一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，采用加速加载磨耗仪对准备好的试件表面进行不同程度的磨耗；然后根据表面涂层材料除冰雪的原理，即其憎水性能，分析经过磨耗之后试件表面与水的接触角大小，以此评价不同工况下路表面涂层材料的除冰雪效果；接触角越大则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越好，反之则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越差。本发明具有操作简单、测试速度快等优势。
【专利说明】一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，属于交通工程技术。
【背景技术】
[0002]浙青路面抗滑性能是保证车辆安全行驶的关键因素之一。但近年来世界范围内极端气候出现的概率大为增大，我国冬季路面积雪结冰现象较为常见。资料显示，干燥、积雪、结冰浙青路面的附着系数分别约为0.6,0.2,0.15。显然，冰雪路面将严重影响车辆的行驶安全性,交通事故率较高。
[0003]对处理路面积雪结冰的问题，多年来，各国道路交通部门做了大量的研究工作，探索出许多清除道路积雪结冰的方法。这些方法可分为:路面外部除冰雪技术、路面内部除冰雪技术。其中路面外部除冰雪技术可通过在浙青面层涂覆憎水性的涂层材料实现。当冬季道路表面结冰时，该涂层可明显降低冰层与路面间的粘结力，在车辆碾压下路面结冰层能自动从路面脱落。采用机械或人工铲除方法也可高效、方便的处理路面结冰层。但如何评价表面涂层材料在道路上不同使用工况的除冰雪效果一直困扰着研究工作者、使用者。目前，评价表面涂层材料除冰雪效果的方法是铺筑试验段实测除冰雪效果，该方法虽能很好的评价其除冰雪耐久性问题，但其受到诸多因素的限制，且需消耗大量的时间、人力、物力等。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，以解决目前采用铺筑实验路的方法，该方法耗时、耗力且天气、原材料等条件受限等技术问题。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，结合了加速加载磨耗实验和接触角分析实验，首先采用加速加载磨耗仪对准备好的试件表面进行不同程度的磨耗，以此模拟实际道路上的磨耗情况；然后根据表面涂层材料除冰雪的原理，即其憎水性能，分析经过磨耗之后试件表面与水的接触角大小，以此评价不同工况下路表面涂层材料的除冰雪效果；接触角越大则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越好，反之则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越差；接触角大于90°时都表明试件表面仍然具有一定的除冰雪能力；具体包括如下步骤:
[0007](I)试件制备:制备浙青混合料的试件，然后在试件的上表面涂覆一定量的除冰雪表面涂层材料；
[0008](2)加速度加载磨耗实验:将步骤(I)得到的涂覆有表面涂层材料的试件在加速加载磨耗仪(浙青混合料用的车辙仪)上进行不同程度的磨耗；
[0009](3)憎水性实验:将步骤(2)得到的不同工况试件切割成光学视频接触角仪可以测试的薄片，测试其磨耗表面的接触角，将接触角作为评价表面涂层材料除冰雪性能的指标，接触角越大则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越好，反之则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越差。
[0010]优选的，所述步骤(I)中，试件通过车辙成型机成型，试件的尺寸为长*宽*高=300*50*50,单位 mm。
[0011]优选的，所述步骤(I)中，试件表面的除冰雪表面涂层材料分为3?7 (3?5)次均勻涂覆，每次涂覆间隔5?60min (10?60min),以使得试件表面的表面涂层材料更加均匀；根据表面涂层材料的不同除冰雪性能及路表面抗滑性能要求，共在试件上表面涂覆
0.3?lkg/m2的表面涂层材料。
[0012]优选的，所述步骤(3)中，切割出的爆棚的尺寸为长*宽*高=50*50*10，单位mm，以便于能在接触角分析仪上进行测试。
[0013]有益效果:本发明提供的涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，操作简单，不受外界环境的影响，省时又省力，且能较好的反映道路除冰雪表面涂层的耐久性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为采用本发明方法测得的不同工况的试件表面与水的接触角，其中I (a)为未经磨耗工况测得的接触角，I (b)为磨耗0.5h工况测得的接触角，I (C)为磨耗Ih工况测得的接触角；
