一种微波除冰雪用沥青路面混合料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种微波除冰雪用沥青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性沥青4％～5.5％、粗集料33％～65％、细集料25％～55％、矿粉2％～5％、吸波粉末1％～5％；另外，本发明还公开了制备所述微波除冰雪用沥青路面混合料的方法，该方法为：一、将原料预热；二、将原料混合后搅拌，得到微波除冰雪用沥青路面混合料。本发明的沥青路面混合料铺筑于路面表层时，能够显著增强路面表层吸收微波的能力，微波穿透冰层能够使路面表层快速发热升温，通过热传导将能量传递给冰雪层，使冰雪层熔化为液态水，从而使冰层和路面剥离，然后再采用人工或机械的方式清除冰雪，极大地提高了微波除冰雪方法的工作效率。
【专利说明】一种微波除冰雪用沥青路面混合料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于路面功能材料【技术领域】，具体涉及一种微波除冰雪用浙青路面混合料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国北方地区及高海拔的山区普遍具有较长的冰雪期，有的甚至超过半年，积雪、 积冰对道路交通及机场飞机起降造成了严重的影响。目前，国内比较常用的除冰雪方法有 人工法、机械法和化学方法。然而这些方法均需要投入大量的人力物力，人工作业劳动强度 大，作业效果低，且易造成二次结冰。
[0003] 近年来，已经有学者开发研究了利用微波加热路面原理将路面和冰层分离，进而 采用人工、机械振捣等方法彻底清除冰雪的微波除冰雪方法。目前微波除冰雪方法的不足 之处在于：1.冰的介质损耗角正切tan δ很小，基本不吸收微波，而且路面材料吸收微波的 能力不足，除冰雪效率极低；2.除冰雪微波常用频率下的加热厚度为十几厘米，路面表层 的能量不足，造成能量浪费，制约了除冰雪效率。
[0004] 专利号为200910254549. 2和200910219359. 7的发明专利中公开了利用磁性粉和 磁性冶金矿渣或磁性砂、碳化硅砂等全部或部分取代传统浙青混合料中石灰质矿粉和粗集 料，从而获得具有微波吸收浙青混凝土路面材料的专利，其不足之处在于：1.不同磁性矿 粉的吸波特性不同，对不同频率微波的吸收能力差异很大，专利中未明确磁性矿粉的种类、 含量、微波频率等与所制备路面材料吸收微波能力的关系，过于笼统；2.磁性矿粉与粗集 料的置换比例过高，易造成所制备的微波吸收路面材料的路用性能发生较大变化，同时成 本过高。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种微波除冰 雪用浙青路面混合料及其制备方法。该浙青路面混合料铺筑于路面表层时，能够显著增强 路面表层吸收微波的能力，当使用微波除冰雪方法融化冰雪时，微波能够穿透冰层，使路面 表层快速发热升温，通过热传导将能量传递给冰雪层，使冰雪层熔化为液态水，从而使冰层 和路面剥离，然后再采用人工或机械的方式清除冰雪，极大地提高了微波除冰雪方法的工 作效率。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种微波除冰雪用浙青路面混 合料，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：改性浙青4%?5. 5%、粗集料33%? 65%、细集料25%?55%、矿粉2%?5%、吸波粉末1 %?5%，其中所述矿粉和所述吸波 粉末的质量百分数之和不大于7%，所述吸波粉末由质量比为1:1的氧化铝粉末和四氧化 三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBS改性浙青或SBR改性浙青，所述氧化铝粉末和四 氧化三铁粉末的粒度均为50nm?IOOnm。
[0007] 上述的一种微波除冰雪用浙青路面混合料，其特征在于，由以下质量百分比的原 料制成：改性浙青4. 5%?5. 5%、粗集料43. 5%?50%、细集料37. 5%?45%、矿粉2%? 4%、吸波粉末3%?5%。
[0008] 上述的一种微波除冰雪用浙青路面混合料，其特征在于，由以下质量百分比的原 料制成：改性浙青5 %、粗集料47 %、细集料41 %、矿粉2 %、吸波粉末5 %。
[0009] 进一步，本发明还提供了一种制备如上述微波除冰雪用浙青路面混合料的方法， 其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0010] 步骤一、将改性浙青预热至165°C?170°C,将矿粉和吸波粉末混合后预热至 185°C?195°C，将粗集料和细集料混合后预热至190°C?220°C ; toon] 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后 搅拌60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
[0012] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0013] 1、本发明的浙青路面混合料铺筑于路面表层时，能够显著增强路面表层吸收微波 的能力，当使用微波除冰雪方法融化冰雪时，微波能够穿透冰层，使路面表层快速发热升 温，通过热传导将能量传递给冰雪层，使冰雪层熔化为液态水，从而使冰层和路面剥离，然 后再采用人工或机械的方式清除冰雪，极大地提高了微波除冰雪方法的工作效率。
