1.本发明涉及道路工程技术领域，更具体地，本发明涉及一种相变抗凝冰材料和路面抗凝冰精表处施工方法。


背景技术：

2.我国幅员辽阔，大部分地区冬季寒冷，路面极易结冰，不仅严重影响行车安全，同时也降低了道路的运输生产效率。因而，解决道路凝冰问题，对人们的生产生活都具有重要意义。
3.常规的抗凝冰方法主要分为被动控制技术与主动控制技术。被动控制技术较为传统，包括融雪剂除冰以及人工机械除冰。融雪剂除冰会破坏周围环境与路面，而人工和机械除冰效率低下，适用于机场等小范围操作。主动控制技术有热力融冰雪类技术、化学系抑冰路面技术、物理系抑冰路面技术以及其它新型抗凝冰技术等。
4.热力融冰雪技术主要是利用电力、地热、燃料及太阳能等方法产生热量，从而熔化路面冰雪。在实际应用时，需要在路表预埋设热力管道，在冰雪天气将热水注入管道中，从而起到融雪化冰的目的。
5.化学系抑冰路面技术的基本原理是，将抗凝冰材料部分替代沥青混合料中的矿粉。在路面结冰时，抗凝冰材料通过车辆磨耗、行车荷载泵吸、渗透压、毛细管等作用释放出来，从而达到抗凝冰效果。
6.物理系抗凝冰路面种类较多，有粗糙路面、镶嵌路面技术及橡胶颗粒路面等。其中橡胶颗粒路面技术较为前沿。利用橡胶颗粒取代沥青混合料中的部分集料，由于橡胶颗粒具有较大的弹性变形能力，有效提高了路面的变形能力，改善冰雪与路面的粘结状态，在车辆载荷作用下通过自应力有效抑制路面结冰。
7.在新技术领域，中国专利cn108727936a公开了一种路面抗凝冰方法，其中抗凝冰剂主要成分为环氧改性丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、2-溴-2(2-氟苯基)-1环丙基乙酮、2-(2-硝基苯胺基)-3-氰基-5-甲基噻吩、n,n-二乙基丙炔胺丙烷磺酸钠、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、邻羟基苯甲酸苯酯、羟乙基纤维素、磷酸三苯酯等。利用滚涂、刷涂或刮涂的方式将此抗凝冰剂涂覆于路面，解决了传统撒布除冰盐过早或过晚的问题。但与沥青路面的粘附力较弱，会受到轮胎剪切应力作用而损耗失效。
8.中国专利文献cn 110130172a公开了一种沥青路面抗凝冰复合精表处方法。首先在沥青路面上喷涂一定量胶结料，并于此层抛洒玄武岩骨料，压实，此层作为底层，胶结料选用油性环氧沥青基材料。第二步将抗凝冰剂撒布玄武岩骨料之间。第三步仍先喷涂胶结料，再撒布玄武岩骨料，压实，此层作为面层，胶结料选用水性聚合物改性沥青材料。最后喷洒一定量封面料在面层上，养护成型。这种方法在抗凝冰实践中取得了较好的成果，但仍存在一定问题。比如，所选用的抗凝冰剂为蓄盐类，其主要成分包括醋酸钙、醋酸镁、硅石灰和硬脂酸，在湿度较大环境下极易吸潮。实际应用时，为便于运输和施工，需要进行疏水化处理，带来了许多不必要的工序。该工艺共需撒布六层，流程繁复。
9.中国专利文献cn110528367a公开了一种抗凝冰沥青混合料施工工艺，该方法在矿粉加入前，将抗凝冰材料投入拌锅，得到含抗凝冰材料的沥青混合料，用此混合料铺筑沥青路面表面层。此法抗凝冰剂均匀分布于面层，实际只有表面的抗凝冰剂能起到作用，更下层的抗凝冰剂无法发挥应有的功效，造成材料的浪费。


技术实现要素：

10.针对上述现有抗凝冰复合精表处技术的不足，本发明提供一种相变抗凝冰材料和路面抗凝冰精表处施工方法。本发明的材料和方法施工效率高并且抗凝冰效果好。
11.根据本发明的第一方面，提供了一种相变抗凝冰材料，其包含如下重量份的组分：50～60份(例如50.2份、50.5份、50.8份、51份、51.2份、51.5份、51.8份、52份、52.5份、53份、53.5份、54份、54.5份、55份、55.5份、56份、56.5份、57份、57.5份、58份、58.5份、59份、59.5份)基质沥青、20～30份(例如20.2份、20.5份、20.8份、21份、21.2份、21.5份、21.8份、22份、22.5份、23份、23.5份、24份、24.5份、25份、25.5份、26份、26.5份、27份、27.5份、28份、28.5份、29份、29.5份)环氧树脂、10～15份(例如10.2份、10.5份、10