅拌均匀，得到冷补型沥青混合料；
步骤(2)：将路面坑槽周围的病害混合料清理后，再将步骤(1)所得的冷补型沥青混合料填充至坑槽中，压实形成凸型料堆状，然后用平板夯碾压型沥青混合料，使其与路表平齐；
步骤(3)：将已混合均匀的灌浆材料灌入步骤(2)处理后的冷补型沥青混合料的孔隙中，直至孔隙溢出浑浊水泥浆，擦拭清理表面，养护得到抗凝冰沥青混凝土路面。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114958310A (zh) * 2022-06-13 2022-08-30 重庆交通大学 一种相变降温-抗凝冰材料及其制备方法
CN115477494A (zh) * 2022-06-13 2022-12-16 重庆交通大学 一种生活垃圾焚烧飞灰抗凝冰材料及其制备方法
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
CN116040986A (zh) * 2023-02-08 2023-05-02 黄丽萍 一种改性沥青混凝土及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1667079A (zh) * 2005-04-15 2005-09-14 杨毅男 冰雪融
CN1847356A (zh) * 2006-04-06 2006-10-18 潍坊昌大化工有限公司 防冻结剂组合物及其制造方法
CN104046232A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 宋学忠 路面融雪抗凝冰雾封层料及其制作方法
CN107556968A (zh) * 2016-07-01 2018-01-09 应城市益新融雪剂科技有限公司 融雪剂
CN109233600A (zh) * 2018-09-11 2019-01-18 武汉市市政建设集团有限公司 一种长效疏水型抑冰涂层及其制备方法
CN109354440A (zh) * 2018-11-26 2019-02-19 重庆交通大学 一种抗凝冰热拌沥青混合料及其路面结构
CN109956707A (zh) * 2019-04-23 2019-07-02 浙江巍华新型建材有限公司 一种超高性能半柔性路面及其施工方法
CN111268944A (zh) * 2020-03-28 2020-06-12 北京岭北筑路材料有限公司 一种抗凝冰沥青混合料及其制备方法
CN111334257A (zh) * 2020-04-23 2020-06-26 辽宁省交通科学研究院有限责任公司 一种广域高效环保型复合融雪化冰材料及其制备方法
CN111593629A (zh) * 2020-05-21 2020-08-28 重庆交通大学 一种抗凝冰沥青路面结构及其施工方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1667079A (zh) * 2005-04-15 2005-09-14 杨毅男 冰雪融
CN1847356A (zh) * 2006-04-06 2006-10-18 潍坊昌大化工有限公司 防冻结剂组合物及其制造方法
CN104046232A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 宋学忠 路面融雪抗凝冰雾封层料及其制作方法
CN107556968A (zh) * 2016-07-01 2018-01-09 应城市益新融雪剂科技有限公司 融雪剂
CN109233600A (zh) * 2018-09-11 2019-01-18 武汉市市政建设集团有限公司 一种长效疏水型抑冰涂层及其制备方法
CN109354440A (zh) * 2018-11-26 2019-02-19 重庆交通大学 一种抗凝冰热拌沥青混合料及其路面结构
CN109956707A (zh) * 2019-04-23 2019-07-02 浙江巍华新型建材有限公司 一种超高性能半柔性路面及其施工方法
CN111268944A (zh) * 2020-03-28 2020-06-12 北京岭北筑路材料有限公司 一种抗凝冰沥青混合料及其制备方法
CN111334257A (zh) * 2020-04-23 2020-06-26 辽宁省交通科学研究院有限责任公司 一种广域高效环保型复合融雪化冰材料及其制备方法
CN111593629A (zh) * 2020-05-21 2020-08-28 重庆交通大学 一种抗凝冰沥青路面结构及其施工方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王小光: ""高效环保型融雪剂的研制"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
王小光等: ""系列高效复合防腐蚀融雪剂的研制"", 《腐蚀与防护》 *
郭群等: "《砂浆实验及检测培训教材》", 30 September 2014, 中国建材工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114958310A (zh) * 2022-06-13 2022-08-30 重庆交通大学 一种相变降温-抗凝冰材料及其制备方法
CN115477494A (zh) * 2022-06-13 2022-12-16 重庆交通大学 一种生活垃圾焚烧飞灰抗凝冰材料及其制备方法
CN115477494B (zh) * 2022-06-13 2023-11-07 重庆交通大学 一种生活垃圾焚烧飞灰抗凝冰材料及其制备方法
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
CN116040986A (zh) * 2023-02-08 2023-05-02 黄丽萍 一种改性沥青混凝土及其制备方法

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