[0015]图2为不同磨耗程度试件上表面结冰后(试件磨耗面与冰块的界面)的剪切强度示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0017]具体实施例1
[0018]一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，包括以下步骤:
[0019]步骤(I):试件制备
[0020]首先，制备浙青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)的试件1，试件尺寸为300mm*50mm*50mm (长*宽*高)；然后在其上表面涂覆一定量的除冰雪表面涂层材料，分3次涂覆，每次间隔30分钟，共在试件上表面涂覆0.75kg/m2的除冰雪表面涂层材料；
[0021]步骤(2):加速加载磨耗实验
[0022]将步骤(I)得到的涂有除冰雪表面涂层材料的试件上表面不在加速加载磨耗仪(浙青混合料车辙仪)上进行磨耗，以此模拟刚涂覆除冰雪表面涂层材料的道路路表情况；
[0023]步骤(3):接触角分析实验
[0024]将步骤(2)的试件I切割成接触角分析仪所需的试件2，试件尺寸为50mm*50*10mm(长*宽*高)；然后在接触角分析仪上测试试件磨耗面的接触角大小，采用纯净水与试件2表面的接触角大小来评价道路除冰雪表面涂层材料的除冰雪效果及其耐久性；测试结果显示纯净水在试件2表面的接触角为136.7°C，说明试件表面具有很好的憎水性，即冰雪与试件表面粘结力很低的效果。
[0025]具体实施例2
[0026]一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，包括以下步骤:
[0027]步骤(I):试件制备[0028]首先，制备浙青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)的试件1，试件尺寸为300mm*50mm*50mm (长*宽*高)；然后在其上表面涂覆一定量的除冰雪表面涂层材料，分3次涂覆，每次间隔30分钟，共在试件上表面涂覆0.75kg/m2的除冰雪表面涂层材料；
[0029]步骤(2):加速加载磨耗实验
[0030]将步骤(I)得到的涂有除冰雪表面涂层材料的试件上表面，在加速加载磨耗仪(浙青混合料车辙仪)上进行2520次磨耗，以此模拟路面上经受汽车主动轮磨耗的情况；
[0031]步骤(3):接触角分析实验
[0032]将步骤(2)磨耗完成的试件I切割成接触角分析仪所需的试件2，试件尺寸为50mm*50*10mm (长*宽*高)；然后在接触角分析仪上测试试件磨耗面的接触角大小，采用纯净水与试件2表面的接触角大小来评价道路除冰雪表面涂层材料的除冰雪效果及其耐久性；测试结果显示纯净水在试件2表面的接触角为104.3°C，说明经过0.5小时磨耗的试件，其表面与冰雪的粘结力很低，但该粘结力高于未经磨耗的试件。
[0033]具体实施例3
[0034]一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，包括以下步骤:
[0035]步骤(I):试件制备
[0036]首先，制备浙青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)的试件1，试件尺寸为300mm*50mm*50mm (长*宽*高)；然后在其上表面涂覆一定量的除冰雪表面涂层材料，分3次涂覆，每次间隔30分钟，共在试件上表面涂覆0.75kg/m2的除冰雪表面涂层材料；
[0037]步骤(2):加速加载磨耗实验
[0038]将步骤(I)得到的涂有除冰雪表面涂层材料的试件上表面，在加速加载磨耗仪(浙青混合料车辙仪)上进行5040次磨耗，以此模拟路面上经受汽车主动轮磨耗的情况；
[0039]步骤(3):接触角分析实验
[0040]将步骤(2)磨耗完成的试件I切割成接触角分析仪所需的试件2，试件尺寸为50mm*50*10mm (长*宽*高)；然后在接触角分析仪上测试试件磨耗面的接触角大小，采用纯净水与试件2表面的接触角大小来评价道路除冰雪表面涂层材料的除冰雪效果及其耐久性；测试结果显示纯净水在试件2表面的接触角为97.1°C，说明经过1.0小时磨耗的试件，其表面与冰雪的粘结力仍较低，雨雪在有该憎水剂涂层的路面较容易清除。
[0041]具体实施例4
[0042]一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，包括以下步骤:
[0043]步骤(I):试件制备
[0044]首先，制备浙青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)的试件1，试件尺寸为300mm*50mm*50mm (长*宽*高)；然后在其上表面涂覆一定量的除冰雪表面涂层材料，分4次涂覆，每次间隔20分钟，共在试件上表面涂覆0.50kg/m2的除冰雪表面涂层材料；