.8份、11份、11.2份、11.5份、11.8份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份)固化剂、5～10份(例如5.2份、5.5份、5.8份、6份、6.2份、6.5份、6.8份、7份、7.2份、7.5份、7.8份、8份、8.2份、8.5份、8.8份、9份、9.2份、9.5份、9.8份)相变材料和0.5～1.0份(例如0.52份、0.55份、0.58份、0.6份、0.62份、0.65份、0.68份、0.7份、0.72份、0.75份、0.78份、0.8份、0.82份、0.85份、0.88份、0.9份、0.92份、0.95份、0.98份)多聚磷酸，其中，所述相变材料包含以重量份计的2～4份(例如2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份、3份、3.1份、3.2份、3.3份、3.4份、3.5份、3.6份、3.7份、3.8份、3.9份)脂肪酸类和3～6份(例如3.1份、3.2份、3.3份、3.4份、3.5份、3.6份、3.7份、3.8份、3.9份、4份、4.1份、4.2份、4.3份、4.4份、4.5份、4.6份、4.7份、4.8份、4.9份、5份、5.1份、5.2份、5.3份、5.4份、5.5份、5.6份、5.7份、5.8份、5.9份)直链烷烃，所述脂肪酸类选自葵酸、月桂酸、十四烷酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或多种，优选地选自月桂酸、十四烷酸中的一种或多种，所述直链烷烃的碳原子数为10～15个，优选12～14个。
12.在一个优选的实施方案中，直链烷烃选自正十二烷、正十三烷、正十四烷中的一种或多种，优选地选自正十二烷、正十四烷中的一种或多种。
13.在一个优选的实施方案中，相变材料包含以重量份计的1～2份(例如1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份)月桂酸、1～2份(例如1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份)十四烷酸、2～4份(例如2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份、3份、3.1份、3.2份、3.3份、3.4份、3.5份、3.6份、3.7份、3.8份、3.9份)正十二烷、1～2份(例如1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份)正十四烷，优选地由以重量份计的1～2份月桂酸、1～2份十四烷酸、2～4份正十二烷、1～2份正十四烷组成。
14.在一个优选的实施方案中，基质沥青选自道路石油沥青70#或90#。但是本发明并不限于这些沥青，本领域的常规沥青均可用于本发明。
15.在一个优选的实施方案中，环氧树脂选自双酚a树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或多种。但是本发明并不限于这些环氧树脂，本领域的常规环氧树脂
均可用于本发明。
16.在一个优选的实施方案中，固化剂选自脂肪族多元胺、酚醛改性胺固化剂中的一种或多种，优选地选自二乙烯三胺、二乙氨基丙胺、酚醛改性胺固化剂中的一种或多种。但是本发明并不限于这些固化剂，本领域的常规固化剂均可用于本发明。
17.在一个优选的实施方案中，本发明的相变抗凝冰材料由如下重量份的组分组成：50～60份(例如50.2份、50.5份、50.8份、51份、51.2份、51.5份、51.8份、52份、52.5份、53份、53.5份、54份、54.5份、55份、55.5份、56份、56.5份、57份、57.5份、58份、58.5份、59份、59.5份)基质沥青、20～30份(例如20.2份、20.5份、20.8份、21份、21.2份、21.5份、21.8份、22份、22.5份、23份、23.5份、24份、24.5份、25份、25.5份、26份、26.5份、27份、27.5份、28份、28.5份、29份、29.5份)环氧树脂、10～15份(例如10.2份、10