CN115611596B - 一种特种水泥基道路标线涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特种水泥基道路标线涂料及其制备方法和应用，以重量份计，包括以下组分：白色硫铝酸盐水泥15－20份、白色硅酸盐水泥15－20份、填料30－40份、玻璃微珠10－20份、颜料5－8份、可再分散性乳胶粉0.5－1份、纤维素醚0.02－0.05份、早强剂1－3份、高效减水剂0.5－1份、消泡剂0.1－0.2份、缓凝剂0.1－0.5份。本发明所得涂料干粉加水搅拌后即可涂刷施工，且短时间内即可形成强度并开放交通；达到同等性能条件下能降低标线施工综合成本20％以上，且完全环保无污染，耐久性强。
Description
技术领域
本发明涉及道路交通标线涂料技术领域，特别涉及一种特种水泥基道路标线涂料及其制备方法和应用。
背景技术
道路标线涂料是一种涂刷在道路表面上诱导交通的涂料。一般要求涂料在沥青或水泥混凝土路面上具有良好的粘结能力，且要求标线图案清晰、耐磨、不易开裂、耐老化性能优异。目前常见的标线涂料为溶剂型和热熔型，溶剂型涂料在性能和施工便捷性上有一定的优势，但从成本上来说，溶剂型道路标线涂料主要粘结组分为树脂胶类，价格普遍昂贵，且这些树脂胶类通常与稀释剂搭配使用，会发出大量的有机气体，对人员和环境带来伤害；热熔型标线涂料施工较为麻烦，需要高温加热，不仅消耗大量的能源，且施工过程中有毒有害气体大量挥发，更加不利于环保。随着国家对环保的重视，无机类的材料将是一个很好的发展方向，利用无机材料替代有机类材料，其VOC含量接近零，施工过程无需加热，安全性、耐久性及经济性的特点也显而易见。
传统白水泥一般初凝时间都在45min以上，且1d强度只能达到28d强度的30％，这也限制了水泥产品在快速施工环境下的使用，但随着特种水泥的快速发展，水硬性胶凝材料通过一定的改性手段已经可以实现快速凝结和快速水化。硫铝酸盐水泥主要以无水硫铝酸钙与硅酸二钙为主要矿物组成，具有早强、高强、高抗渗、抗冻、耐酸碱腐蚀等特点，现有研究表明：将硅酸盐水泥与铝硫酸盐水泥以一定比例混合料甚至会出现“闪凝”现象，其机理在于普通硅酸盐水泥中含有的缓凝组分CS能与硫铝酸盐水泥中的C4A3S快速水化形成钙矾石，促使水泥迅速水化凝结，两者形成的复合胶凝体系初凝、终凝时间显著缩短。但是，现有以特种水泥为主要基材制备道路标线涂料在国内外还未有人尝试过，其材料性能、制作工艺等还处于探索研究阶段，使用效果也有待验证，目前还是主要以溶剂型和热熔型标线涂料为主。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种特种水泥基道路标线涂料及其制备方法和应用，以克服现有特种水泥基道路标线涂料所存在的不足。
本发明采用的技术方案如下：一种特种水泥基道路标线涂料，以重量份计，包括以下组分：白色硫铝酸盐水泥15－20份、白色硅酸盐水泥15－20份、填料30－40份、玻璃微珠10－20份、颜料5－8份、可再分散性乳胶粉0.5－1份、纤维素醚0.02－0.05份、早强剂1－3份、高效减水剂0.5－1份、消泡剂0.1－0.2份、缓凝剂0.1－0.5份。
在本发明中，本发明的特种水泥基道路标线涂料是一种涂刷在道路表面上诱导交通的涂料。对于该类涂料，一般要求涂料在沥青或水泥混凝土路面上具有良好的粘结能力，且要求标线图案清晰、耐磨、不易开裂、耐老化性能优异。基于环保要求，本发明避开了热熔型和溶剂型标线涂料，利用特种水泥作为主要的胶凝体系，然后复配填料、乳胶粉、颜料以及功能助剂得到环保型特种水泥基道路标线涂料，其主要针对沥青路面与水泥混凝土路面的标线施工。
进一步，在本发明中，白色硫铝酸盐水泥与白色硅酸盐水泥按一定比例使用，会出现快速凝结并形成一定强度的效果，这为标线涂料的快速施工与快速开放交通提供了基础，同时水泥基材料无有毒有害气体挥发耐久性良好。白色硫铝酸盐水泥与白色硅酸盐水泥两者的比例比较重要，不宜过大或过小，如果比例过大，则涂料28d后期强度将无法保证，不仅影响耐久性而且会大幅度提高成本，若比例过小，则早期强度无法快速提升，不能满足快速施工与快速开放交通的要求。进一步，作为优选，所述白色硫铝酸盐水泥为低碱度白色快硬型硫铝酸盐水泥，所述白色硅酸盐水泥为P·W 42.5以上等级的白色硅酸盐水泥。
