高黏疏水抑冰雾封层材料设计和性能评价

为解决南方秋冬季道路被动抑冰滞后和效率低等问题,研发了主动型高黏疏水抑冰雾封层材料。通过正交理论设计、层次模型分析法进行综合性能评价,确定了增黏剂、疏水剂的最佳用量,采用多性能试验评价了路用性能和抑冰性能,确定了抑冰剂的最佳用量。研究结果表明:相比于乳化沥青基材,综合设计得到的最佳掺量高黏疏水雾封层材料的黏聚性和疏水性分别提升了55.7%、144.3%。抑冰剂掺量为9%~12%时,雾封层材料储存稳定性较好,最佳洒布量为0.06 g/cm^(2)时,固化性能和抗滑性能明显提升,达到最佳平衡状态。抑冰剂掺量与电导率呈显著线性相关,多次浸水循环后,高黏疏水抑冰雾封层材料具有缓释持久性。最佳抑冰剂掺量为9%时,雾封层材料抗凝冰效果达到最佳。

路面用超疏水材料的抑冰研究进展

对路面超疏水材料的抑冰性能研究进展进行了综述。首先对超疏水性的基本理论进行了论述,然后系统论述了超疏水材料的防结冰机理和疏冰机理。超疏水材料通过抑制表面液滴的成核过程以及通过自身的低表面能和粗糙结构达到降低冰与基质之间粘附力的效果。且对超疏水在道路工程中的应用进行了论述,同时对其在应用中存在的问题进行了分析,指出发展具有良好耐久性能的超疏水表面将是今后路面抑冰研究的重点。

低冰点沥青混合料融雪抑冰性能影响因素研究

采用电导率试验研究融雪抑冰成分释放规律,以冻结试验研究混合料降温规律,并以融冰率试验研究融雪抑冰性能。结果表明:低冰点材料融雪抑冰成分释放具有温度依赖性,高温为低温的3.49~3.77倍,颗粒型材料易溶于水,导致融雪抑冰成分释放速率快于填料型材料;冻结过程分3个阶段,结冰阶段的冰点和结冰持续时间受材料类型、掺量及加水量影响,ZG-10S冰点最低;增大掺量、减小加水量相当于提高溶液浓度,可有效降低冰点;融化时间对融雪抑冰性能影响最大也最为显著,其次是温度,原因在于释放速率的温度依赖性决定了融雪抑冰效果具有一定限度。

环氧-硅橡胶复合薄层罩面抑冰防滑性能分析

通过改性环氧抗滑薄层和高韧性硅橡胶涂层制备具有抑冰功能的防滑环氧-硅橡胶复合薄层罩面,分析薄层罩面与沥青和水泥混凝土路面粘结性能,采用铺砂法和摆式摩擦仪进行表面构造深度和摩擦系数检测,利用拉拔试验和车轮碾压试验检测冰层与环氧-硅橡胶复合薄层罩面的粘结力和路面破冰效果。试验结果表明,环氧-硅橡胶复合薄层罩面表面粗糙防滑,同时疏水防结冰,与冰的粘结强度极低,轮胎碾压自动破冰,可有效降低路面除冰难度。

自控温抑冰SMA-13沥青混合料桥面铺装应用研究

沥青路面在低温环境中的凝冰现象易导致路表抗滑性能急剧下降,出现车辆打滑、制动距离延长等安全隐患,严重影响行车安全性。采用相变材料,从沥青混合料级配优化设计、路用性能试验、抑冰效果试验、试验段实施与检测等方面开展抑冰抗滑桥面铺装技术研究。研究结果表明:自控温抑冰SMA-13沥青混合料抗水损害性能、高低温稳定性等均满足路用要求,与普通SMA-13沥青混合料相比,其融冰效果显著,在-8℃和-6℃条件下抑冰时长可分别延长约6 h和9 h;在雨雪天气条件下,自控温抑冰路面的平均温度比常规路面高出4.2℃,表现出了良好的自调温效果。

