專利名稱：抑制道路結(jié)冰的粉料、涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制道路結(jié)冰的粉料、涂料及其制備方法，屬于融雪劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國幅員遼闊，很多地區(qū)冬季溫度很低，且持續(xù)時(shí)間很長。冬季很容易有雨雪天氣，由于氣溫低，降雨或降雪會(huì)使路面能見度低，降雨、雪后的路面還會(huì)產(chǎn)生還極易積雪和結(jié)冰，這樣嚴(yán)重影響車輛行駛，增加能源消耗，更嚴(yán)重的時(shí)，降雨、雪天氣極易發(fā)生交通事故，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。為了保證雨、雪天氣道路的正常通行，避免交通事故的發(fā)生，必須對(duì)路面上的積雪及形成的凍雪、凍雨進(jìn)行及時(shí)的清除。現(xiàn)今，國內(nèi)外普遍采用的除雪方式為機(jī)械除雪和化學(xué)融雪，因機(jī)械除雪速度慢，且除雪困難、易損壞路面，所以在冰雪量大的地區(qū)一般采用化學(xué)融雪進(jìn)行除雪。現(xiàn)今國內(nèi)外普遍采用的融雪劑主要為兩大類，一類是以醋酸鉀為主要成分的有機(jī)融雪劑，另一類則是以“氯鹽”為主要成分的無機(jī)融雪劑，如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等，通稱作“化冰鹽”。醋酸鉀類融雪劑效果好、腐蝕性小，但是價(jià)格昂貴，在公路上使用成本太高，一般不用，氯鹽類融雪劑價(jià)格便宜、融雪效果好，是普遍采用的融雪劑。但是該氯鹽類融雪劑存在很大的危害，例如1、在北方很多公路的路面鋪裝出現(xiàn)浙青面層脫落、坑糟、 擁包、逐漸導(dǎo)致路面鋪裝大面積破損，這一現(xiàn)象已成為寒冷地區(qū)公路特別是高速公路的質(zhì)量通病。經(jīng)調(diào)查分析，除雪劑的大量使用是造成路面大面積破損的主要原因。2、融雪劑對(duì)道路周圍環(huán)境的破壞也非常嚴(yán)重，隨著融雪劑的使用，大量的行道樹及灌木相繼死亡，經(jīng)調(diào)查研究，數(shù)目死亡的主要原因是大量使用融雪劑使植株發(fā)生了嚴(yán)重鹽害所致。3、除上述兩點(diǎn)以外，融雪劑對(duì)城市污水、排水管道的腐蝕、車輛的腐蝕都造成了不必要的損失。上述融雪劑是在雪停后在路面上進(jìn)行散撒的，然后與鏟車、拖拉機(jī)等配合進(jìn)行配合除雪。這種除雪方式為被動(dòng)的除雪方式，它不但浪費(fèi)人力物力、耽誤車輛通行、除雪效果差，而且沾染融雪劑的道路、車輛、植物、土地等都會(huì)造成不同程度的損壞。目前，國外一些國家已經(jīng)開始采用防凍養(yǎng)護(hù)技術(shù)保證冬季道路通暢，這種技術(shù)與被動(dòng)除雪技術(shù)不同，它是根據(jù)天氣預(yù)報(bào)在路面提前散步化學(xué)溶劑，防止冰雪凍結(jié)。這種方法能夠有效的防止雪與地面的粘結(jié)，還能節(jié)省大量的費(fèi)用，因此，該主動(dòng)防凍養(yǎng)護(hù)技術(shù)及用于其所用的除雪劑將會(huì)是未來冬季道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)的重要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有冬季道路養(yǎng)護(hù)及融雪劑技術(shù)存在的不足，提供了一種抑制道路結(jié)冰的粉料，該抑制道路結(jié)冰的粉料為固態(tài)組合物，其可直接摻加在新建道路的混料中，起到抑制結(jié)冰的效果。本發(fā)明還提供了一種抑制道路結(jié)冰的涂料，該涂料為液態(tài)組合物，其可在雪前噴灑在道路上，抑制積雪，防止雨、雪凍結(jié)，縮短凍結(jié)時(shí)間，確保交通安全。