在本发明中，可再分散性乳胶粉在涂料整体架构中分散均匀，能够形成连续性网状膜结构，进而有效提高整体强度并改善部分脆性。相应地，可再分散性乳胶粉的用量需控制在0.5－1重量份以内，过多的可再分散性乳胶粉会导致涂料拌和过程中的施工和易性，也会对涂料整体强度起到负面作用，还会增加生产成本，过少则达不到增加内聚力及防水等预期效果。进一步，所述可分散性乳胶粉选自乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯/乙烯/丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯/乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种，可根据实际需求具体选择。
在本发明中，高效减水剂的引入，能够在维持涂料施工性能不变条件下，有效减少拌和用水量，改善流动性并节约水泥用量。进一步，所述高效减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物、对胺基苯磺酸甲醛缩聚物、磺化酮醛缩聚物、聚丙烯酸盐及其接枝共聚物中的一种，可根据实际需求具体选择。
进一步，在本发明中，纤维素醚的加入起到体系增韧与改善工作性作用，同时也阻止水分的散发，保证水化过程中水灰比稳定。作为优选，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚。
进一步，在本发明中，早强剂的加入可进一步加速水泥水化速度，促进早期强度发展。相应地，早强剂的用量不宜过多或过少，过多则对涂料固化后的后期强度带来显著负面影响，过少则不能起到加速早期水化的效果。进一步，所述早强剂选自氧化钙、氯化钙、亚硝酸钠、氯化钠、硫酸钠、三乙醇胺中的一种或多种，可根据实际需求具体选择。
在本发明中，颜料的加入能保证标线涂料颜色的白度。进一步，所述颜料为钛白、金属氧化物、铬酸盐类颜料，可根据实际需求具体选择。
在本发明中，填料的存在除了可以有效节约成本以外，特定种类的填料还能促使涂料体系有一定的防沉降效果，有利于反光玻璃微珠浮在涂料面层，最大程度地发挥反光功能。相应地，填料的用量也不宜过多或过少，过多则导致涂料浆体稠度增大，搅拌困难，不仅不利于强度的形成，且易导致涂料开裂，过少则会导致涂料浆体易离析分层，导致反光玻璃微珠无法很好的浮于涂料表层，进一步，所述填料为重质碳酸钙、硫酸钡、石英粉、滑石粉的一种或多种，可根据实际需求具体选择。
进一步，在本发明中，所述玻璃微珠优选为高亮反光玻璃微珠，所述消泡剂优选为聚醚类消泡剂，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、硼酸、硼酸盐、柠檬酸中一种或多种。
进一步，本发明还包括一种特种水泥基道路标线涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取各组分，将白色硅酸盐水泥、白色硫铝酸盐水泥、颜料、填料预先干拌，使各类组分混合均匀，得到混料；
S2、按比例将可再分散性乳胶粉、纤维素醚、早强剂、消泡剂及缓凝剂加入步骤S1的混料中，然后进行机械搅拌，使各组分分散均匀，均匀后包装成袋，得到袋装产品A；
S3、将玻璃微珠单独包装成袋，得到袋装产品B，袋装产品A和袋装产品B组合形成特种水泥基道路标线涂料。
进一步，本发明还包括一种特种水泥基道路标线涂料在道路交通中的应用，使用本发明的特种水泥基道路标线涂料时，先取粉料袋装产品A，按水灰比0.28－0.35加入洁净的水，机械搅拌至少3min形成具有一定黏度的浆料，将浆料涂刷于道路路面规定位置，厚度不低于2mm，并根据道路反光需求，在涂层初凝之前将袋装产品B中的玻璃微珠人工或机械方式均匀撒布在涂层表面，待2h凝固后即可开放交通。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、在本发明的特种水泥基道路标线涂料中，可再分散性乳胶粉的加入可以在胶凝体系中形成连续网状膜结构，能够有效提高涂层的整体强度并增加一定弹性和塑性，改善涂层部分脆性；
2、在本发明的特种水泥基道路标线涂料中，填料除了可以有效节约成本以外，特定种类的填料还能促使涂料体系有一定的防沉降效果，有利于反光玻璃微珠浮在涂料面层，最大程度地发挥反光功能，大幅减少玻璃微珠的使用量；
3、在本发明中，纤维素醚的加入起到体系增韧与改善工作性作用，同时也阻止水分的散发，保证了水化过程中水灰比稳定，有利于稳定涂料的质量；
4、本发明避开了热熔型和溶剂型标线涂料，利用特种水泥作为主要的胶凝体系，然后复配填料、乳胶粉、颜料以及功能助剂得到环保型特种水泥基道路标线涂料，其主要针对沥青路面与水泥混凝土路面的标线施工，干粉加水搅拌后即可涂刷施工，且短时间内即可形成强度并开放交通，达到同等性能条件下能降低标线施工综合成本20％以上，且完全环保无污染，寿命显著增强。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的特种水泥基道路标线涂料实际效果图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种特种水泥基道路标线涂料，其通过以下方法制备：