[0014] 2、本发明制备的浙青路面混合料中添加氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合粉 末作为吸波粉末，在制备浙青路面混合料时，首先将吸波粉末与适量矿粉混合，在引入吸波 功能的同时，充分发挥矿粉的活性作用，由于在进一步将各原料混合时，矿粉和改性浙青混 合后能够形成浙青胶浆，提高浙青路面混合料的强度和稳定性，因此本发明的浙青路面混 合料能够在保证路用性能的情况下，显著提高其吸收微波的能力，将该浙青路面混合料经 摊铺工艺摊铺在路面作为上面层，在采用微波除冰雪的方法过程中，选择频率为IGHz? IOGHz的微波对路面进行加热时的吸收效率最佳。
[0015] 3、本发明的浙青路面混合料制备工艺简单，成本相对低廉，且具有较广的适用性， 对地域限制少，适合规模化推广使用，与微波除冰雪设备结合使用，能够快速剥离路面冰 层，显著提高冬季除冰雪效率。
[0016] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【具体实施方式】
[0017] 本发明实施例中粗集料、细集料、矿粉、SBS改性浙青和SBR改性浙青均满足《公路 浙青路面设计规范》（JTG D50-2006)和《公路浙青路面施工技术规范》（JTG F40-2004)的 相关技术要求，所述粗集料为粒径不小于4. 75mm的集料，所述细集料为粒径小于4. 75mm的 集料。
[0018] 实施例1
[0019] 本实施例微波除冰雪用浙青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性浙 青5 %、粗集料47 %、细集料41 %、矿粉2 %、吸波粉末5 %，所述吸波粉末由质量比为1:1的 氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBS改性浙青，所述氧化铝粉 末的粒度为80nm，四氧化三铁粉末的粒度为50nm，本实施例吸收微波的浙青路面混合料的 级配类型为AC-13。
[0020] 本实施例制备微波除冰雪用浙青路面混合料的方法包括以下步骤：
[0021] 步骤一、将改性浙青预热至165°c，将矿粉和吸波粉末混合后预热至190°C，将粗 集料和细集料混合后预热至200°C ;
[0022] 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后 搅拌60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
[0023] 对比例1
[0024] 本对比例微波除冰雪用浙青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性浙 青5%、粗集料47%、细集料43%、矿粉5% ;所述改性浙青为SBS改性浙青，本对比例浙青 路面混合料的级配类型为AC-13。
[0025] 本对比例制备的浙青路面混合料的方法与实施例1相同，其不同之处在于：步骤 一中不添加吸波粉末。
[0026] 实施例2
[0027] 本实施例微波除冰雪用浙青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性浙 青5. 5 %、粗集料50 %、细集料37. 5 %、矿粉2 %、吸波粉末5 %，所述吸波粉末由质量比为 1:1的氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBS改性浙青，所述氧化 铝粉末的粒度为50nm，四氧化三铁粉末的粒度为lOOnm，本实施例吸收微波的浙青路面混 合料的级配类型为AC-13。
[0028] 本实施例制备微波除冰雪用浙青路面混合料的方法包括以下步骤：
[0029] 步骤一、将改性浙青预热至170°C，将矿粉和吸波粉末混合后预热至185°C，将粗 集料和细集料混合后预热至190°C ;
[0030] 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后 搅拌60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
[0031] 实施例3
[0032] 本实施例微波除冰雪用浙青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性浙 青4. 5 %、粗集料43. 5 %、细集料45 %、矿粉4 %、吸波粉末3 %，所述吸波粉末由质量比为 1:1的氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBS改性浙青，所述氧化 铝粉末的粒度为lOOnm，四氧化三铁粉末的粒度为80nm，本实施例吸收微波的浙青路面混 合料的级配类型为AC-13。
[0033] 本实施例制备微波除冰雪用浙青路面混合料的方法包括以下步骤：
[0034] 步骤一、将改性浙青预热至168°C，将矿粉和吸波粉末混合后预热至195°C，将粗 集料和细集料混合后预热至220°C ;
[0035] 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后 搅拌60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
[0036] 实施例4
[0037] 本实施例微波除冰雪用浙青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性浙 青5 %、粗集料33 %、细集料55 %、矿粉3 %、吸波粉末4 %，所述吸波粉末由质量比为1:1的 氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBR改性浙青，所述氧化铝粉 末的粒度为60nm，四氧化三铁粉末的粒度为80nm，本实施例吸收微波的浙青路面混合料的 级配类型为AC-16。
