專利名稱：一種蓄鹽式瀝青路面專用除冰材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于浙青路面的除冰材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
冬季路面積雪結(jié)冰一直以來都是困擾公路交通的大問題。由于路面上覆蓋冰雪， 輪胎與路面的附著力下降，極易引發(fā)交通事故，嚴(yán)重時會導(dǎo)致公路交通癱瘓，甚至造成生命、財產(chǎn)的重大損失。為解決此類問題，很多部門進行了大量的分析研究工作，對于除冰方法探索出了不少寶貴經(jīng)驗，總體說來大致分為物理法和化學(xué)法，物理法包含人工除雪法、機械清除法，或通過撒沙石材料等手段達到融雪除冰目的，這類方法往往人力資源消耗大、對路面破壞嚴(yán)重，并且破冰效果也不夠理想，化學(xué)方法一般是指各類有機無機融雪劑的使用， 目前這種方法被廣泛采用，但是由于其對周圍環(huán)境的影響太大，不僅腐蝕路面，還會導(dǎo)致公路周圍環(huán)境污染，另外，有利用電熱或地?zé)岬确椒訜嵴闱嗦访妫孤繁頊囟壬哌_到融化冰雪的目的，這種方法的融雪除冰效果理想，但是其建設(shè)和維護成本太高，因而無法大規(guī)模的在建設(shè)中應(yīng)用。近些年來，開始出現(xiàn)了關(guān)于蓄鹽類自融雪除冰路面的研究，此類方法施工成本低， 節(jié)省人力資源，環(huán)境污染小，工程應(yīng)用除冰效果明顯，將成為今后的研究熱點。但是蓄鹽式的浙青路面由于其融雪組分儲蓄方式不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致其釋放穩(wěn)定程度不高，有些道路甚至在施工后短時期內(nèi)就失去了除冰功能。另外，雖然普通的融雪除冰劑在近些年來得到了廣泛的應(yīng)用，在很大程度上解決了冰雪帶來的不利市民出行的影響。然而，現(xiàn)有的普通融雪劑融雪效果單一，無論直接撒于道路表面還是蓄在浙青混合料內(nèi)，都只能暫時的融化部分冰雪，無法應(yīng)對復(fù)雜惡劣的冰雪天氣情況引起的大規(guī)模道路積雪結(jié)冰， 所以傳統(tǒng)的融雪除冰劑的除冰效果并不理想，適用范圍也在很多情況下受到了限制。另外， 傳統(tǒng)的除冰鹽腐蝕公路路面，降低路面的路用性能，縮短公路的使用壽命。并且對公路附近的環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面的影響，引起土地鹽堿化，并破壞公路周圍植物，為我國帶來了巨大的經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料及其制備方法，該除冰材料的除冰效果明顯。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于它由無機冰點下降主劑、有機輔助冰點下降劑、凍結(jié)延遲劑、冰層軟化劑和釋放穩(wěn)定劑組成，各組分所占質(zhì)量份數(shù)為無機冰點下降主劑20-40份，有機輔助冰點下降劑10-30份，凍結(jié)延遲劑5-25份，
冰層軟化劑5-25份，釋放穩(wěn)定劑30-60份。所述的無機冰點下降主劑選用細度為20-200目的無水氯化鈣。所述的有機輔助冰點下降劑為乙二醇、1-2丙二醇、丙三醇、尿素中的任意一種或任意兩種以上的混合，任意兩種以上混合時為任意配比。所述的凍結(jié)延遲劑為N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、N, N- 二羥乙基長鏈脂肪酸酰胺、聚丙烯酸鈉、馬來酸酐異丁烯聚合物中的任意一種或任意兩種以上的混合， 任意兩種以上混合時為任意配比。所述的冰層軟化劑由為1，6_己二醇二丙烯酸酯、十八烷基三甲基硫酸甲酯銨、丙二醇甲醚醋酸酯中的任意一種或任意兩種以上的混合，任意兩種以上混合時為任意配比組合而成。所述的釋放穩(wěn)定劑為水泥、消石灰中的任意一種或任意兩種的混合，兩種混合時水泥和消石灰的質(zhì)量比為100 1-40。所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號為P. 0 52. 