3
本發(fā)明還公開了本抑制道路結(jié)冰涂料和粉料的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。其具體技術(shù)方案如下
一種抑制道路結(jié)冰的粉料，其特征是包括下列重量百分比的原料氯化鈉20-30%，氯化鈣1. 5-3. 8%，火山灰61. 2-77%，氧化硅0. 3-2. 0%，碳酸鈣1. 2-3. 0%，各原料之和為100%。該粉料的制備方法為按配比稱取粉料各原料，混合均勻后加入水，在80-120°C 下處理30-50min，然后離心烘干、磨成細(xì)粉，得粉料。上述制備方法中，水的加入量為粉料的35_45wt%。上述制備方法中，所得粉料的細(xì)度為60-150um，比重為2. 25-2. 35。在粉料中，氯化鈉和氯化鈣起到抑制結(jié)冰的作用，火山灰為多孔材料，可以吸附氯化鈉和氯化鈣，起到載體的作用，為了滿足粉料的比重與石粉的相當(dāng)，使粉料可以代替部分石粉，因此，在粉料中還含有氧化硅和碳酸鈣，這兩者起到填充劑的作用，通過他們含量的調(diào)解使粉料比重與石粉相近。在制備時(shí)，先用水將所有原料溶解，使其中的氯化鈉和氯化鈣變?yōu)樗芤?，然后再高溫蒸發(fā)水分，使氯化物顆粒全部附著與火山灰的孔中，在使用時(shí)能夠緩慢釋放出鹽，起到抑制結(jié)冰的作用。本發(fā)明粉料為固體小顆粒狀態(tài)，可以在新建路面時(shí)直接加入浙青混料(浙青、砂、 石粉)中，這樣新鋪設(shè)的道路具有抑制結(jié)冰的作用，一般粉料的加入量為浙青混料(浙青、 砂、石粉)質(zhì)量的10wt%左右，適用于山東、江蘇等冬季氣溫在-5 _15°C的地區(qū)，加入后路面一直結(jié)冰時(shí)間可持續(xù)起效4-6年。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)將粉料的比重調(diào)節(jié)到與石粉相近，因此粉料可以代替浙青混料中的石粉。上述粉料壽命長，在山東、江蘇等冬天溫度不會(huì)很低的地區(qū)使用，當(dāng)雨雪天氣時(shí)， 水會(huì)滲入地下，從而使氯鹽從路表面析出，達(dá)到抑制結(jié)冰的效果。但是，粉料僅能用于新建道路鋪設(shè)過程中，對(duì)于已建的道路就不適用。因此，為了能夠使舊道路也能良好的抗結(jié)冰， 本發(fā)明又進(jìn)一步的提供了一種抑制道路結(jié)冰的涂料，本涂料是針對(duì)雪前防凍養(yǎng)護(hù)技術(shù)而研發(fā)的，在雨雪天氣前進(jìn)行噴灑，可以防止冬季道路因降霜、降雪引起的凍結(jié)，防止融雪冰水的再次凍結(jié)，加快雪的融化，增強(qiáng)冰雪可剝離性，比傳統(tǒng)的被動(dòng)除雪技術(shù)節(jié)省大量費(fèi)用。一種抑制道路結(jié)冰的涂料，其特征是包括以下重量百分比的原料抑制道路結(jié)冰的粉料 10-50%,膠黏劑 1. 2-6. 0%,水 44-88. 8%。本發(fā)明所用膠黏劑的作用是使粉料與道路有效粘結(jié)，在使用時(shí)采用的是水溶性的膠黏劑，其可溶于水，使粉料中的融雪材料析出達(dá)到抑制結(jié)冰的效果。如果是非水溶性的， 例如水乳型的或者溶劑型的膠黏劑，其水溶性不好，在將抑凍劑撒于路面上時(shí)水融性差，粉料中的融雪材料不會(huì)析出，達(dá)不到抑制結(jié)冰的目的。上述涂料的制備方法，其特征是包括以下步驟
(1)按配比稱取粉料各原料，混合均勻后加入水，在80-120°C下處理30-100min，然后離心烘干、磨成細(xì)粉，得粉料；
(2)按配比將膠黏劑與水混合，形成溶液，將步驟(1)所得的粉料加入溶液中，混合均勻即得抑制道路結(jié)冰涂料。上述步驟(1)中，水的加入量為粉料的35_45wt%，粉料的細(xì)度為60_150um，比重為 2·25 2·35ο