.5份、10.8份、11份、11.2份、11.5份、11.8份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份)固化剂、5～10份(例如5.2份、5.5份、5.8份、6份、6.2份、6.5份、6.8份、7份、7.2份、7.5份、7.8份、8份、8.2份、8.5份、8.8份、9份、9.2份、9.5份、9.8份)相变材料和0.5～1.0份(例如0.52份、0.55份、0.58份、0.6份、0.62份、0.65份、0.68份、0.7份、0.72份、0.75份、0.78份、0.8份、0.82份、0.85份、0.88份、0.9份、0.92份、0.95份、0.98份)多聚磷酸，其中，所述相变材料包含以重量份计的2～4份(例如2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份、3份、3.1份、3.2份、3.3份、3.4份、3.5份、3.6份、3.7份、3.8份、3.9份)脂肪酸类和3～6份(例如3.1份、3.2份、3.3份、3.4份、3.5份、3.6份、3.7份、3.8份、3.9份、4份、4.1份、4.2份、4.3份、4.4份、4.5份、4.6份、4.7份、4.8份、4.9份、5份、5.1份、5.2份、5.3份、5.4份、5.5份、5.6份、5.7份、5.8份、5.9份)直链烷烃，所述脂肪酸类选自葵酸、月桂酸、十四烷酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或多种，优选地选自月桂酸、十四烷酸中的一种或多种，所述直链烷烃的碳原子数为10～15个，优选12～14个。
18.本发明的相变抗凝冰材料的制备方法为：将基质沥青加热至约135℃(该温度可根据相变抗凝冰材料的组分变化而变化)，依次投入相变材料(例如正十二烷、正十四烷、月桂酸、十四烷酸)、多聚磷酸、环氧树脂、固化剂。以200～400r/min拌和均匀后，在约135℃(该温度可根据相变抗凝冰材料的组分变化而变化)下保温30min(该时间可根据相变抗凝冰材料的组分变化而变化)备用。
19.根据本发明的第二方面，提供了上述相变抗凝冰材料在路面抗凝冰精表处中的用途。
20.根据本发明的第三方面，提供了一种路面抗凝冰精表处施工方法，该方法包括：
21.步骤s1，底层预处理：修补路面的缺陷，并清理路面的杂物；
22.步骤s2，底层施工：在路面上喷涂聚合物改性沥青(优选环氧树脂改性沥青、sbs乳化改性沥青等，它们为粘度和粘结力较大的改性沥青，在23℃的粘结强度宜大于1.0mpa)，随后在聚合物改性沥青上撒布玄武岩集料，压实底层，养护至固结；
23.步骤s3，面层施工：在底层喷涂如上所述的相变抗凝冰材料，压实，然后撒布一层玄武岩集料(用于面层的玄武岩集料的粒径优选小于用于底层的玄武岩集料的粒径)，压实面层；
24.步骤s4，封面施工：在面层上喷涂如上所述的相变抗凝冰材料用作封面料，压实成型。
25.在一个优选的实施方案中，在步骤s2中，聚合物改性沥青的喷涂量范围为0.4～0.5kg/m2(例如0.41kg/m2、0.42kg/m2、0.43kg/m2、0.44kg/m2、0.45kg/m2、0.46kg/m2、0.47kg/m2、0.48kg/m2、0.49kg/m2)，玄武岩集料的撒布量范围为2～3kg/m2(例如2.1kg/m2、2.2kg/m2、2.3kg/m2、2.4kg/m2、2.5kg/m2、2.6kg/m2、2.7kg/m2、2.8kg/m2、2.9kg/m2)。在步骤s2中，聚合物改性沥青的喷涂量优选为0.44～0.46kg/m2，玄武岩集料的撒布量优选为2.4～2.6kg/m2。
26.在一个优选的实施方案中，在步骤s2中，玄武岩集料的粒径范围为0.075～9.5mm，优选2.36～4.75mm。
27.在一个优选的实施方案中，在步骤s3中，相变抗凝冰材料的喷涂量范围为0.3～0.5kg/m2(例如0.31kg/m2、0.32kg/m2、0.33kg/m2、0.34kg/m2、0.35kg/m2、0.36kg/m2、0.37kg/m2、0.38kg/m2、0.39kg/m2、0.4kg/m2、0.41kg/m2、0.42kg/m2、0.43kg/m2、0.44kg/m2、0.45kg/m2、0.46kg/m2、0.47kg/m2、0.48kg/m2、0.49kg/m2)。在步骤s3中，相变抗凝冰材料的喷涂量优选为0.37～0.43kg/m2。
