CN113528087B - 环保缓释型融雪剂、其制备方法及在微表处混合料中的应用 - Google Patents
环保缓释型融雪剂、其制备方法及在微表处混合料中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种环保缓释型融雪剂、其制备方法及在微表处混合料中的应用，旨在解决现有融雪剂副作用大、现有微表处混合料路用性能单一、耐磨性及高温稳定性不足的技术问题。本发明中以石墨烯微片、白炭黑、碳酸钠、乙酸钠、乙酸钙、表面处理剂等制成环保缓释型融雪剂，以其改性乳化沥青并应用于微表处混合料，具有修复旧路面、预防新路面开裂及主动融冰雪的作用效果，路用性能优良，其在整个服务周期内保持良好的除冰雪效果、高低温性能和耐磨耗性能，具有较好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土建材技术领域，具体涉及一种环保缓释型融雪剂、其制备方法及在微表处混合料中的应用。
背景技术
冰雪灾害在我国北方冬季频发。而在交通运输方面，冰雪积聚会使路面的抗滑性能降低，给交通工具的运行带来安全隐患。目前大部分情况下各地依然使用传统的人工或撒盐等除冰雪方式，缺乏比较有力而响应及时的融雪措施。
而在实际除冰雪过程中，直接采用撒布工业盐（对道路有腐蚀和破坏周围生态环境）和人工机械配合除冰雪的速度较慢，会影响到交通的通畅性；且随着持续降雪或寒冷天气需要多次清理，耗费大量的人力、物力；另外，此类除雪方式还会造成路面的侵蚀或损伤，或者对环境产生不良的影响。
因此，当前业内亟待开发出新的环保缓释型的融冰除雪材料，以满足道路除冰雪低成本、环保、高品质、且保持道路长寿命的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保缓释型主动除冰雪微表处混合料及其制备方法，以解决现有融雪剂副作用大、现有微表处混合料路用性能单一、耐磨性及高温稳定性不足的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种环保缓释型融雪剂，由复合融雪剂A、表面处理剂以35～90：0.4～0.8的质量比混合改性而成；其中，
所述复合融雪剂A由石墨烯微片、白炭黑、碳酸钠、乙酸钠、乙酸钙按2～4：1～3：0.4～0.8：0.6～0.9：0.4～0.8的质量比混合制成。
所述表面处理剂为聚有机氢硅氧烷。
所述石墨烯微片为KNG-182型石墨烯微片。
设计一种环保缓释型融雪剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照所述原料配比配置各原料，备用；
（2）先将碳酸钠、乙酸钠、乙酸钙溶于水制成复合盐溶液，再将石墨烯微片、白炭黑加入所述饱和复合盐溶液中，搅拌2.5～3h，经干燥、研磨过筛得复合融雪剂A；
（3）先将表面处理剂溶于20～30倍于其质量的乙醇中配制成改性溶液，再向其中加入所述复合融雪剂A，于常温下350r/min搅拌30～45min，再经干燥、研磨过筛制得环保缓释型融雪剂。
一种环保缓释融雪型微表处混合料，以重量份计，其由如下原料制成：
矿料90～110份、消石灰0.9～2.3份、复合改性乳化沥青14～21份、水5～9份，其中，所述复合改性乳化沥青是由乳化沥青添加SBR胶乳改性剂、权利要求1所述环保缓释型融雪剂复合改性而得。
所述环保缓释融雪型微表处混合料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取乳化沥青加热融化，按其重量的5%加入SBR胶乳改性剂，搅拌均匀后环保缓释型融雪剂3.4～8.8份，进行剪切处理改性，得复合改性乳化沥青；
（2）以重量份计，取矿料90～110份、消石灰0.92～2.29份和上步所得复合改性乳化沥青14～21份、水6～8份，混合均匀后即成。
在所述步骤（1）中，剪切处理过程为：
先以2000～3000rpm的低速剪切15～20min后，再以6000～7000rpm的高速剪切30～45min。
与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：
1. 本发明复合融雪剂A的制备成本低廉，环保无污染，可避免目前在道路除冰雪方面使用工业盐等含氯类融雪剂对道路腐蚀和周围生态环境破坏现状，且可一次施工长期产生除雪抑冰效果，能够节省大量人力、物力的投入，在冰雪天气条件下保证道路安全通畅，减少冰雪天气造成的经济损失。