本發(fā)明的抑制道路結(jié)冰的涂料為液體狀態(tài)，由固體粉料、膠黏劑和水混合而成。粉料是抑制結(jié)冰的主要原料，膠黏劑是粉料與路面有效粘結(jié)的輔料，將涂料噴灑在路面干燥后會(huì)形成一種薄膜，從而起到抑制結(jié)冰的作用。從含量中可以看出，本發(fā)明氯鹽所占的比例很小，可以有效的減小對(duì)環(huán)境、車輛、橋梁等的損害，粉體中加入火山灰、氧化硅和碳酸鈣， 并以火山灰為主要載體，火山灰營養(yǎng)豐富，能夠讓周圍的土地變肥沃，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成危害。本發(fā)明抑制道路結(jié)冰的涂料在雪前使用，降雪前，將本發(fā)明產(chǎn)品直接噴涂到浙青道路表面，根據(jù)環(huán)境溫度高低，一般液體的鋪設(shè)厚度在l_3mm之間，環(huán)境溫度越低厚度越大，自然干燥后即可。本產(chǎn)品在干燥前為液體，可以修復(fù)道路的裂縫，自然干燥后的涂料形成一層無色薄膜，附著與浙青道路上，具有一定的修復(fù)路面的功能。本涂料所用原料簡(jiǎn)單易得，成本低，效果好，在雨雪前鋪裝上抑制結(jié)冰涂料后，它會(huì)在雨雪天氣自動(dòng)析出融冰材料抑制積雪、抑制雨雪凍結(jié)及融雪冰水的再次凍結(jié)，達(dá)到抑制結(jié)冰的目的。此外，該涂料附著在路面上，增強(qiáng)了冰雪與路面的可剝離性，提高了除雪效率，減小了除雪對(duì)路面的損害。在冰、雪除凈、路面干燥后，涂料又形成一層無色薄膜，保護(hù)路面。本產(chǎn)品不僅可以修復(fù)路面，還可以減少冰雪對(duì)路面的粘連，抑制積雪，縮短凍結(jié)時(shí)間，提高除雪作業(yè)效率，確保交通安全，維護(hù)路面環(huán)境。其抗凍結(jié)溫度為-5 -15°C，可持續(xù)效果120天左右，在經(jīng)常降雪期間使用非常合算，一次鋪裝后可持續(xù)120天，在有效期間內(nèi)不必再另行噴灑，即節(jié)約了人力物力又節(jié)約了成本，消減了冬季路面管理費(fèi)用，對(duì)防凍除雪技術(shù)的推廣具有重大的意義。本發(fā)明粉料和涂料均有很好的抑制道路結(jié)冰的效果，其中，粉料主要是用于新建道路中，而涂料可以用于已經(jīng)修好的舊道路上。這兩種產(chǎn)品中含有的氯鹽含量比現(xiàn)有融雪劑低，因此其對(duì)環(huán)境和車輛的損害相對(duì)而言小一些，另外，氯鹽在沒有水的情況下是固定在火山灰的多孔中的，附著力好，不會(huì)滲出，只有在路面下雨或下雪后才會(huì)析出，這樣可以在初期就防止雨雪凍結(jié)，減少冰雪對(duì)路面的粘連，比在雪后噴撒的融雪劑效果更直接。本發(fā)明制備方法易于操作，使氯鹽能夠很好的附著在火山灰中，起到更好的作用。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該明白的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。如無特別說明，下述百分含量均為重量百分含量。本發(fā)明所用的原料在市場(chǎng)中均能買到，其中，實(shí)施例中所用的水溶性膠黏劑為801 膠粉、107膠、EVA膠粉或聚醋酸乙烯乳液，但并不表示本發(fā)明水溶性膠黏劑僅限于此。實(shí)施例1
按百分比氯化鈉20%，氯化鈣1. 5%，火山灰77%，氧化硅0. 3%，碳酸鈣1. 2%稱取粉料原料，將他們混合均勻后加入水(水加入量為粉料的35-45wt%)，在80-120°C下處理 30-100min，然后離心烘干、磨成60-150微米的細(xì)粉，得粉料，比重為2. 25-2. 35。實(shí)施例2
