緩釋劑對抗凝冰改性劑緩釋性能的影響

屈蓮花

（烏海市公路工程質量監督站，內蒙古 烏海 016000）

1 引言

為保持冬季積雪結冰路面附著系數[1]，有必要通過各種措施及時對路面冰雪進行清除，以保障道路行車安全與暢通[2]。目前國內外主要的道路除冰雪方法主要可分為被動式和主動式兩大類[3,4]。隨著研究的深入，發現了被動式氯鹽類融雪劑的多種弊端，學者們開始嘗試探索新的路面除冰雪方法[5]，其中主動除冰雪路面發展尤為迅速，而且對橡膠顆粒自應力彈性路面和蓄鹽路面（瀝青混合料中添加抗凝冰改性劑）等環境友好型的路面材料研究更盛[6,7]。例如由瑞士生產的V-260型抗凝冰改性劑[8]、日本研究成功的MFL（Mafilon）凝冰改性劑等[9]，以及國內以哈爾濱工業大學、長安大學、重慶交通大學等高校進行的各種抗凝冰瀝青路面的研究。發現抗凝劑可以在車輛荷載作用下從瀝青混合料的毛細空隙中釋放出來，達到降低路面冰點的作用[10]。同時也發現，抗凝冰改性劑除了要保證不降低瀝青混合料既有路用性能，另一個需要突破的關鍵性技術問題就是長效性，即如何保證摻加到瀝青混合料中的抗凝冰改性劑在具備冬季融雪化冰性能、夏季不流失的功能[11]。目前國內同類產品緩釋性能差，普遍缺乏長效性。本文著重研究緩釋劑對抗凝冰改性劑中鹽分（氯離子）的緩釋效果。通過高分子材料對普通抗凝冰改性劑進行包膜[12]進行控制鹽分緩慢釋放出來，使抗凝冰劑具有長效性。

2 試驗及方案

2.1 主要材料

試驗材料分為普通抗凝冰改性劑、緩凝劑1#（主要成分為環氧樹脂）、緩凝劑2#（主要成分為酚醛樹脂）、緩凝劑3#（主要成分為聚苯乙烯）。以及各類緩凝劑主要高分子材料對應的稀釋劑（涉密不便交代），下文所述的稀釋比例為主要成分為稀釋劑。

2.2 樣品制備方案

普通抗凝冰改性劑、不同環氧樹脂稀釋比例的緩釋劑1#（4:1、3:1、2:1），不同酚醛樹脂稀釋比例的緩釋劑2#（1:1、1:3、1:5），不同聚苯乙烯稀釋比例的緩釋劑3#（1:3、1:4、1:5）。經過包膜固化步驟，分別制備不同緩釋劑包裹的直徑為3mm左右的球形抗凝冰改性劑共9種，以及空白對照組1種，共計10種樣品。假設用于包膜的緩釋劑可以均勻覆蓋于普通抗凝冰改性劑表面，且質量幾乎一致。

2.3 測試方法

稱取相同質量的10種樣品，稱量100ml，25℃±2℃蒸餾水，從樣品投入水中開始計時，通過氯離子含量快速測定儀，在燒杯的固定位置取樣測試并記錄不同時刻溶液中氯離子含量，以此表征氯鹽析出快慢，并以此評價抗凝冰改性劑的緩釋性能。