2. 本发明环保缓释型融雪剂是在复合融雪盐A的基础上进行表面改性处理使其具备缓释效果，该改性剂（如聚有机氢硅氧烷）会在复合融雪盐A表面形成一层薄膜，其具有相应的保水性以及低界面张力，原因在于硅氧烷的分子间作用力明显低于烃类，其加热、催化剂存在条件下，氧化、水解、脱水或交联成僧水膜；被含氢硅油处理，再经热处理后，可以打开螺旋状的分子被打开，使得更多的硅氧烷链和材料表面进行接触，进而使硅氧烷在被处理材料上产生一种锭系作用，又因Si-H键与被处理材料羟基的结合，最终使复合融雪剂A表面形成一层疏水层，从而使复合融雪剂具备疏水效果。
3. 本发明在改性乳化沥青混合料加入环保缓释型融雪剂，制成微表处混合料，改善了混合料的耐磨耗性能和高温稳定性能，可使该混合料所构筑的路面具备优良的耐磨耗性能和在高温条件下，其内部自上而下温度降低。
4. 本发明环保缓释型微表处混合料环保无毒，可主动融冰雪，雪落即融，可预防路面结冰，路用性能优良，既可作为预防护技术可增强新建重交沥青路面使用寿命，也可修复破坏后的旧路面，一次施工多次融冰雪，使其在整个服务周期内保持良好的高低温性能和摩擦性能，对及时除冰雪、保障冬季道路行车安全和延长沥青路面使用寿命具有重要作用。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的建材原料如无特别说明，均为市售常规原料；所涉及的试验、检测方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1：一种环保缓释融雪型微表处混合料，由以下重量份的原料制成：
矿料100份、消石灰1.1份、乳化沥青10.5份、KNG-182型石墨烯微片2.6份、白炭黑1.5份、水7份、聚有机氢硅氧烷0.03份、碳酸钠0.4份、乙酸钠0.6份、乙酸钙0.4份。其制备方法如下：
（1）制备复合融雪剂：
将所述碳酸钠、乙酸钠、乙酸钙溶于水中，于60℃下以磁力搅拌器匀速搅拌5min，得到复合盐溶液；
再将KNG-182型石墨烯微片、白炭黑加入复合盐溶液，以磁力搅拌器于60℃下搅拌2.5～3h，最后置于干燥箱中100℃烘干至恒重，得复合融雪剂A。
（2）制备环保缓释型融雪剂
将表面改性剂聚有机氢硅氧烷溶于25倍于其质量的乙醇中，置于磁力搅拌器中以300r/min搅拌均匀配制成改性溶液，然后向其中加入上步所制得的复合融雪剂A，以350r/min匀速搅拌30min，烘干至恒重，研磨过筛得环保缓释型融雪剂。
（3）制备复合改性乳化沥青：
采用高速剪切法制备改性乳化沥青，将乳化沥青倒入铁质容器中，加热沥青，然后用滴管加入5%掺量的SBR胶乳改性剂，搅拌均匀后再加入上步所得环保缓释型融雪剂，继续搅拌，待改性过程完成后，将剪切好的改性乳化沥青取，即为复合改性乳化沥青。
先在剪切速率为1000～2000rpm的条件下低速剪切10～15min，再在剪切速率为5000～8000rpm的条件下高速剪切40～50min。
（4）制备微表处混合料：
将矿料、消石灰和上所得复合改性乳化沥青按照常规方法混合搅拌均匀，即可得到环保缓释融雪型微表处混合料。所采用的级配为MS-2型。其主要性能指标见表1。
实施例2：一种环保缓释融雪型微表处混合料，由以下重量份的原料制成：
矿料100份、消石灰1.3份、乳化沥青10.3份、KNG-182型石墨烯微片2.7份、白炭黑1.7份、水7份、聚有机氢硅氧烷0.04份、碳酸钠0.4份、乙酸钠0.6份、乙酸钙0.4份。
其制备方法同实施例1，采用的级配为MS-2型。其主要性能指标见表1。
实施例3：一种环保缓释融雪型微表处混合料，由以下重量份的原料制成：
矿料100份、消石灰1.4份、乳化沥青10.7份、KNG-182型石墨烯微片2.8份、白炭黑1.8份、水6.8份、聚有机氢硅氧烷0.05份、碳酸钠0.4份、乙酸钠0.6份、乙酸钙0.4份。
其制备方法同实施例1，采用的级配为MS-2型。其主要性能指标见表1。
实施例4：一种环保缓释融雪型微表处混合料，由以下重量份的原料制成：
矿料100份、消石灰1.5份、乳化沥青10.9份、KNG-182型石墨烯微片2.9份、白炭黑1.9份、水6.6份、聚有机氢硅氧烷0.06份、碳酸钠0.4份、乙酸钠0.6份、乙酸钙0.4份。
其制备方法同实施例1，采用的级配为MS-2型。其主要性能指标见表1。
实施例5：一种环保缓释融雪型微表处混合料，由以下重量份的原料制成：