按百分比氯化鈉30%，氯化鈣3. 8%，火山灰61. 2%，氧化硅2%，碳酸鈣3%稱取粉料原料，按照實(shí)施例1的方法制成粉料。實(shí)施例3
按百分比氯化鈉25%，氯化鈣3%，火山灰68. 5%，氧化硅1. 5%，碳酸鈣21稱取粉料原料， 按照實(shí)施例1的方法制成粉料。實(shí)施例4
按百分比氯化鈉22%，氯化鈣2%，火山灰72. 5%，氧化硅1%，碳酸鈣2. 5%稱取粉料原料， 按照實(shí)施例1的方法制成粉料。實(shí)施例5
按百分比氯化鈉28%，氯化鈣3. 5%，火山灰64. 4%，氧化硅1. 3%，碳酸鈣2. 8%稱取粉料原料，按照實(shí)施例1的方法制成粉料。實(shí)施例6
采用以下原料配制本發(fā)明抑制道路結(jié)冰涂料實(shí)施例1的粉料35%，801膠粉1. 2%，水 63. 8%，按配比將膠黏劑與水混合，形成溶液，將粉料加入溶液中，混合均勻即得。實(shí)施例7
采用以下原料配制本發(fā)明抑制道路結(jié)冰涂料實(shí)施例2的粉料20%，107膠3. 4%，水 76. 6%，按配比將膠黏劑與水混合，形成溶液，將粉料加入溶液中，混合均勻即得。實(shí)施例8
采用以下原料配制本發(fā)明抑制道路結(jié)冰涂料實(shí)施例3的粉料27. 5%，EVA膠粉2. 5%， 水70%，按配比將膠黏劑與水混合，形成溶液，將粉料加入溶液中，混合均勻即得。實(shí)施例9
采用以下原料配制本發(fā)明抑制道路結(jié)冰涂料實(shí)施例4的粉料33%，聚醋酸乙烯乳液 3%，水64%，按配比將膠黏劑與水混合，形成溶液，將粉料加入溶液中，混合均勻即得。實(shí)施例10
采用以下原料配制本發(fā)明抑制道路結(jié)冰涂料實(shí)施例5的粉料25%，801膠粉洲，水 73%，按配比將膠黏劑與水混合，形成溶液，將粉料加入溶液中，混合均勻即得。本發(fā)明抑制道路結(jié)冰材料性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)如下 1、鹽分析出測(cè)定
(1 )、采用新建道路原料標(biāo)準(zhǔn)模擬一塊新建路面，面積5mX 5m，浙青混料按照現(xiàn)有配比， 在混料中加入10%的固體粉料。路面鋪設(shè)好后，在其上滴加硝酸銀水溶液，路面出現(xiàn)氯化銀白色沉淀，由此可以確認(rèn)鋪裝好的路面上有鹽分析出。(2)、在舊道路上選取5mX5m的路面鋪設(shè)本發(fā)明涂料，厚度為1mm，涂料干燥后形成一層透明薄膜，在其上滴加硝酸銀水溶液，路面出現(xiàn)氯化銀白色沉淀，由此可以確認(rèn)鋪裝好的路面上有鹽分析出。2、鹽分溶出量的測(cè)定
(1)在上述方法1中摻有粉料的新建路面及鋪有涂料的舊路面上分別設(shè)置φ 150mm的圓筒，與路面接觸部密封后倒入200cc蒸餾水。(2)經(jīng)過兩小時(shí)后采用鹽分量測(cè)定儀測(cè)得摻有粉料的路面析出的鹽的濃度為 23. 1%、鋪有涂料的路面析出的鹽的濃度為23. 4%，根據(jù)鹽的冰點(diǎn)值可以推測(cè)出這兩種路面的結(jié)冰溫度均在_15°C左右，因此可以判斷本涂料的抗結(jié)冰效果能夠滿足要求。將液3、使用海綿的冰附著評(píng)價(jià)
在方法1設(shè)有抑制結(jié)冰材料的新道路和舊道路表面分別放上吸有水的海綿，在_15°C 下將其冰附著固定，同時(shí)設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)，然后利用人力進(jìn)行剝離，通過剝離的難以程度評(píng)價(jià)定性抗凍結(jié)效果。
料抗凍結(jié)效果
糧料添加量海綿的冰Pfl.著度■'·:.:Owt* I 不會(huì)剝離粉料 -3wt% I .難以剝離5wt% J 稍徹難以剝離10wt% I 容易剩離涂料抗凍結(jié)效果涂料添加厚瘦(mm) 海IS的冰Pf :度 J I .I職0 不會(huì)剝離 II m|0.5 雄以剝離 I1,5 +稍徵難以■離3 容易剝離 I 4、腐蝕性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)