融雪抑冰材料疏水性能影响因素研究

通过电导率测试,研究了疏水剂、偶联剂及融雪抑冰材料球磨时间对融雪抑冰材料疏水性能和沥青混合料盐分溶析的影响;采用扫描电镜观察了融雪抑冰材料的微观形貌;比较了融雪抑冰材料添加前后沥青混合料的路用性能.结果表明:疏水剂掺量(质量分数)增大,融雪抑冰材料疏水性能增强,沥青混合料盐分溶析速率减慢;偶联剂对融雪抑冰材料疏水性能影响较小,但对沥青混合料盐分溶析有一定程度的影响;融雪抑冰材料球磨时间越长,融雪抑冰材料粉体颗粒越细;融雪抑冰材料球磨时间的变化会影响到融雪抑冰材料的疏水性能和沥青混合料的盐分溶析;融雪抑冰材料粉体颗粒形状不规则,疏水剂覆盖在盐分表面上;与未掺融雪抑冰材料沥青混合料相比,掺融雪抑冰材料沥青混合料水稳定性稍高,高温稳定性和低温抗裂性略低;在降雪天气下,掺融雪抑冰材料沥青混合料具有明显的融雪抑冰效果.

沥青路面用融雪抑冰材料性能的研究

通过常温浸水试验、低温出水试验,考察融雪抑冰材料耐浸水性能及融冰雪性能;利用融雪抑冰材料制备沥青胶浆,研究不同粉胶比对胶浆性能的影响;采用扫描电镜(SEM)观察了材料在沥青中的微观形态分布;制备融雪抑冰沥青混合料,研究材料加入前后性能变化情况。结果表明,RB-1型材料相较于RB-2型材料耐浸水能力和融冰雪性能更强;有机硅疏水剂能增强材料的疏水性,疏水性越强,耐浸水能力越强,融冰雪性能越差;随着粉胶比的增加,沥青胶浆的稠度和抵抗剪切破坏的能力逐渐增强,而其塑性变差;融雪抑冰材料对沥青混合料性能影响较小,掺入融雪抑冰材料制备的沥青混合料抗结冰性能良好。

储盐类融雪抑冰材料对沥青混合料性能影响研究进展

为提高冰雪气候条件下沥青路面的运营安全水平,系统介绍了国内外储盐类融雪抑冰材料对沥青混合料性能研究的现状,总结分析了融雪抑冰的主要材料类型、作用机理、评价方法及应用效果等,并探讨了材料对沥青混合料融雪抑冰功能和路用性能的影响。分析表明:储盐类沥青混合料中融雪关键成分氯化物的析出降低了路表水溶液的冰点、路面与冰雪之间的黏附力,显著提高了自身融雪除冰功能;但导致混合料路用性能发生了一定的变化。MFL(Mafilon)材料的掺加,使混合料的各项路用性能均降低,尤其是水稳性能。V-260(Verglimit-260)材料以外掺的方式添加到混合料中,其水稳性能和低温性能均降低。而ICB(icebane)材料的粒径、置换方式、掺量及所用矿料级配等因素均对混合料路用性能有影响。采用高黏改性沥青或掺加添加剂,可有效改善融雪抑冰沥青混合料的路用性能。

超疏水铜表面的制备及其抑冰性能研究

通过在铜片表面沉积蜡烛灰涂层成功构建了纳米结构超疏水表面,该表面在室温(23±2)℃下与水滴的接触角为160°,滚动角为1°。研究了超疏水铜表面在低温条件下的抑冰性能,结果表明,在(-40±10)℃时将50μL水滴从5cm的高处滴至普通的铜表面2s开始结冰,而滴至超疏水铜试样(3cm×3cm×0.2mm)表面的水滴可以快速滚动,从滚动直至滚落超疏水铜试样表面所需的时间比水滴开始结冰所需的时间(50s)短,水滴未在超疏水铜试样表面结冰。通过测试冰与材料的黏附力,发现普通铜表面与冰的黏附力是超疏水铜表面与冰的黏附力的4.9倍。此外,在融冰的过程中发现,结冰的水滴在常温下稍微融化,在微风的作用下或稍微倾斜6°就能从超疏水铜表面滑落下来,表明超疏水铜表面比普通铜表面具有更好的抑冰性能。

超疏水低密度聚乙烯表面的制备及其抑冰性能研究

采用在低密度聚乙烯(LDPE)基材表面沉积蜡烛灰涂层的方式,制备纳米结构超疏水表面。研究发现,在常温((24±2)℃)条件下,该超疏水表面与水滴的接触角为162°,滚动角仅为1°。冰与基材表面的黏附力测试结果表明:普通LDPE表面与冰的黏附力是超疏水LDPE表面的3.38倍;冰块在微风或表面倾斜5°的条件下,易从超疏水LDPE表面滑落,表明超疏水LDPE表面在滴水结冰条件下具有良好的抑冰性能。