矿料100份、消石灰1.5份、乳化沥青11.0份、KNG-182型石墨烯微片3.0份、白炭黑2.0份、水6.3份、表面处理剂0.06份、碳酸钠0.4份、乙酸钠0.6份、乙酸钙0.4份。
其制备方法同实施例1，采用的级配为MS-2型。其主要性能指标见表1。
实施例6：一种环保缓释融雪型微表处混合料，由以下重量份的原料制成：
矿料100份、消石灰1.6份、乳化沥青11.5份、KNG-182型石墨烯微片3.1份、白炭黑2.1份、水6.2份、表面处理剂0.065份、碳酸钠0.4份、乙酸钠0.6份、乙酸钙0.4份。
其制备方法同实施例1，采用的级配为MS-2型。其主要性能指标见表1。
实施例7：一种环保缓释融雪型微表处混合料，由以下重量份的原料制成：
矿料100份、乳化沥青11.8份、KNG-182型石墨烯微片3.3份、白炭黑2.4份、水6份、乙醇8.2份、消石灰1.7份、表面处理剂0.072份、碳酸钠0.4份、乙酸钠0.6份、乙酸钙0.4份。
其制备方法同实施例1，采用的级配为MS-2型。其主要性能指标见表1。
对实施例1-7中所记载的环保缓释融雪型微表处混合料进行了路用性能试验，试验项目包括融冰雪试验(-10℃)、湿轮磨耗试验、轮辙变形试验、金属腐蚀性试验，用以测试本发明环保缓释型微表处混合料的融冰雪性能和路用性能，并与不添加复合融雪剂改性乳化沥青混合料进行对比分析，试验结果见表1。
表1实施例1-7中环保缓释型微表处混合料的路用性能试验结果
。
从表1可知，本发明环保缓释型微表处混合料融冰雪效果优良，且满***通部颁标准JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的相关要求，其耐磨耗性能、高温性能等指标明显高于普通微表处混合料，表明本发明环保缓释型微表处混合料的路用性能优越。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关原料、配方及方法进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (6)
1.一种环保缓释型融雪剂，其特征在于，其由复合融雪剂A、表面处理剂以35～90：0.4～0.8的质量比混合改性而成；其中，
所述复合融雪剂A由石墨烯微片、白炭黑、碳酸钠、乙酸钠、乙酸钙按2～4：1～3：0.4～0.8：0.6～0.9：0.4～0.8的质量比混合浸渍、干燥制成；
所述表面处理剂为聚有机氢硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的环保缓释型融雪剂，其特征在于，所述石墨烯微片为KNG-182型石墨烯微片。
3.一种环保缓释型融雪剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照权利要求1中所述原料配比配置各原料，备用；
（2）先将碳酸钠、乙酸钠、乙酸钙溶于水制成复合盐溶液，再将石墨烯微片、白炭黑加入所述饱和复合盐溶液中，搅拌2.5～3h，经干燥、研磨过筛得复合融雪剂A；
（3）先将表面处理剂溶于20～30倍于其质量的乙醇中配制成改性溶液，再向其中加入所述复合融雪剂A，于常温下350r/min搅拌30～45min，再经干燥、研磨过筛制得环保缓释型融雪剂。
4.一种环保缓释融雪型微表处混合料，其特征在于，以重量份计，其由如下原料制成：
矿料90～110份、消石灰0.9～2.3份、复合改性乳化沥青14～21份、水5～9份，其中，所述复合改性乳化沥青是由乳化沥青添加SBR胶乳改性剂、权利要求1所述环保缓释型融雪剂复合改性而得。
5.一种环保缓释融雪型微表处混合料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取乳化沥青加热融化，按其重量的5%加入SBR胶乳改性剂，搅拌均匀后加入权利要求1所述环保缓释型融雪剂3.4～8.8份，进行剪切处理改性，得复合改性乳化沥青；
（2）以重量份计，取矿料90～110份、消石灰0.92～2.29份和上步所得复合改性乳化沥青14～21份、水6～8份，混合均匀后即成。
6.根据权利要求5所述的环保缓释型微表处混合料，其特征在于，在所述步骤（1）中，剪切处理过程为：
先以2000～3000rpm的低速剪切15～20min后，再以6000～7000rpm的高速剪切30～45min。
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