S1、按各重量比例称取各组分，将18份白色硅酸盐水泥、18份白色硫铝酸盐水泥、5.5份颜料、40份填料预先干拌，使各类组分混合均匀；
S2、再将0.5份高效减水剂、0.6份再分散性乳胶粉、0.03份纤维素醚、2份早强剂、0.27份消泡剂、0.1份缓凝剂加入S1混合好的混料中，进行机械搅拌使各组分分散均匀，得到标线涂料粉料，得到袋装产品A；
S3、将玻璃微珠单独包装，得到袋装产品B。
利用上述制备的特种水泥基道路标线涂料，其配合比为：粉料：水：玻璃微珠＝100：28：15。先将粉料、水在强制式搅拌机内均匀搅拌，时长不超过3min；将搅拌好的涂料浆体涂刷到路面上，厚度控制在2mm左右；在浆体初凝之前将反光玻璃微珠人工撒布在涂层表面，完成施工，待标线涂料形成一定强度后开放交通。同时按照JT/T280－2004相关技术要求成型试件进行测试，测试结果见表1所示，实际效果见图1。
实施例2
一种特种水泥基道路标线涂料，其通过以下方法制备：
S1、按各重量比例称取各组分，将15份白色硅酸盐水泥、15份白色硫铝酸盐水泥、5份颜料、30份填料预先干拌，使各类组分混合均匀；
S2、再将0.5份高效减水剂、0.5份再分散性乳胶粉、0.02份纤维素醚、1份早强剂、0.1份消泡剂、0.1份缓凝剂加入S1混合好的混料中，进行机械搅拌使各组分分散均匀，得到标线涂料粉料，得到袋装产品A；
S3、将玻璃微珠单独包装，得到袋装产品B。
利用上述制备的特种水泥基道路标线涂料，其配合比为：粉料：水：玻璃微珠＝100：30：10。先将粉料、水在强制式搅拌机内均匀搅拌，时长不超过3min；将搅拌好的涂料浆体涂刷到路面上，厚度控制在2mm左右；在浆体初凝之前将反光玻璃微珠人工撒布在涂层表面，完成施工，待标线涂料形成一定强度后开放交通。同时按照JT/T280－2004相关技术要求成型试件进行测试，测试结果见表1所示。
实施例3
一种特种水泥基道路标线涂料，其通过以下方法制备：
S1、按各重量比例称取各组分，将20份白色硅酸盐水泥、18份白色硫铝酸盐水泥、8份颜料、35份填料预先干拌，使各类组分混合均匀；
S2、再将1份高效减水剂、1份再分散性乳胶粉、0.05份纤维素醚、2份早强剂、0.2份消泡剂、0.5份缓凝剂加入S1混合好的混料中，进行机械搅拌使各组分分散均匀，得到标线涂料粉料，得到袋装产品A；
S3、将玻璃微珠单独包装，得到袋装产品B。
利用上述制备的特种水泥基道路标线涂料，其配合比为：粉料：水：玻璃微珠＝100：25：10。先将粉料、水在强制式搅拌机内均匀搅拌，时长不超过3min；将搅拌好的涂料浆体涂刷到路面上，厚度控制在2mm左右；在浆体初凝之前将反光玻璃微珠人工撒布在涂层表面，完成施工，待标线涂料形成一定强度后开放交通。同时按照JT/T280－2004相关技术要求成型试件进行测试，测试结果见表1所示。
实施例4
一种特种水泥基道路标线涂料，其通过以下方法制备：
S1、按各重量比例称取各组分，将20份白色硅酸盐水泥、20份白色硫铝酸盐水泥、8份颜料、40份填料预先干拌，使各类组分混合均匀；
S2、再将1份高效减水剂、1份再分散性乳胶粉、0.05份纤维素醚、3份早强剂、0.2份消泡剂、0.5份缓凝剂加入S1混合好的混料中，进行机械搅拌使各组分分散均匀，得到标线涂料粉料，得到袋装产品A；
S3、将玻璃微珠单独包装，得到袋装产品B。
利用上述制备的特种水泥基道路标线涂料，其配合比为：粉料：水：玻璃微珠＝100：35：20。先将粉料、水在强制式搅拌机内均匀搅拌，时长不超过3min；将搅拌好的涂料浆体涂刷到路面上，厚度控制在2mm左右；在浆体初凝之前将反光玻璃微珠人工撒布在涂层表面，完成施工，待标线涂料形成一定强度后开放交通。同时按照JT/T280－2004相关技术要求成型试件进行测试，测试结果见表1所示。
对比例1
对比例1与实施例1相同，其不同之处在于，白色硫铝酸盐水泥的添加量为30份。
对比例2
对比例2与实施例1相同，其不同之处在于，白色硫铝酸盐水泥的添加量为10份。
对比例3
对比例2与实施例1相同，其不同之处在于，未添加再分散性乳胶粉。
对比例4
对比例2与实施例1相同，其不同之处在于，可分散性乳胶粉添加量为2份。
试验结果
实施例1－4以及对比例1－4的试验结果如表1所示：
表1实施例1－4以及对比例1－4涂料性能指标
