我国四分之三的国土属于冬季积雪地区,在道路积雪的情况下,汽车刹车失灵、方向失控,造成严重的交通事故。针对传统除冰雪技术存在的缺陷,本作品采用主动式除冰雪思路,消除冰雪-路面粘结层,自下而上融雪化冰。
作品研究了冰雪抑制材料的结构和材料组成,研究了冰雪抑制材料对沥青混合料路用性能的影响,提出了冰雪-路面粘结抑制效果评价方法。
该材料将广泛应用于高等级公路、市政干道及机场道面等工程。
本作品针对国内道路除冰雪技术存在的不足及对冰雪-路面粘结机理分析,提出高效消除冰雪-路面粘结层清除冰雪的新思路。通过对不同材料组成对冰雪抑制材料的缓释和溶析分析,及冰雪抑制材料对沥青混合料路用性能的影响,提出冰雪抑制材料的合理组成,开发出具有自融雪功能的,并在路表存在冰雪时生成液膜来隔离冰雪-路面界面的冰雪抑制材料。
作品主要研究内容和结论如下:
1.通过对冰雪抑制材料载体(E和F)的研究,分析了载体组成与材料性能之间的关系,确定了冰雪抑制材料最合适的载体;
2.在对冰雪抑制材料有效成分最佳含量的研究中,研究结果显示:有效成分越高,添加剂的缓释越快,沥青混合料的盐分溶析量越大,而对应的马歇尔试件盐分溶析量也越大;
3.试验研究了改性剂(A、B、C三组分)对冰雪抑制材料性能的影响,并确定了冰雪抑制材料中A、B、C各组分含量。A组分含量越高,材料缓释效果越好,有效成分释放速率越低,沥青混合料溶析越慢。这是由于改性剂A组分能降低冰雪抑制材料与水的润湿性,保证自融雪沥青混合料的耐久性。随着B组分含量的变化,材料缓释效果先增后降,B组分是一种易水解材料,B含量较少时,功能分子链间形成牢固的化学键,降低有效成分溶出速率,而B组分较多时,分子链富余,遇水溶解,加速冰雪抑制材料溶解速率。C组分对材料的缓释效果基本无影响,但对沥青混合料的残留稳定度影响较大:C组分含量越高,残留稳定度越高,但C组分增加会降低有效分的相对含量;
4.作品研究了掺有冰雪抑制材料的沥青混合料的路用性能。结果显示,掺有冰雪抑制材料的沥青混合料的低温性能基本保持不变,而高温性能略有下降,水稳定性有所增加;使用本作品研发的冰雪抑制材料的沥青路面,与传统除冰雪技术相比,能够节约62.9%的融雪盐用量,从而大大降低对环境的危害;
5.作品研究了冰雪-路面的粘结抑制性能。结果显示,冰雪抑制材料掺量、环境温度、降雪时间三个因素对冰雪-路面间液膜厚度影响较大;
6.通过试验路铺筑发现,本作品研发的冰雪抑制材料不会降低沥青路面的使用性能,各项指标均能满足现行沥青路面技术规范要求;经过冬季观测,试验路段很好的达到了预期目标。
第十二届“挑战杯”作品 三等奖
本作品与2011年4月15日,经教育部科技查新工作站查新鉴定,国内尚无与本作品内容相同的文献报道;
本作品于2011年4月,获**大学第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖;
本作品于2011年6月,获**省第*届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖;