[发明专利]一种可融雪除冰的钢渣基相变沥青混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供一种可融雪除冰的钢渣基相变沥青混凝土及其制备方法，涉及木工程材料技术领域。所述用于融雪除冰的钢渣基相变沥青混凝土主要由相变钢渣粗集料、天然细集料、天然矿粉和沥青通过原料干燥、沥青升温、拌合处理等步骤制备而成。本发明克服了现有技术的不足，通过吸附有相变材料形成的相变钢渣为原料，混合天然集料、天然矿粉和相对少量的沥青用于路面建设，在有效减少沥青使用量的基础上，使得路面通过主动吸热存储和放热的物理性能达到融雪除冰的效果，实现显著的经济环保效益。

技术领域

本发明涉及土木工程材料技术领域，具体涉及一种可融雪除冰的钢渣基相变沥青混凝土及其制备方法。

背景技术

据报道显示，在冬季我国有63％的国土面积处于冰冻状态，即使在我国南方也时常会出现低温冰雪灾害。低温冰雪灾害是导致冬季道路交通事故频频发生的最主要原因，这是因为积聚在路面上的冰雪直接导致摩擦系数显著降低、行驶车辆的制动性能大大减弱。长期的观测结果表明，有效的道路融雪除冰措施可降低约88.3％的冬季道路交通事故发生率，每百公里道路死亡人数可降低73.4％。因此，利用有效的道路融雪除冰措施，保障冬季道路交通安全一直以来是国内外研究的热点。当前，融雪除冰措施可以概括分为两大类，一类是传统被动式融雪除冰措施，另一类是新型主动式融雪除冰措施。

传统被动式融雪除冰措施应用最为广泛，它是指在道路上有冰雪积聚时，利用破冰机、铲雪车等机械设备铲除路面冰雪，或撒布化学盐(NaCl、CaCl2等)降低冰雪的融点清除路面冰雪。然而，由于冰雪与路面的冻结粘附作用，机械设备很难将冰雪彻底从路面铲除，粘附在路表面的薄层冰雪极易导致车辆打滑、侧翻，更重要的是机械设备会严重刮伤路表面造成永久性损伤；撒布化学盐不仅清除不彻底，而且化学盐融化后会污染土壤和水源、腐蚀路面造成使用寿命下降。目前，新型主动式融雪除冰措施的应用能够一定程度缓解上述瓶颈，主动式融雪除冰措施包括内置发热单元的电加热路面、循环热流体路面、太阳能光伏路面、微波加热路面等，以上融雪除冰型功能路面虽然绿色环保，但每平方米的融冰雪速率非常低，通常不足1g/min,融雪除冰用时周期长，难以满足道路网保通性的要求。此外，融雪除冰型功能路面前期建设投入巨大，且发热装置损坏后不易修复,难以大规模推广应用。近年来，感应加热路面也被提出来用于融雪除冰，感应加热路面是指在路面中添加金属感应材料，通过感应加热设备施加一个外部交变磁场，感应材料由于焦耳效应迅速生热，整个路面由于感应材料的传热，温度快速升高，此时路面上积聚的冰雪也能够快速消融。然而，感应加热设备的开发困难，且设备非常昂贵，这导致感应加热路面融雪除冰大多仅限于实验室研究。因此，亟待寻找一种能同时满足不损伤路面、绿色环保无污染、融雪除冰效率高并且造价较低的融雪除冰措施，来缓解上述问题。

钢渣是炼钢时产生的工业废渣，据统计每年我国产生的废弃钢渣数量高达上千万吨，在我国钢渣的累计存放量已经超过了10亿吨，侵占了大量的土地资源。钢渣是一种典型的多孔碱性材料，与沥青的粘附性明显优于传统天然集料。目前，钢渣作为集料用于道路工程中，已经实现了工厂化、大批量生产的目标，但是钢渣集料的功能化再利用还有待进一步开发，并且在钢渣沥青混凝土的实际使用过程中还发现，由于钢渣的多孔特性容易吸附消耗过多的沥青，与传统沥青混凝土相比，沥青用量会增加15％-20％左右，导致投资成本增大。如申请号201710548542.6公开的“一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料”，通过钢渣混合大量的沥青，方便后期路面进行微波加热，提升路面融雪化冰的效果，其路面本身并不能达到融雪化冰的效果，需要外部设备作用才能够实现，并且由于钢渣表面具有大量孔隙，在与沥青混合时，会对沥青进行大量的吸附，很大程度上造成沥青用量的增加，提升路面建设的成本。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种可融雪除冰的钢渣基相变沥青混凝土及其制备方法，通过吸附有复合相变材料形成的相变钢渣为原料，混合天然集料、天然矿粉和相对少量的沥青用于路面建设，在有效减少沥青使用量的基础上，使得路面通过主动吸热存储和放热的物理性能达到融雪除冰的效果，实现显著的经济环保效益。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：