專利名稱：一種路用保水降溫材料及其制備施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保水降溫材料，具體涉及一種用于路面的保水降溫材料及其制備施工方法，屬于新型環(huán)保工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的迅速發(fā)展，城市人口密度，建筑物密度，工廠密度急劇增大；造成城市的溫度在空間分布上出現(xiàn)中心高郊區(qū)低的熱島現(xiàn)象。熱島效應(yīng)對(duì)城市環(huán)境的影響日漸嚴(yán)重，對(duì)城市居民的身心健康也產(chǎn)生了負(fù)面影響。在引起熱島效應(yīng)的諸多因素中，城市路面、停車場(chǎng)、人行道等鋪裝的熱力結(jié)構(gòu)對(duì)城市的熱平衡的影響最為嚴(yán)重。浙青路面結(jié)構(gòu)以具有良好的行駛舒適行、施工便利、維修簡(jiǎn)單等多方面的優(yōu)勢(shì)，在城市道路鋪裝中占據(jù)90%以上的比例。但是在各種鋪裝材料中，浙青混合料的吸熱能力和不透水性卻是惡化城市熱島效應(yīng)的重要因素。城市產(chǎn)生熱島效應(yīng)的原因之一是由于水泥混凝土類、浙青混凝土類下墊面所積蓄的熱量在夜間輻射，從而使得氣溫不能下降。貫入式保水性路面是一種緩解城市熱島現(xiàn)象的有效方式，它是以大空隙透水路面(OGFC)為母體，將經(jīng)特殊處理的保水性材料貫入母體中制成的。保水性材料可以儲(chǔ)存降水和人工灑水，在天氣炎熱時(shí)釋放出來，通過水分蒸發(fā)帶走路面的熱量，從而達(dá)到降低氣溫的目的。目前貫入式保水路面的研究尚處于起步階段，相關(guān)研究成果很少。貫入式保水性路面的主要問題在于一是目前貫入式保水路面采用的保水材料主要是無機(jī)粘土類，吸水能力不能滿足保水路面儲(chǔ)存水分的要求，使用效果不夠理想，使得貫入式保水路面結(jié)構(gòu)的降溫優(yōu)勢(shì)不能完全體現(xiàn)；二是保水材料的保水性能不佳；三是保水路面的施工，目前還沒有形成一套成熟的施工工藝，缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種路用保水降溫材料，該保水材料用作城市道路表面層中吸水保水性能好、可有效緩解城市熱島效應(yīng)。本發(fā)明的另一目的在于提供采用上述路用保水降溫材料的路面的制備施工方法， 該制備施工方法操作簡(jiǎn)便、制備成本低、便于推廣應(yīng)用。針對(duì)目前貫入式保水路面主要采用無機(jī)保水材料的特點(diǎn)，本發(fā)明將吸水樹脂引入到保水路面，與無機(jī)礦物、粉煤灰、水泥等組分進(jìn)行了有效的配合，從而使得本發(fā)明保水降溫材料貫入OGFC路面中形成完整的保水結(jié)構(gòu)體，能夠使保水路面的吸水能力和保水能力同時(shí)得到增強(qiáng)，改善熱島效應(yīng)的能力更加顯著。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的一種路用保水降溫材料，其特征在于所述保水材料是由以30 80份水泥，10 100份無機(jī)礦物，0. 1 10份吸水樹脂，20 100份粉煤灰和50 300份水為原料制得，均以重量份計(jì)；其中無機(jī)礦物為鈉基膨潤(rùn)土、高嶺土、硅藻土、陶砂、蒙脫土、礦渣中的一種或幾種以任意配比組合。