5，比表面積不小于300m2/kg。上述一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)按各組分所占質(zhì)量份數(shù)為無機冰點下降主劑20-40份，有機輔助冰點下降劑 10-30份，凍結(jié)延遲劑5-25份，冰層軟化劑5-25份，釋放穩(wěn)定劑30-60份，選取無機冰點下降主劑、有機輔助冰點下降劑、凍結(jié)延遲劑、冰層軟化劑和釋放穩(wěn)定劑，備用；2)將無機冰點下降主劑和釋放穩(wěn)定劑加入流化床造粒機的進料口，開啟底部空氣，混合5-lOmin (讓兩種組分在流化床底部空氣吹動下處于流態(tài)化，并達到混合目的)， 然后有機輔助冰點下降劑、凍結(jié)延遲劑、冰層軟化劑通過輸液裝置由壓縮空氣進行霧化混合后噴入流化床造粒機的床層中(粉料經(jīng)過沸騰翻滾逐漸形成較大的顆粒，這種方法優(yōu)點是混合、造粒、干燥等工序在一個密閉的流化床中一次完成，操作安全衛(wèi)生方便，適合本發(fā)明的產(chǎn)品制備，制出的微粒完全符合所需要求)，進行混合、造粒，干燥，得到顆粒直徑為 0. 5mm-2mm的蓄鹽式浙青路面專用除冰材料。本發(fā)明解決了當(dāng)前蓄鹽式浙青路面除冰材料可釋性不穩(wěn)，導(dǎo)致的除冰雪效果不持久，以及融冰功能單一，對抗復(fù)雜冰雪天氣融冰效果不足的狀況，并改善除冰材料部分組分損害環(huán)境，降低路面壽命的問題，將本發(fā)明的除冰材料應(yīng)用于蓄鹽類浙青混凝土路面，可以在冰雪環(huán)境下降低路面雪水的結(jié)冰溫度，低溫下延遲路面的結(jié)冰時間，極低溫下降低路面冰層的硬度，多方面達到融雪除冰目的，并且穩(wěn)定除冰組分釋放的速度，顯著提高了在復(fù)雜冰雪環(huán)境下主動除冰路面的長期除冰效果。本發(fā)明的產(chǎn)品組分環(huán)保，降低了融雪除冰劑對環(huán)境污染和路面的損害， 并且制造方便，成本低廉?？蓮V泛用于道路橋梁及其他各種環(huán)境條件下浙青路面的主動除冰。本發(fā)明的除冰材料不僅使道路除冰效果明顯增強，可以應(yīng)對各種天氣情況下引起的道路積雪結(jié)冰，而且融雪能力釋放穩(wěn)定，對環(huán)境影響較小，達到環(huán)保要求。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明的幾種組分在負(fù)溫環(huán)境下共同作用，達到冰雪天氣下除冰最大化的效
4果，多方面保證路面行車安全，對于長時間負(fù)溫冰雪環(huán)境，極低溫環(huán)境等惡劣條件下的應(yīng)用效果良好，使本產(chǎn)品擁有廣闊的適用范圍。本發(fā)明的無機冰點下降主劑和有機輔助冰點下降劑都有降低水的冰點的作用，依靠的理論基礎(chǔ)為凝固點降低理論所謂凝固點是指某物質(zhì)液態(tài)與固態(tài)兩相處于平衡、兩者能相互共存時的溫度。當(dāng)純?nèi)軇?比如水)達到凝固點溫度時，固、液兩相達到平衡，兩者化學(xué)勢相等。當(dāng)一定量的溶質(zhì)溶于溶劑形成稀溶液時，其凝固點將比純?nèi)軇┑哪厅c低，稱為凝固點降低。本發(fā)明采用有機-無機復(fù)合的冰點下降方案，由于無機和有機組分在和冰雪接觸過程中作用方式不同，在一定情況下能夠顯著增加融雪劑的作用效果。本發(fā)明中的凍結(jié)延時劑可以使部分達到冰點溫度的冰水暫時不結(jié)冰，延長其在過冷狀態(tài)下的時間，阻止其發(fā)生相變，開始凍結(jié)的時間發(fā)生滯后，減小了道路結(jié)冰的壓力，在這段時間內(nèi)使道路不積雪、不結(jié)冰，保證道路行車安全。該組分中的N，N_ 二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺、N, N-二羥乙基長鏈脂肪酸酰胺、聚丙烯酸鈉，或馬來酸酐異丁烯聚合物在負(fù)溫狀態(tài)下對冰水體系發(fā)揮作用，由于水結(jié)冰是需要結(jié)晶核的，并且產(chǎn)生一個結(jié)晶核需要晶核生成能，若形成的核尺寸達不到臨界半徑時，就無法穩(wěn)定存在和生長，本發(fā)明提供的凍結(jié)延時劑十分容易被水溶液中離子“雜質(zhì)”吸附，且能夠改變這些“雜質(zhì)”的表面能，從而起到延遲結(jié)冰的作用。