28.在一个优选的实施方案中，在步骤s3中，玄武岩集料的粒径范围为0.075～9.5mm，优选1.18～2.36mm。
29.在一个优选的实施方案中，在步骤s3中，玄武岩集料的撒布量范围为2～3kg/m2(例如2.1kg/m2、2.2kg/m2、2.3kg/m2、2.4kg/m2、2.5kg/m2、2.6kg/m2、2.7kg/m2、2.8kg/m2、2.9kg/m2)，优选2.4～2.6kg/m2。
30.在一个优选的实施方案中，在步骤s4中，封面料的喷涂量范围为0.1～0.3kg/m2(例如、0.11kg/m2、0.12kg/m2、0.13kg/m2、0.14kg/m2、0.15kg/m2、0.16kg/m2、0.17kg/m2、0.18kg/m2、0.19kg/m2、0.2kg/m2、0.21kg/m2、0.22kg/m2、0.23kg/m2、0.24kg/m2、0.25kg/m2、0.26kg/m2、0.27kg/m2、0.28kg/m2、0.29kg/m2)。在步骤s4中，封面料的喷涂量优选为0.17～0.23kg/m2。
31.本发明的有益效果为：本发明实现良好的抗凝冰效果；本发明不涉及蓄盐类抗凝冰材料，对于周围环境友好；相对于传统铺装路面，本发明节约抗凝冰材料，经济性好；相对于已有抗凝冰精表处复合工艺，本发明进行了材料优化，减少了工艺流程。
附图说明
32.图1示出根据本发明的相变抗凝冰材料的胶结料抗凝冰效果评价的图，其中，分别在30min、60min、90min观察实验样品的情况，1号、2号、3号分别对应于根据本发明的样品一、样品二、样品三，4号对应于对照样品四；
33.图2示出使用根据本发明的相变抗凝冰材料进行抗凝冰精表处的样品的抗凝冰效果评价的图，其中，分别在30min、60min、90min观察实验样品的情况，1号、2号、3号分别对应于根据本发明的样品一、样品二、样品三，4号对应于对照样品四。
具体实施方式
34.现在将详细地提及本发明的各种实施方案。应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的本质和范围之内的各种选择形式、修改形
式、等同形式及其它实施方案。
35.1.相变抗凝冰材料的制备
36.其制备方法为：将基质沥青加热至135℃，依次投入正十二烷、正十四烷、月桂酸、十四烷酸、多聚磷酸、环氧树脂、固化剂。以200～400r/min拌和均匀后，在135℃下保温30min备用。
37.2.路面抗凝冰精表处施工方法
38.根据本发明，路面抗凝冰精表处施工方法包括以下步骤：
39.步骤s1，底层预处理：修补路面的缺陷，并清理路面的杂物；
40.步骤s2，底层施工：在路面上喷涂聚合物改性沥青(优选环氧树脂改性沥青、sbs乳化改性沥青等，它们为粘度和粘结力较大的改性沥青，在23℃的粘结强度宜大于1.0mpa)，随后在聚合物改性沥青上撒布玄武岩集料，压实底层，养护至固结；其中，聚合物改性沥青的喷涂量范围为0.4～0.5kg/m2，玄武岩集料的撒布量范围为2～3kg/m2，玄武岩集料的粒径范围为0.075～9.5mm；
41.步骤s3，面层施工：在底层喷涂如上所制的相变抗凝冰材料，压实，然后撒布一层玄武岩集料(用于面层的玄武岩集料的粒径优选小于用于底层的玄武岩集料的粒径)，压实面层；其中，相变抗凝冰材料的喷涂量范围为0.3～0.5kg/m2，玄武岩集料的粒径范围为0.075～9.5mm，玄武岩集料的撒布量范围为2～3kg/m2；
42.步骤s4，封面施工：在面层上喷涂如上所制的相变抗凝冰材料用作封面料，压实成型；其中，封面料的喷涂量范围为0.1～0.3kg/m2。
43.3.相变抗凝冰材料的抗凝冰效果评价
44.3.1相变抗凝冰材料的胶结料抗凝冰效果评价
45.本实验为评价相变抗凝冰材料的抗凝冰效果，具体实验方法如下：制备一定量的相变抗凝冰材料，取其中10g置于烧杯中，待固化后取5g水置入此烧杯中，室温下静置2h后，放入低温试验箱中，进行抗凝冰实验。样品具体配方如下：