發(fā)明人在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，保水材料在添加樹脂后容易產(chǎn)生離析而且樹脂在土壤中容易降解，從而影響保水降溫材料的使用效果；為此發(fā)明人對(duì)吸水樹脂的選擇進(jìn)行了反復(fù)的試驗(yàn)，最終選擇了本發(fā)明所述的非降解型的吸水樹脂，使本保水材料的抗離析能力和耐久性得到較好的提升。優(yōu)選后的保水降溫材料，其特征在于所述保水材料是由以30 80份水泥，10 100份無機(jī)礦物，0. 1 10份吸水樹脂，20 100份粉煤灰和50 300份水為原料制得，均以重量份計(jì)；其中無機(jī)礦物為鈉基膨潤(rùn)土、高嶺土、硅藻土、陶砂、蒙脫土、礦渣中的一種或幾種以任意配比組合；吸水樹脂為聚丙烯酸鹽類吸水樹脂或/和聚丙烯酰胺類吸水樹脂以任意配比組合，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述聚丙烯酸鹽類吸水樹脂為聚丙烯酸鈉吸水樹脂、聚丙烯酸鉀吸水樹脂、硅藻土 -聚丙烯酸鈉吸水樹脂、膨潤(rùn)土 -聚丙烯酸鈉吸水樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯吸水樹脂等，所述聚丙烯酰胺類吸水樹脂為聚丙烯酸銨-丙烯酰胺吸水樹脂、聚丙烯酸鉀-聚丙烯酰胺吸水樹脂、硅藻土 -聚丙烯酰胺吸水樹脂或膨潤(rùn)土 -聚丙烯酰胺吸水樹脂等。上述原料中的水泥可為普通硅酸鹽或快硬硫鋁酸鹽水泥，但為了提高本發(fā)明中保水降溫材料的早期強(qiáng)度，上述水泥優(yōu)選為快硬硫鋁酸鹽水泥，上述粉煤灰優(yōu)選為III級(jí)以上的粉煤灰。為了提高本發(fā)明保水降溫材料的相容性、流動(dòng)性，使之更容易滲入浙青混凝土母體中，從而保證浙青混凝土母體的空隙中充分填充本保水降溫材料，取得更好的保水降溫效果，同時(shí)保證保水降溫材料與浙青混凝土母體之間不會(huì)存在多余的空隙，能保證保水降溫路面的路用性能；上述各組分的用量配比優(yōu)選為30 60份快硬硫鋁酸鹽水泥，30 70 份上述的無機(jī)礦物，0. 2 7份上述的吸水樹脂，20 80份粉煤灰和70 300份水，均以重量份計(jì)。進(jìn)一步優(yōu)選地，上述各組分的用量配比優(yōu)選為30 45份快硬硫鋁酸鹽水泥， 55 68份上述的無機(jī)礦物，0. 2 4份上述的吸水樹脂，22 56份粉煤灰和80 300份水，均以重量份計(jì)。最優(yōu)選地，本發(fā)明保水降溫材料，由以下原料制得快硬硫鋁酸鹽水泥30份，硅藻土 60份，聚丙烯酸鈉吸水樹脂0. 3份，III級(jí)粉煤灰30份，水200份，均以重量份計(jì)。上述原料中的普通硅酸鹽或快硬硫鋁酸鹽水泥主要起膠結(jié)作用，均為市售的水泥產(chǎn)品；上述鈉基膨潤(rùn)土、高嶺土、硅藻土、陶砂、蒙脫土、礦渣等無機(jī)礦物含有較多空隙，具有良好的可塑性和保水性，均為市售的無機(jī)礦物產(chǎn)品；上述聚丙烯酸鹽類吸水樹脂、聚丙烯酰胺類吸水樹脂吸水樹脂具有好的抗老化性、耐候性、耐鹽性、熱穩(wěn)定性、保水性，且成本較低，也均為市售產(chǎn)品；上述的粉煤灰顆粒自身為孔玻璃體，其形狀與多孔炭粒相同，具有較好的吸水性和潤(rùn)滑作用，能更好增強(qiáng)砂漿的流動(dòng)性，為市售的粉煤灰產(chǎn)品。采用上述路用保水降溫材料的路面的制備施工方法，按以下步驟進(jìn)行步驟1 將上述的吸水樹脂和水，加入到攪拌容器中攪拌120s ；步驟2 將上述的水泥、粉煤灰、無機(jī)礦物加入到步驟1的反應(yīng)容器中，在常溫下加入水?dāng)嚢?20s。步驟3 將按照步驟2制備好的保水材料置于OGFC路面上，采用高頻率的平板振動(dòng)裝置將保水材料貫入到OGFC中。