該種組分的加入大大延長了冰開始凍結(jié)的時間，降低了在一定時間內(nèi)的凍結(jié)溫度下路面結(jié)冰的可能性。本發(fā)明中的冰層軟化劑可以降低結(jié)冰后冰層的硬度，實驗發(fā)現(xiàn)，加入冰層軟化劑后，冰的表面不再是致密的，而變得蓬松，成為層狀分布。當(dāng)摻量達到一定比例后，溶液的結(jié)晶成冰就已經(jīng)不再致密，冰面的針入度測試值大幅提高，此原理主要是加入冰層軟化劑后， 水溶液的稠度提高，從而改變了水結(jié)晶體發(fā)育生長的方向和速度，使冰核不是各向有序的緊密生長，同時，冰層軟化劑也起到隔離冰晶核的作用，使冰不再堅硬。一旦在嚴(yán)重冰雪環(huán)境下經(jīng)歷過長時間的負(fù)溫，導(dǎo)致大量冰雪結(jié)冰，疏松的冰層也不會嚴(yán)重影響交通，在車輪碾壓下很容易破碎，并且也使除冰工作容易進行。2、本產(chǎn)品具有良好的釋放穩(wěn)定性，保證路面在長時間使用后仍能具備基本的除冰功能。由于本發(fā)明釋放穩(wěn)定劑的主要成分為水泥和消石灰，顆粒細度較小，與其他固體組分粉磨混合后能夠充分的分散固態(tài)除冰組分，并通過與液態(tài)組分混合造粒形成細小顆粒， 分散在浙青路面的表面層，由于具有一定的水化作用，在混合料中能夠逐漸固結(jié)，形成以水泥、消石灰為骨架，其中聯(lián)通孔道中分散有除冰組分的小顆粒，在雨雪天氣下，表層的除冰材料溶解入雨水，達到抑制結(jié)冰效果，由于有釋放穩(wěn)定劑的骨架固結(jié)作用，內(nèi)部融雪組分經(jīng)過毛細管的抽吸作用，逐步釋放至顆粒表面，其溶出速度得到了很好的控制，除冰效果也完全滿足路面使用要求。另外水泥的加入也起到了抗剝落的作用，提高了路面抵抗水損壞的能力，提升了路面的使用性能。3、本除冰材料組成設(shè)計中，降低了無機組分的含量，并且選用了對環(huán)境影響較小的氯化鈣為無機冰點下降主劑，并利用穩(wěn)定劑固化容易對環(huán)境造成污染的除冰組分，大大降低了融雪劑對環(huán)境的污染情況，也減少了使用融雪劑對路面的損壞情況。4、本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡單，原材料獲取途徑容易方便，顯著降低了路面除冰作業(yè)成本。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合一些實施例進一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1 以生產(chǎn)IOOOg蓄鹽式浙青路面專用除冰材料為例，各原料用量如下(體系中各組分均為市售商品)無機冰點下降主劑400g ；有機輔助冰點下降劑IOOg ；凍結(jié)延遲劑IOOg;冰層軟化劑IOOg;釋放穩(wěn)定劑300g。所述的無機冰點下降主劑選用細度為20-200目的無水氯化鈣。所述的有機輔助冰點下降劑由乙二醇和尿素組成，質(zhì)量比為乙二醇尿素= 100 65;所述的凍結(jié)延遲劑由聚丙烯酸鈉、馬來酸酐異丁烯聚合物組成，質(zhì)量比為聚丙烯酸鈉馬來酸酐異丁烯聚合物=100 90 ；所述的冰層軟化劑為1，6_己二醇二丙烯酸酯； 所述的釋放穩(wěn)定劑為P. 0 42. 5普通硅酸鹽水泥。上述蓄鹽式浙青路面專用除冰材料采用流化床造粒機造粒，先將粉末狀氯化鈣和水泥加入到造粒機中，開啟底部空氣，混合5min后在輸液裝置中加入乙二醇、尿素、聚丙烯酸鈉、馬來酸酐異丁烯聚合物和1，6_己二醇二丙烯酸酯，沖入壓縮空氣霧化上述物質(zhì)，進行造粒，最后經(jīng)干燥后得到粒徑在0. 5mm-2mm的產(chǎn)品。本實施例生產(chǎn)的除冰材料的除冰效果如表1所示，其中冰層破碎率為固定載荷碾壓凍結(jié)有Icm冰層的路面，并利用表面裂紋統(tǒng)計冰層破碎率，結(jié)冰時間為_5°C環(huán)境下，表面由積水至結(jié)冰所用的時間。