蓄盐缓释融雪抑冰材料的制备及性能研究

通过表面改性试验、溶出试验和溶液电导率测定试验,筛选出可用于蓄盐缓释融雪抑冰材料的载体(载体A)和表面改性剂(表面改性剂J),通过优化制备方法和成分配比,开发出具有降低溶液冰点功能和缓释功能的蓄盐缓释融雪抑冰材料。吸附试验和电导率测定试验的结果表明:载体A能够吸附的氯化钠含量较高,适合作为材料的载体;采用湿法吸附制备的融雪抑冰材料的缓释性能优于干法吸附制备的材料;随着表面改性剂J添加量的增大,融雪抑冰材料的缓释性增强。自制的蓄盐缓释融雪抑冰材料的组成为氯化钠、载体A、表面改性剂J,三者的质量分数分别为57.91%、38.60%、3.49%。溶出试验和溶液冰点测试试验表明自制的蓄盐缓释融雪抑冰材料具有良好的缓释性和降低溶液冰点能力。

一种疏水抑冰超薄磨耗层的应用

针对我国冬季道路积雪结冰导致交通事故的问题,文章制备了一种疏水抑冰复合剂,并设计了相应的疏水抑冰超薄磨耗层(Hydrophobic antifreezeultra-thin wearingcourse,HA-UTWC)。测试疏水抑冰沥青的常规技术性质;运用水滴滑落时间与接触角表征疏水性能;应用钢球捶击防覆冰试验测试冰层与路面间粘附力,表征抑冰性能。同时采用车辙试验、低温弯曲蠕变试验、冻融劈裂试验、铺砂法、摆式摩擦系数测试(BPT)、步行式摩擦系数测试(WFT)等验证HA-UTWC的稳定性和抗滑性等路用性能。结果表明:HA-UTWC具有优良的疏水抑冰性能,能够降低冰层与路面间粘附性;并通过研究HA-UTWC的路用性能发现,其具备较强的高温、低温及水稳定性。虽然HA-UTWC的抗滑性能有一定程度衰减,但仍满足规范要求,能确保道路安全运行。该疏水抑冰超薄磨耗层具有较强的实用价值,能够为其他疏水路面、融雪路面等研究和铺筑提供一定参考。

复合型蓄盐沥青混合料的抑冰与抗滑性能

为降低冰雪对行车安全的影响,评价复合型盐化物对沥青混合料的抑冰效果,结合车辙试验与摆式摩擦系数测定仪,研究复合型盐化物对沥青混合料高温稳定性与抗滑性的影响。结果表明:当复合型盐化物掺量为10%、冰膜厚度为5mm时,复合型盐化物的抑冰效果最好;掺入复合型盐化物可以显著提高沥青混合料的高温稳定性,但随着掺量的增加,高温稳定性略有下降;掺加复合型盐化物的沥青混合料的抗滑性能优于基质沥青混合料,说明复合型盐化物有利于提高沥青路面的抗滑性能。

北京大兴机场高速路面主动型抑冰技术实践

近年来,气候变化导致极端恶劣天气频发,暴雪、凝冰天气对冬季交通带来严重影响。主动型抑冰技术可有效防止低温、降水导致的路面结冰,提高道路安全性。相对于传统的除冰雪技术,该技术可有效预防未知路面结冰,减少融雪剂的使用,并能够防止二次结冰,降低除雪除冰的工作量。大兴机场高速的共构路段和高架路段全幅应用了这种主动除冰雪技术,包括大兴机场高速所有桥面及匝道桥下坡路段在内,累计应用抑冰剂近6000t,如此规模的实践在世界范围内并不多见,有诸多值得总结和借鉴之处。