46.样品一(对应于图1的1号)：50重量份的70号基质沥青、25重量份的环氧树脂(双酚a树脂，来自重庆诚邦公司)、15重量份的固化剂(酚醛改性胺固化剂，来自重庆诚邦公司)、1重量份的月桂酸(来自上海麦克林生化科技有限公司)、1重量份的十四烷酸(来自上海麦克林生化科技有限公司)、2重量份的正十二烷(来自上海麦克林生化科技有限公司)、1重量份的正十四烷(来自上海麦克林生化科技有限公司)、0.8重量份的多聚磷酸(来自云南云天化股份有限公司)。搅拌均匀。
47.样品二(对应于图1的2号)：50重量份的70号基质沥青、25重量份的环氧树脂(双酚a树脂，来自重庆诚邦公司)、15重量份的固化剂(酚醛改性胺固化剂，来自重庆诚邦公司)、2重量份的月桂酸(来自上海麦克林生化科技有限公司)、2重量份的十四烷酸(来自上海麦克林生化科技有限公司)、4重量份的正十二烷(来自上海麦克林生化科技有限公司)、2重量份的正十四烷(来自上海麦克林生化科技有限公司)、0.8重量份的多聚磷酸(来自云南云天化股份有限公司)。搅拌均匀。
48.样品三(对应于图1的3号)：50重量份的70号基质沥青、25重量份的环氧树脂(双酚a树脂，来自重庆诚邦公司)、15重量份的固化剂(酚醛改性胺固化剂，来自重庆诚邦公司)、1.5重量份的月桂酸(来自上海麦克林生化科技有限公司)、1.5重量份的十四烷酸(来自上
海麦克林生化科技有限公司)、3重量份的正十二烷(来自上海麦克林生化科技有限公司)、1.5重量份的正十四烷(来自上海麦克林生化科技有限公司)、0.8重量份的多聚磷酸(来自云南云天化股份有限公司)。搅拌均匀。
49.低温试验箱使用前在预定温度下运行3小时后，将样品放入，进行试验，本次选定的温度为-2℃，同时以基质沥青作为对照组，命名为样品四(对应于图1的4号)。
50.实验结果如下所示：
51.30min时：1号、2号、3号表面有浮冰，存在大量未结冰水分。4号表面基本全部凝固，存在少量未结冰水分。
52.60min时：1号、2号、3号被硬度较低冰面覆盖，可轻轻戳破，存在少量未结冰水分。4号表面全部凝固，较为坚硬，基本不存在未结冰水分。
53.90min时：1号、2号、3号被冰面覆盖，4号表面全部凝固，较为坚硬。
54.上述实验结果表明根据本发明的样品的抗凝冰效果很好。
55.3.2使用如上所制的相变抗凝冰材料进行抗凝冰精表处的样品的抗凝冰效果评价
56.在步骤s2中，聚合物改性沥青的喷涂量为0.45kg/m2，玄武岩集料的撒布量为2.5kg/m2；在步骤s3中，相变抗凝冰材料的喷涂量为0.4kg/m2，玄武岩集料的撒布量为2.5kg/m2；在步骤s4中，用作封面料的相变抗凝冰材料的喷涂量为0.2kg/m2。分别以第3.1节中所述的样品一至三和样品四作为相变抗凝冰材料(第3.1节中所述的样品一至三)和对照材料(第3.1节中所述的样品四)，在ac-16型级配的车辙板上制备样品，对应地同样命名为样品一(对应于图2的1号)、样品二(对应于图2的2号)、样品三(对应于图2的3号)、样品四(对应于图2的4号)。
57.在每个样品上均匀撒布5g水后，置于低温试验箱中，箱中温度为-2℃。冷冻90min后，1号、2号、3号、4号看起来无明显结冰，但经手触摸，1号、2号、3号有粗糙感，而4号相对光滑，存在部分结冰水分。
58.上述实验结果表明根据本发明的样品具有良好的抗凝冰效果。
59.前面的对本发明具体的示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。它们并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确的形式，且显然的是，根据以上教导，可以进行很多修改和变化。示例性实施方案的选择和描述是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够制造并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同替代形式和修改形式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等效形式来限定。