3 試驗結果與討論

3.1 稀釋比例對緩釋效果的影響

按照2.2所述的方法分別制備添加了不同稀釋比例的緩凝劑抗凝冰改性劑，經包衣固化后的樣品，利用

3.2 所述的測試方法評價處理抗凝冰改性劑的緩釋效果，同時與未經過任何處理的普通抗凝冰改性劑的緩釋效果進行比較，所得試驗結果如圖1～圖3。

由圖1～3圖可知，緩凝劑的加入使得抗凝冰改性劑緩釋效果得到明顯改善，明顯的延長了氯化物的析出。而且發現抗凝冰改性劑中鹽分的釋放可分為三個階段。

圖1 緩凝劑1#稀釋比例對緩釋效果影響

圖2 緩凝劑2#稀釋比例對緩釋效果影響

圖3 緩凝劑3#稀釋比例對緩釋效果影響

第一階段誘發擴散階段，該階段鹽分析出速率最大并且析出速率急劇下降；

第二階段穩定釋放階段，該階段下鹽分析出速率穩平緩下降；

第三階段為衰減階段，該階段下鹽分釋放逐漸減小，鹽分析出速率降到最低保持平穩。在25±2℃條件下，普通抗凝冰改性劑中的鹽分析出只經歷了第一階段，缺乏必要的長久性能，緩釋劑的使用非常必要。

由圖1可知，1#緩凝劑稀釋比例為4:1時緩釋效果最佳，該條件下，鹽分析出基本保持在第二階段穩定釋放階段，這樣可以很好的保證摻加到瀝青混合料中的抗凝冰改性劑在冬季具備融雪化冰且夏季不會隨著雨水快速流失的功能。

由圖2可知，2#緩釋劑稀釋比例為1:1時，緩釋效果最差，稀釋比例為1:3和1:5時緩釋效果相當，緩釋劑的添加只是延緩了鹽分的析出，并沒有客觀延長鹽分的時間，作為緩釋劑并不是很好的選擇。

由圖3可知，3#緩釋劑稀釋比例為1:5時，緩釋效果最好且效果與1#緩釋劑效果相當。

3.3 緩釋劑類型對緩釋效果影響

將環氧樹脂、酚醛樹脂、聚苯乙烯在最佳稀釋比例條件下生產的緩釋抗凝冰改性劑與普通抗凝冰改性劑的鹽化物進行比較分析，結果見圖4。

圖4 不同類型緩凝劑比例對緩釋效果影響

由圖4可知，2#緩釋劑（酚醛樹脂）的緩釋效果最差，1#緩釋劑（環氧樹脂）前中期緩釋效果較2#緩釋劑（聚苯乙烯）緩釋效果好，中后期2#緩釋劑緩釋效果要優于1#緩釋劑。但是從實際應用角度分析，在生產抗凝冰瀝青混合料過程中，抗凝冰改性劑會替代部分礦粉或集料直接參與瀝青混合料的加熱拌合，2#緩釋劑在高溫（150℃～180℃）條件下極易融化進而導致包裹在其中的鹽分流失，其中有效得到緩釋效果的鹽分較少，導致抗凝冰混合料實際使用時效降低。

再者，隨著路面使用年限的增加，在自然環境和行車荷載作用下瀝青混合料微孔隙降低，使得瀝青混合料本身自帶緩釋效果，為保證有效的抗凝冰效果，要求中后期緩釋劑的緩釋效果有下降趨勢，這樣更有利于抗凝冰改性劑的使用。

4 結語

本文利用土木工程中常用的氯離子測定儀，設計并測試了抗凝冰改性劑鹽分析出規律，并對不同類型緩釋劑在不同稀釋比例條件下的緩釋性能進行了分析，等到如下結論：

①用稀釋后的高分子材料（環氧樹脂、聚苯乙烯、酚醛樹脂等）作為包衣材料制作的緩釋型抗凝冰改性劑，可以有效控制其中鹽分析出速率，為提高抗凝冰改性劑的長效性研究提供了一種手段。

②各類緩釋劑在緩釋效果最佳時，環氧樹脂類緩釋劑的最佳稀釋比例為4:1，酚醛樹脂類緩釋劑最佳稀釋比例為1:5，聚苯乙烯類緩釋劑的最佳稀釋比例為1:5。且不同類型匯總酚醛樹脂類緩釋效果最差。

③綜合比較3種類型包膜材料樣品的緩釋效果，同時結合實際應用分析對比得出，采用環氧樹脂且稀釋比例為4:1時作為包膜材料鹽制備的抗凝冰劑緩釋效果最好。