A.采用以下方法評(píng)價(jià)本發(fā)明產(chǎn)品的腐蝕性，步驟為
(1)取已融化的雪水約IOOmL,分別加入Ig本發(fā)明粉料、低碳混合羧酸鎂(MR)和氯化鈉，以雪水為空白樣作對(duì)照，溶液暴露于空氣中；
(2)往配制溶液中各置入一個(gè)鐵釘，用細(xì)線使其懸浮溶液中；
(3)定期觀察腐蝕情況，記錄，比較，結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種抑制道路結(jié)冰的粉料，其特征是包括下列重量百分比的原料氯化鈉20-30%， 氯化鈣1. 5-3. 8%，火山灰61. 2-77%，氧化硅0. 3-2. 0%，碳酸鈣1. 2-3. 0%，各原料之和為100% ο
2.—種權(quán)利要求1所述的抑制道路結(jié)冰的粉料的制備方法，其特征是按配比稱取粉料各原料，混合均勻后加入水，在80-120°C下處理30-50min，然后離心烘干、磨成細(xì)粉，得粉料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是水的加入量為粉料的35-45wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所得粉料的細(xì)度為60-150um，比重為 2·25 2·35ο
5.一種抑制道路結(jié)冰涂料，其特征是包括以下重量百分比的原料權(quán)利要求1所述的抑制道路結(jié)冰的粉料10-50 膠黏劑1. 2-6. 0%,水44-88. 8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抑制道路結(jié)冰涂料，其特征是所述膠黏劑為水溶性膠黏劑。
7.—種權(quán)利要求5所述的抑制道路結(jié)冰涂料的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)按配比稱取粉料各原料，混合均勻后加入水，在80-120°C下處理30-100min，然后離心烘干、磨成細(xì)粉，得粉料；(2)按配比將膠黏劑與水混合，形成溶液，將步驟(1)所得的粉料加入溶液中，混合均勻即得抑制道路結(jié)冰涂料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是步驟(1)中，水的加入量為粉料的 35-45wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是步驟(1)中，粉料的細(xì)度為60-150um， 比重為 2. 25-2. 35。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抑制道路結(jié)冰的粉料，包括下列重量百分比的原料氯化鈉20-30%，氯化鈣1.5-3.8%，火山灰61.2-77%，氧化硅0.3-2.0%，碳酸鈣1.2-3.0%，各原料之和為100%。本發(fā)明還公開了含有該粉料的涂料以及他們的制備方法，該粉料和涂料均有很好的抑制道路結(jié)冰的效果，其中，粉料主要是用于新建道路中，而涂料可以用于已經(jīng)修好的舊道路上。這兩種產(chǎn)品中含有的氯鹽含量比現(xiàn)有融雪劑低，因此其對(duì)環(huán)境和車輛的損害相對(duì)而言小一些。本發(fā)明制備方法易于操作，使氯鹽能夠很好的附著在火山灰中，起到更好的作用。
文檔編號(hào)C09D5/00GK102408873SQ201110354768
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者亓偉, 王茜 申請(qǐng)人:亓偉, 王茜