由表1可得，通过对比实施例1与对比例1的试验结果可知，当白色硫铝酸盐水泥过量时，虽然不粘胎干燥时间明显缩短，但涂层存在开裂现象，而且耐水性不佳，通过对比实施例1与对比例2的试验结果可知，当白色硫铝酸盐水泥过少时，不粘胎干燥时间明显延长，由此说明，白色硫铝酸盐水泥与白色硅酸盐水泥两者的比例比较重要，白色硫铝酸盐水泥过多或过少都会影响涂层的性能。进一步，通过对比实施例1与对比例3和对比例4的试验结果可知，当未添加可再分散性乳胶粉时，涂层存在开裂现象，而且耐水性不佳，当添加的可再分散性乳胶粉过多时，涂层存在起泡现象，而且不粘胎干燥时间明显延长，由此说明，当可再分散性乳胶粉加入量过多时，其不仅会影响涂料拌和过程中的施工和易性，而且还会对涂料整体强度起到负面作用，合适掺量的可再分散性乳胶粉才能够有效提高涂层整体强度并改善部分脆性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1. 一种特种水泥基道路标线涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：白色硫铝酸盐水泥 15-20份、白色硅酸盐水泥 15-20份、填料30-40份、玻璃微珠 10-20份、颜料 5-8份、可再分散性乳胶粉 0.5-1份、纤维素醚 0.02-0.05份、早强剂1-3份、高效减水剂 0.5-1份、消泡剂0.1-0.2份、缓凝剂0.1-0.5份；所述填料为重质碳酸钙、硫酸钡、石英粉、滑石粉的一种或多种；所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，所述玻璃微珠为高亮反光玻璃微珠。
2.如权利要求1所述的特种水泥基道路标线涂料，其特征在于，所述白色硫铝酸盐水泥为低碱度白色快硬型硫铝酸盐水泥，所述白色硅酸盐水泥为P•W 42.5以上等级的白色硅酸盐水泥。
3.如权利要求1所述的特种水泥基道路标线涂料，其特征在于，所述可再分散性乳胶粉选自乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯/乙烯/丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯/乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的特种水泥基道路标线涂料，其特征在于，所述高效减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物、对胺基苯磺酸甲醛缩聚物、磺化酮醛缩聚物、聚丙烯酸盐及其接枝共聚物中的一种。
5.如权利要求1所述的特种水泥基道路标线涂料，其特征在于，所述早强剂选自氧化钙、氯化钙、亚硝酸钠、氯化钠、硫酸钠、三乙醇胺中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的特种水泥基道路标线涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚类消泡剂；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、硼酸、硼酸盐、柠檬酸中一种或多种。
7.如权利要求1-6任一所述的特种水泥基道路标线涂料，其特征在于，所述颜料为金属氧化物、铬酸盐类颜料。
8.一种如权利要求1-7任一所述的特种水泥基道路标线涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按比例称取各组分，将白色硅酸盐水泥、白色硫铝酸盐水泥、颜料、填料预先干拌，使各类组分混合均匀，得到混料；
S2、按比例将高效减水剂、可再分散性乳胶粉、纤维素醚、早强剂、消泡剂及缓凝剂加入步骤S1的混料中，然后进行机械搅拌，使各组分分散均匀，均匀后包装成袋，得到袋装产品A；
S3、将玻璃微珠单独包装成袋，得到袋装产品B，袋装产品A和袋装产品B组合形成特种水泥基道路标线涂料。
9.一种特种水泥基道路标线涂料在道路交通中的应用，其特征在于，所述特种水泥基道路标线涂料为上述权利要求8所述的制备方法制备得到；所述特种水泥基道路标线涂料在应用于道路交通中时，先将袋装产品A与水按水灰比为0.28-0.35复配成浆料，将所得浆料涂刷于道路路面规定位置，并根据道路反光需求，在涂层初凝之前将袋装产品B中的玻璃微珠通过人工或机械方式均匀撒布在涂层表面，待涂层固化后即完成。
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