【摘 要】
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浙江西部山区冬季空气湿度较大、凌晨温度低,水汽易凝结在路表形成薄冰或冰水混合物,降低路面摩擦力,出现时间上恰好与交通早高峰撞车,严重危害交通安全。传统被动除冰技术具有滞后性。主动除冰技术主要为盐化物沥青路面,适用于新建公路,对抑制和融化已建成路面上硬度大、存在时间短、出现频繁的路表薄冰具有较大的局限性。针对于此,论文将抑冰功能同路面雾封层相结合,制备具有主动抑冰功能的抑冰雾封层材料(De-icin
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浙江西部山区冬季空气湿度较大、凌晨温度低,水汽易凝结在路表形成薄冰或冰水混合物,降低路面摩擦力,出现时间上恰好与交通早高峰撞车,严重危害交通安全。传统被动除冰技术具有滞后性。主动除冰技术主要为盐化物沥青路面,适用于新建公路,对抑制和融化已建成路面上硬度大、存在时间短、出现频繁的路表薄冰具有较大的局限性。针对于此,论文将抑冰功能同路面雾封层相结合,制备具有主动抑冰功能的抑冰雾封层材料(De-icing Fog Seal Material,简称DSM)。冬季降温前预先喷洒到路面上,路表薄冰形成过程中持续释放盐分,抑制薄冰产生或减弱冰-路粘结力,方便后续机械清除,同时提高路面防滑抗渗,提高路面安全性能。融冰盐与乳化沥青直接接触会造成沥青乳液絮凝破乳。基于此,首先采用硅藻土、纳米二氧化硅、活性炭和纳米碳酸钙等多孔材料吸附高浓度盐溶液,制备储盐材料,以实现盐的暂存及与乳化沥青的隔离,并评价各种材料的吸附能力;优化吸附过程中的溶液p H、温度和时间因素,量化各种材料操作难易度,提出游离盐含量和吸附度等指标评价吸附材料的储盐稳定性,得出硅藻土-氯化钠型和硅藻土-乙酸钙型储盐材料的最优制备流程。第二阶段完成了DSM的制备及相容性评价,优选乳化剂并通过正交实验制备抗破乳能力强的沥青乳液,采用试拌实验设计DSM配比;考察振动和低温条件对DSM储存稳定性的影响;改进实验设备进一步提高评价精度。平衡DSM含盐量最大化和体系储存、振动、低温稳定性的关系,提高DSM体系相容性和缓释性。结果表明抑冰雾封层可以满足制备、运输、撒布过程中的稳定性要求。第三阶段首先针对DSM破乳速度慢的缺点,采用化学法改良,得到破乳时间缩短50%的DSM配比。评价了抑冰雾封层抑冰性能,其有效融冰质质量比为22.1%,最大释盐速率78.3g/(h·m~2),可应对温度骤降等情况;抑冰雾封层低温释放融冰盐抑制薄冰产生,具有一定的抑制路面结冰、增大薄冰路面摩擦系数的功能。探究抑冰雾封层试样在浸水、冻融循环和不同体积水浸泡情况下的释盐度、释盐速率;结合储盐材料融冰实验和DSM的储盐量、释盐速率等数据,换算成抑冰次数上下限值,结果表明抑制薄冰(0.5mm)出现次数26次,具有一定的耐用性;测定不同条件下抑冰雾封层BPN值和抗渗性能,硅藻土作为路面抗滑的补充,可提高雾封层强度,有效提升路面面层的抗滑能力,-8℃时,刷涂量为0.8g/cm~2的SPAN和JY抑冰雾封层在1mm厚水(冰)膜情况下较原沥青路面BPN值分别提高了58%、56%;抑冰雾封层能提高原沥青路面70%的抗渗性能,及时封闭沥青路面裂缝和空隙。抑冰雾封层给道路主动除冰提供了新的思路,应用潜力巨大。
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