纳秒激光诱导TC4微结构表面抑冰特性实验研究

目的研究具有大接触角和低表面能的微纳疏水表面,以减少结冰引起的空气碰撞。方法采用纳秒脉冲激光在TC4表面构建微结构,利用扫描电镜和EDS对TC4表面形貌和元素成分进行观测,应用接触角测量仪分析表面润湿性和表面能,搭建低温结冰结霜实验台,测试表面的抑冰抑霜性能。结果随着激光功率的增大,TC4合金表面微米颗粒的尺寸增大;接触角逐渐减小,且均高于未加工表面;接触角滞后逐渐增加,且均低于未加工表面;表面自由能逐渐增加,且均低于未处理表面;粘附功逐渐增加,且都小于未处理过的表面。加工后表面液滴冻结时间比未加工表面最高延迟47 s,激光功率为7 W时的冻结时间最长,霜晶质量最小,表面覆盖率最低。结论高接触角、低接触角滞后的微织构表面可以有效延迟结冰时间。

抑冰沥青路面施工要点及成本控制要素研究

道路积雪的情况下,路面附着能力降低。是冬季交通事故的主要诱因,为此需要科学有效的路面抑冰技术。橡胶颗粒沥青路面是用橡胶颗粒代替传统路面中的岩石颗粒,从而使路面弹性提高,当路面在低温时能有效抑制路面结冰。针对抑冰沥青路面施工,分析其施工要点以及成本控制要素。

新型疏水抑冰抗滑磨耗层的研发及性能研究

针对路面结冰造成交通事故所带来的危害到生命安全、财产安全的问题,提出了通过化学合成法研制一种新型的疏水抑冰材料,将其与单一粒径玄武岩进行胶结,最终得到一种新型的疏水抑冰抗滑磨耗层。对磨耗层进行了疏水抑冰性能试验,结果表示:磨耗层具有良好的疏水性能,以及对其他常规路面材料而言具有较好的抑冰性能。

有机复合型融雪抑冰路面添加剂技术研究与应用

近年来随着我国经济提速发展,高速公路的里程在不断递增,同时也对公路沥青路面的安全使用性能提出了更高的要求。我国有70%的道路位于冬季结冰地区,每年因路面结冰造成了大量的交通事故。目前普遍采用的除雪铲冰方法包括人工清理、机械清理和泼洒化学盐类清理,这些清理方法从效率、效果和生态环境保护上,已经不能满足道路安全运营维护的要求。在此基础上,笔者提出了有机复合型融雪抑冰路面添加剂技术,因其融雪抑冰显著特性,该技术已逐渐开始在新建、改建、扩建沥青混凝土道路上面层施工中推广应用。

不同尺寸形貌抑冰微纳米材料对细胞冷冻保护性能的影响

抑冰纳米材料被广泛研究以提高对细胞、组织或器官等的冷冻保存效率。不同组分、尺寸、形貌的抑冰纳米材料可有效抑制冰晶的形成和生长,从而减少对生物样品冻存的损伤。本研究通过水热法制备出不同尺寸的碳复合体微粒(carbon composite particles,CCPs)和特殊形貌的微纳米材料。结果显示随着碳复合体微粒粒径尺寸减小,细胞冻存保护效果增强。而相较于球形结构的碳复合体微粒,不对称纳米粒子(Janus nanoparticles)和纳米花(WSP nanoflower)材料对细胞冻存的保护作用明显增强。另外,将适当浓度微纳米抑冰材料与商品化冷冻保护剂联合使用,可进一步提高对细胞冷冻保护的效果。本文制备的微纳米防冻材料可有效提高细胞的冷冻保存效率,在生物医学研究和低温保存应用中具有巨大的潜力。

蓄盐沥青混合料与冰层粘结程度评价方法探究

为了能更精确地评价蓄盐沥青混合料与冰层的粘结程度,通过对拉拔头、冰层冻结方式、拉拔方式等方面进行改进,采用粘结强度和残冰率作为蓄盐沥青混合料与冰层粘结程度的评价指标,开发出一种基于马歇尔试件全断面的试验方法。试验结果表明,试件与冰层之间的粘结强度及残冰率随温度降低而增加,蓄盐沥青混合料在-10℃以内能降低试件与冰层的粘结强度30%以上,-7℃的粘结强度相比于普通沥青混合料减小约50%,-9℃以内残冰率减小比例均大于50%。冰层与试件粘结强度的测量准确度随残冰率的增大而降低,建议在-10℃内采用本试验方法。开发的评价试件与冰层粘结程度的试验方法区分度较高,试验的变异系数在10%以内,稳定性较好。