[0038] 本实施例制备微波除冰雪用浙青路面混合料的方法包括以下步骤：
[0039] 步骤一、将改性浙青预热至165°C，将矿粉和吸波粉末混合后预热至190°C，将粗 集料和细集料混合后预热至200°C ;
[0040] 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后 搅拌60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
[0041] 实施例5
[0042] 本实施例微波除冰雪用浙青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性浙 青4 %、粗集料65 %、细集料25 %、矿粉5 %、吸波粉末1 %，所述吸波粉末由质量比为1:1的 氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBR改性浙青，所述氧化铝粉 末的粒度为75nm，四氧化三铁粉末的粒度为60nm，本实施例吸收微波的浙青路面混合料的 级配类型为AC-16。
[0043] 本实施例制备微波除冰雪用浙青路面混合料的方法包括以下步骤：
[0044] 步骤一、将改性浙青预热至170°C，将矿粉和吸波粉末混合后预热至190°C，将粗 集料和细集料混合后预热至2KTC ;
[0045] 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后 搅拌60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
[0046] 实施例6
[0047] 本实施例微波除冰雪用浙青路面混合料，由以下质量百分比的原料制成：改性浙 青4. 5 %、粗集料49 %、细集料40 %、矿粉3. 5 %、吸波粉末3 %，所述吸波粉末由质量比为 1:1的氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBR改性浙青，所述氧化 铝粉末的粒度为80nm，四氧化三铁粉末的粒度为75nm，本实施例吸收微波的浙青路面混合 料的级配类型为AC-16。
[0048] 本实施例制备微波除冰雪用浙青路面混合料的方法包括以下步骤：
[0049] 步骤一、将改性浙青预热至165°C，将矿粉和吸波粉末混合后预热至185°C，将粗 集料和细集料混合后预热至200°C ;
[0050] 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后 搅拌60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
[0051] 按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》（JTG E20-2011)，分别利用实施例 1?6的微波除冰雪用浙青路面混合料和对比例1?2的浙青路面混合料制备车辙板试件。
[0052] 在微波频率为2. 45GHz，发射功率为800W，波导口距离为250mm，室温为29. 1°C的 条件下，利用行波对各车辙板试件均加热60s，分别测量各车辙板试件的表面温度升高值， 每个车辙板试件均测试4次取平均升高值，试验结果如表1所述。
[0053] 表1各车辙板试件的微波加热测试结果
[0054]
【权利要求】
1. 一种微波除冰雪用浙青路面混合料，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成： 改性浙青4%?5. 5 %、粗集料33 %?65 %、细集料25 %?55 %、矿粉2 %?5 %、吸波粉末 1 %?5 %，其中所述矿粉和所述吸波粉末的质量百分数之和不大于7 %，所述吸波粉末由 质量比为1:1的氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的混合而成；所述改性浙青为SBS改性浙青 或SBR改性浙青，所述氧化铝粉末和四氧化三铁粉末的粒度均为50nm?lOOnm。
2. 按照权利要求1所述的一种微波除冰雪用浙青路面混合料，其特征在于，由以下质 量百分比的原料制成：改性浙青4. 5 %?5. 5%、粗集料43. 5 %?50 %、细集料37. 5%? 45%、矿粉2%?4%、吸波粉末3%?5%。
3. 按照权利要求2所述的一种微波除冰雪用浙青路面混合料，其特征在于，由以下质 量百分比的原料制成：改性浙青5 %、粗集料47 %、细集料41 %、矿粉2 %、吸波粉末5 %。
4. 一种制备如权利要求1、2或3所述微波除冰雪用浙青路面混合料的方法，其特征在 于，该方法包括以下步骤： 步骤一、将改性浙青预热至165°C?170°C，将矿粉和吸波粉末混合后预热至185°C? 195°C，将粗集料和细集料混合后预热至190°C?220°C ; 步骤二、将步骤一中预热后的矿粉、吸波粉末、改性浙青、粗集料和细集料混合后搅拌 60s，得到微波除冰雪用浙青路面混合料。
【文档编号】C04B22/06GK104402314SQ201410583600
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】王选仓, 魏桥, 周平, 蔡良才, 原驰, 冯国通, 李理, 王鸿遥, 袁伦, 代明东, 唐姚宏, 周建娇, 黄蕾 申请人:长安大学