如表所示，使用本除冰材料的路面比普通路面的除冰效果有較大程度的提高，且優(yōu)于普通的氯化鈣融雪劑。表1除冰效果評價結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于它由無機冰點下降主劑、有機輔助冰點下降劑、凍結(jié)延遲劑、冰層軟化劑和釋放穩(wěn)定劑組成，各組分所占質(zhì)量份數(shù)為無機冰點下降主劑20-40份，有機輔助冰點下降劑10-30份，凍結(jié)延遲劑5-25份，冰層軟化劑5-25份，釋放穩(wěn)定劑30-60份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于所述的無機冰點下降主劑選用細度為20-200目的無水氯化鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于所述的有機輔助冰點下降劑為乙二醇、1-2丙二醇、丙三醇、尿素中的任意一種或任意兩種以上的混合，任意兩種以上混合時為任意配比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于所述的凍結(jié)延遲劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二羥乙基長鏈脂肪酸酰胺、聚丙烯酸鈉、馬來酸酐異丁烯聚合物中的任意一種或任意兩種以上的混合，任意兩種以上混合時為任意配比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于所述的冰層軟化劑由為1，6_己二醇二丙烯酸酯、十八烷基三甲基硫酸甲酯銨、丙二醇甲醚醋酸酯中的任意一種或任意兩種以上的混合，任意兩種以上混合時為任意配比組合而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于所述的釋放穩(wěn)定劑為水泥、消石灰中的任意一種或任意兩種的混合，兩種混合時水泥和消石灰的質(zhì)量比為100 1-40。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料，其特征在于所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號為P. 0 52. 5，比表面積不小于300m2/kg。
8.如權(quán)利要求1所述的一種蓄鹽式浙青路面專用除冰材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)按各組分所占質(zhì)量份數(shù)為無機冰點下降主劑20-40份，有機輔助冰點下降劑10-30 份，凍結(jié)延遲劑5-25份，冰層軟化劑5-25份，釋放穩(wěn)定劑30-60份，選取無機冰點下降主劑、有機輔助冰點下降劑、凍結(jié)延遲劑、冰層軟化劑和釋放穩(wěn)定劑，備用；2)將無機冰點下降主劑和釋放穩(wěn)定劑加入流化床造粒機的進料口，開啟底部空氣， 混合5-lOmin，然后有機輔助冰點下降劑、凍結(jié)延遲劑、冰層軟化劑通過輸液裝置由壓縮空氣進行霧化混合后噴入流化床造粒機的床層中，進行混合、造粒，干燥，得到顆粒直徑為 0. 5mm-2mm的蓄鹽式浙青路面專用除冰材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于瀝青路面的除冰材料及其制備方法。一種蓄鹽式瀝青路面專用除冰材料，其特征在于它由無機冰點下降主劑、有機輔助冰點下降劑、凍結(jié)延遲劑、冰層軟化劑和釋放穩(wěn)定劑組成，各組分所占質(zhì)量份數(shù)為無機冰點下降主劑20-40份，有機輔助冰點下降劑10-30份，凍結(jié)延遲劑5-25份，冰層軟化劑5-25份，釋放穩(wěn)定劑30-60份。該除冰材料的除冰效果明顯。
文檔編號C09K3/18GK102408872SQ20111027884
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者丁慶軍, 姜友生, 張厚記, 彭馨彥, 程久勝, 胡曙光, 趙明宇, 陳光新, 黃修林, 黃紹龍 申請人:武漢理工大學(xué)