[0045]步骤(2):加速加载磨耗实验
[0046]将步骤(I)得到的涂有除冰雪表面涂层材料的试件上表面，在加速加载磨耗仪(浙青混合料车辙仪)上进行5040次磨耗，以此模拟路面上经受汽车主动轮磨耗的情况；
[0047]步骤(3):接触角分析实验
[0048]将步骤(2)磨耗完成的试件I切割成接触角分析仪所需的试件2，试件尺寸为60mm*40*20mm (长*宽*高)；然后在接触角分析仪上测试试件磨耗面的接触角大小,采用纯净水与试件2表面的接触角大小来评价道路除冰雪表面涂层材料的除冰雪效果及其耐久性；测试结果显示纯净水在试件2表面的接触角为86.5°C，说明经过1.0小时磨耗的试件，其与冰雪的粘结力仍较低，雨雪在有该憎水剂涂层的路面较容易清除。
[0049]具体实施例5
[0050]一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，包括以下步骤:
[0051]步骤(I):试件制备
[0052]首先，制备浙青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)的试件1，试件尺寸为300mm*50mm*50mm (长*宽*高)；然后在其上表面涂覆一定量的除冰雪表面涂层材料，分5次涂覆，每次间隔10分钟，共在试件上表面涂覆0.80kg/m2的除冰雪表面涂层材料；
[0053]步骤(2):加速加载磨耗实验
[0054]将步骤(I)得到的涂有除冰雪表面涂层材料的试件上表面，在加速加载磨耗仪(浙青混合料车辙仪)上进行5040次磨耗，以此模拟路面上经受汽车主动轮磨耗的情况；
[0055]步骤(3):接触角分析实验
[0056]将步骤(2)磨耗完成的试件I切割成接触角分析仪所需的试件2，试件尺寸为60mm*40*20mm (长*宽*高)；然后在接触角分析仪上测试试件磨耗面的接触角大小,采用纯净水与试件2表面的接触角大小来评价道路除冰雪表面涂层材料的除冰雪效果及其耐久性；测试结果显示纯净水在试件2表面的接触角为89.7°C，说明经过1.0小时磨耗的试件，其与冰雪的粘结力仍较低，雨雪在有该憎水剂涂层的路面较容易清除。
[0057]采用剪切实验来验证接触角指标的可靠性。图2为试件经过不同程度磨耗后，试件结冰后(试件磨耗面与冰层的界面)的剪切强度的关系。由于试件的磨耗次数越少接触角越大，由图2可知，接触角越大，试件磨耗面与冰层界面的剪切强度越小；且接触角< 90时，其剪切强度均小于无涂覆涂层剂试件的剪切强度(3.5Mpa)。这说明本发明的方法是评价表面涂层剂除冰雪效果的有效方法。
[0058]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，其特征在于:采用加速加载磨耗仪对准备好的试件表面进行不同程度的磨耗；然后根据表面涂层材料除冰雪的原理，即其憎水性能，分析经过磨耗之后试件表面与水的接触角大小，以此评价不同工况下路表面涂层材料的除冰雪效果；接触角越大则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越好，反之则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越差；具体包括如下步骤: (1)试件制备:制备浙青混合料的试件，然后在试件的上表面涂覆一定量的除冰雪表面涂层材料； (2)加速度加载磨耗实验:将步骤(1)得到的涂覆有表面涂层材料的试件在加速加载磨耗仪上进行不同程度的磨耗； (3)憎水性实验:将步骤(2)得到的不同工况试件切割成光学视频接触角仪可以测试的薄片，测试其磨耗表面的接触角，将接触角作为评价表面涂层材料除冰雪性能的指标，接触角越大则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越好，反之则表明试件磨耗表面涂层材料的除冰雪效果越差。
2.根据权利要求1所述的涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，其特征在于:所述步骤(1)中，试件通过车辙成型机成型，试件的尺寸为长*宽*高=300*50*50，单位mm。
3.根据权利要求1所述的涂层型抗冻路面除冰雪效果的评价方法，其特征在于:所述步骤(1)中，试件表面的除冰雪表面涂层材料分为3~7次均匀涂覆，每次涂覆间隔5~.60min;根据表面涂层材料的不同除冰雪性能及路表面抗滑性能要求，共在试件上表面涂覆.0.3~lkg/m2的表面涂层材 料。
【文档编号】G01N13/00GK103900935SQ201410112166
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】朱吉鹏, 马辉, 杨若冲, 钱吮智, 李凯 申请人:东南大学