為了提高保水材料的相容性和流動(dòng)性，上述制備施工方法優(yōu)選為按下述進(jìn)行步驟1 將上述的吸水樹脂投入到攪拌容器中并加入水，攪拌120s，使其充分均勻吸水，然后取出，用100目的篩網(wǎng)濾去水份，取篩上部分備用；步驟2 將上述的無機(jī)礦物、粉煤灰加入到反應(yīng)容器中，在常溫下加入水?dāng)嚢?0s ；步驟3 將上述的水泥加入到步驟2的反應(yīng)容器中，在常溫下攪拌120s ；步驟4 將步驟1中制備的吸水樹脂加入到步驟3的反應(yīng)容器中攪拌120s，間隔 15s，再攪拌120s。步驟5 將按照步驟4制備好的保水材料置于OGFC路面上，采用高頻率的平板振動(dòng)裝置將保水材料貫入到OGFC中。本發(fā)明的有益效果如下1、將本發(fā)明保水降溫性材料貫入到大孔隙浙青混凝土母體中，能充分地滲入到母體的孔隙中形成完整的保水結(jié)構(gòu)體，能有效地儲(chǔ)存自然降水和人工灑水、其吸水性和保水性極佳，4 吸水率可達(dá)93%，601，證保水率可達(dá)52(%。隨著路面溫度的逐漸升高，本發(fā)明保水降溫材料中的水份不斷蒸發(fā)，可實(shí)現(xiàn)有效降低路面溫度10°C以上、同時(shí)阻止了溫度向路面結(jié)構(gòu)層中傳遞，在城市中大面積的鋪筑灌有本發(fā)明保水降溫材料的路面更好地緩解了城市熱島效應(yīng)。2、本發(fā)明保水降溫材料的相容性、親和性好，不產(chǎn)生離析，具有很好的流動(dòng)性，能夠極為容易地貫入大孔隙的浙青母體中，從而保證了浙青混凝土母體的空隙中充分填充本保水降溫材料，取得顯著的保水降溫效果；同時(shí)本發(fā)明保水降溫材料與浙青混凝土母體之間不會(huì)存在較大的空隙，不會(huì)因此而影響保水降溫路面的路用性能。3、本發(fā)明保水降溫材料的制備施工方法操作工藝簡(jiǎn)便、制備成本低、便于推廣應(yīng)用，在制備過程中沒有有害氣體的釋放及有害殘留物、操作安全。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例1一種路用保水降溫材料，按如下方法制得①按下述配比稱取原料快硬硫鋁酸鹽水泥硅藻土聚丙烯酸鈉吸水樹脂III級(jí)粉煤灰水②制備施工工藝1 將上述的聚丙烯酸鈉吸水樹脂0. 3Kg投入到攪拌容器中并加入IOOKg 7欠，攪拌 120s，使其充分均勻吸水，然后取出，用100目的篩網(wǎng)濾去水份，取篩上部分備用；2 接著將上述的硅藻土 60Kg、III級(jí)粉煤灰30Kg、水IOOKg加到反應(yīng)容器中，在常
30Kg， 60Kg, 0. 3Kg, 30Kg， 200Kg溫下攪拌90s ；3 將上述的快硬硫鋁酸鹽水泥30Kg加入到步驟2的反應(yīng)容器中，攪拌120s ；4 最后將步驟1的濾去水份后的聚丙烯酸鈉吸水樹脂加入到步驟3的反應(yīng)容器中攪拌120s,間隔15s，再攪拌120s ；5 將上述物料出倉，置于OGFC路面上，采用高頻率的平板振動(dòng)裝置將保水材料貫入至Ij OGFC中。實(shí)施例2一種路用保水降溫材料，按如下方法制得①按下述配比稱取原料快硬硫鋁酸鹽水泥40Kg，鈉基膨潤(rùn)土30Kg，硅藻土 -聚丙烯酸鈉吸水樹脂0. 3Kg,粉煤灰50Kg，水200Kg②制備施工工藝1 將上述的硅藻土 -聚丙烯酸鈉吸水樹脂0. 3Kg投入到攪拌容器中并加入IOOKg 水，攪拌120s，使其充分均勻吸水，然后取出，用100目的篩網(wǎng)濾去水份，取篩上部分備用；2:接著將上述的鈉基膨潤(rùn)土 30Kg、粉煤灰50Kg、水IOOKg加到反應(yīng)容器中，在常溫下攪拌90s ；3 將上述的快硬硫鋁酸鹽水泥40Kg加入到步驟2的反應(yīng)容器中，攪拌120s ；4 最后將步驟1的濾去水份后的硅藻土-聚丙烯酸鈉吸水樹脂加入到步驟3的反應(yīng)容器中攪拌120s，間隔15s，再攪拌120s ；5 將上述物料出倉，置于OGFC路面上，采用高頻率的平板振動(dòng)裝置將保水材料貫入至Ij OGFC中。實(shí)施例3一種路用保水材料，按如下方法制得①按下述配比稱取原料
普通硅酸鹽水泥30Kg,
硅藻土60Kg,
聚甲基丙烯酸甲酯吸水樹脂0. 5Kg,
粉煤灰35Kg,
水200Kg,②制備施工工藝1 將上述的聚甲基丙烯酸甲酯吸水樹脂0.5Kg投入到攪拌容器中并加入IOOKg 水，攪拌120s，使其充分均勻吸水，然后取出，用100目的篩網(wǎng)濾去水份，取篩上部分備用；2 將硅藻土 60Kg、粉煤灰35Kg、水IOOKg加到反應(yīng)容器中，在常溫下攪拌90s ；3 將普通硅酸鹽水泥30Kg加入到步驟2的反應(yīng)容器中，在常溫下加入適量的水?dāng)嚢?120s；4 最后將步驟1的濾去水份后的聚甲基丙烯酸甲酯吸水樹脂加入到步驟3的反應(yīng)容器中，再攪拌120s，間隔15s，再攪拌120s ；5 將上述物料出倉，置于OGFC路面上，采用高頻率的平板振動(dòng)裝置將保水材料貫入至Ij OGFC中。實(shí)施例4 8 一種路用保水材料，按以下原料制備，均以重量份計(jì)，其它均與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種路用保水降溫材料，其特征在于所述保水材料是由以30 80份水泥，10 100份無機(jī)礦物，0. 1 10份吸水樹脂，20 100份粉煤灰和50 300份水為原料制得，均以重量份計(jì)；其中無機(jī)礦物為鈉基膨潤(rùn)土、高嶺土、硅藻土、陶砂、蒙脫土、礦渣中的一種或幾種以任意配比組合。
2.如權(quán)利要求1所述的路用保水降溫材料，其特征在于所述吸水樹脂為聚丙烯酸鹽類吸水樹脂或/和聚丙烯酰胺類吸水樹脂以任意配比組合。
3.如權(quán)利要求2所述的路用保水降溫材料，其特征在于所述聚丙烯酸鹽類吸水樹脂為聚丙烯酸鈉吸水樹脂、聚丙烯酸鉀吸水樹脂、硅藻土 -聚丙烯酸鈉吸水樹脂、膨潤(rùn)土 -聚丙烯酸鈉吸水樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯吸水樹脂；所述聚丙烯酰胺類吸水樹脂為聚丙烯酸銨-丙烯酰胺吸水樹脂、聚丙烯酸鉀-聚丙烯酰胺吸水樹脂、硅藻土 -聚丙烯酰胺吸水樹脂或膨潤(rùn)土-聚丙烯酰胺吸水樹脂。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的路用保水降溫材料，其特征在于所述水泥為普通硅酸鹽或快硬硫鋁酸鹽水泥，所述粉煤灰為III級(jí)以上的粉煤灰。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的路用保水降溫材料，其特征在于所述保水材料是由以30 60份的快硬硫鋁酸鹽水泥，30 70份上述的無機(jī)礦物，0. 2 7份上述的吸水樹脂，20 80份粉煤灰和70 300份水為原料制得的，均以重量份計(jì)。
6.如權(quán)利要求5所述的路用保水降溫材料，其特征在于所述保水材料是由以30 45 份快硬硫鋁酸鹽水泥，55 68份上述的無機(jī)礦物，0. 2 4份上述的吸水樹脂，22 56份粉煤灰和80 300份水為原料制得的，均以重量份計(jì)。
7.如權(quán)利要求1所述的路用保水降溫材料，其特征在于所述保水材料是由以快硬硫鋁酸鹽水泥30份，硅藻土 60份，聚丙烯酸鈉吸水樹脂0. 3份，III級(jí)粉煤灰30份，水200份為原料制得的，均以重量份計(jì)。
8.采用如權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的路用保水降溫材料的路面的制備施工方法，按以下步驟進(jìn)行步驟1 將上述的吸水樹脂和水，加入到攪拌容器中攪拌120s ；步驟2 將上述的水泥、粉煤灰、無機(jī)礦物加入到步驟1的反應(yīng)容器中，在常溫下加入水?dāng)嚢?20s ；步驟3 將按照步驟2制備好的保水材料置于OGFC路面上，采用高頻率的平板振動(dòng)裝置將保水材料貫入到OGFC中。
9.采用如權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的路用保水降溫材料的路面的制備施工方法，按以下步驟進(jìn)行步驟1 將上述的吸水樹脂投入到攪拌容器中并加入水，攪拌120s，使其充分均勻吸水，然后取出，用100目的篩網(wǎng)濾去水份，取篩上部分備用；步驟2 將上述的無機(jī)礦物、粉煤灰加入到反應(yīng)容器中，在常溫下加入水?dāng)嚢?0s ；步驟3 將上述的水泥加入到步驟2的反應(yīng)容器中，在常溫下攪拌120s ；步驟4 將步驟1中制備的吸水樹脂加入到步驟3的反應(yīng)容器中攪拌120s，間隔15s， 再攪拌120s ；步驟5 將按照步驟4制備好的保水材料置于OGFC路面上，采用高頻率的平板振動(dòng)裝置將保水材料貫入到OGFC中。
全文摘要
一種路用保水降溫材料，由以30～80份水泥，10～100份無機(jī)礦物，0.1～10份吸水樹脂，20～100份粉煤灰和50～300份水為原料制得，均以重量份計(jì)；其中無機(jī)礦物為鈉基膨潤(rùn)土、高嶺土、硅藻土、陶砂、蒙脫土、礦渣中的一種或幾種以任意配比組合。將本發(fā)明的保水降溫性材料貫入到大孔隙瀝青混凝土母體中，其吸水性和保水性極佳；隨著路面溫度的逐漸升高，可實(shí)現(xiàn)降低路面溫度10℃以上、同時(shí)有效地阻止了溫度向路面結(jié)構(gòu)層中傳遞，在城市中大面積鋪筑灌有本發(fā)明保水降溫材料的路面有效地緩解了城市熱島效應(yīng)。
文檔編號(hào)C04B28/06GK102515669SQ20111042531
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者吳文軍, 周啟偉, 張華 , 張峰, 楊波, 牟建波, 王民, 盛興躍, 薛昕, 郝增恒, 高博, 黃磊 申請(qǐng)人:重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司