具有降低污染活性的铺路材料及用于制备该材料的光催化混合物 |
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申请号 | CN200980115268.7 | 申请日 | 2009-04-28 | 公开(公告)号 | CN102015572A | 公开(公告)日 | 2011-04-13 |
申请人 | 伊泰赛蒙地(共同)股份公司; | 发明人 | 吉安·卢卡·古尔里尼; 让-皮埃尔·格勒洛; | ||||
摘要 | 一种新光催化组合物被公开,其用于渗透道路表面。所述组合物不含有 骨料 但由 水 泥、光催化剂、超稀释剂、 粘度 调节剂和消泡剂以适宜比例组成。所述组合物用于多孔开级配 沥青 ,渗透到深度达30-50mm处的空隙中。所被处理的沥青具有强烈且持久的光催化活性,即使在重机械负载和不利天气条件下,用于市区内外经受繁忙交通的道路表面。 | ||||||
权利要求 | 1.一种铺路材料,其表面由多孔、开级配沥青构成,所述多孔开级配沥青的孔隙被水泥和光催化剂构成的灰浆渗透。 |
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说明书全文 | 具有降低污染活性的铺路材料及用于制备该材料的光催化混合物 技术领域: [0001] 本发明涉及用于城市内外区域的降低污染光催化表面材料。背景技术: [0002] 车辆交通特别是重型车辆的持续增长,为城市中心及其道路带来多种问题,包括污染物排放的增加。 [0003] 为克服这一问题,一些含有光催化剂的水泥制品被使用,所述光催化剂可以氧化和降低环境污染物,特别是车辆产生的氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOx)以及未燃烧碳氢化物;这些水泥制品可以不同形式应用,例如作为建筑临近污染排放处的外墙涂层,作为隧道顶壁涂层,或者制成道路表面。 用水泥铺路材料完全替代沥青不是一个很好的方案,因为水泥铺路材料在很多道路应用中缺乏所需的弹性,并需要进行收缩补偿等。 [0004] 专利申请EP 1 752 429提供制备一种已存在的沥青道路表面,其具有适宜的多孔性以吸附足量光催化水泥制品。该申请公开用于部分浸渍沥青表面的光催化灰泥。 这些产品的典型特点是其在沥青表面的渗透多孔的能力,而非深层渗透。 所述产品使得沥青具有良好光催化特性(即吸收和分解污染物的能力),但是非常有限的物理机械特性。事实上,尽管必须添加硅灰、纤维和骨料以增强机械抗性,所述灰泥具有有限的粘结性,特别是在大雨环境下,很容易被冲刷离开道路表面,也就失去了光催化效果,使得道路表面退化。 其同样不能确保在重承载下灰泥沥青整体系统的性能。 [0005] 已知多种沥青-水泥混合物(例如Densiphalt 品牌)没有任何光催化活性,它们被用于楼面:它们是液体沥青水泥混合物,通常被施用到已存在的道路上没用于增加表面机械抗性。 更多的无光催化活性水泥制品(灰浆)被用于建筑、地形等加固。 基于此目的,在安装时,水泥制品被注入基质的孔穴内(EP 434 112,EP 967 187),或者装配式构件的杆端或者后张力线缆鞘内。 [0007] 图1是测试基于本发明的铺路材料降低污染活性的装置示意图。发明内容: [0008] 出乎意料地发现一种用于道路表面的水泥基制品,其具有良好光催化性和强抗磨损性。 其通过特定组合物(或光催化灰浆)渗透入多孔开级配沥青内部,所述组合物由下述组分组成:水泥、光催化剂,优选还具有超稀释剂、粘度调节剂和消泡剂;这些优选添加剂的量只需可以制成品就足够,与水适当混合后,渗透到沥青内部深处。 这样处理的沥青成为半柔性双组分铺路材料体系,在市区内外重交通道路表面使用情况下,其具有高效持久光催化活性,即使在重机械负载和恶劣天气条件下。具体实施方式: [0009] 所谓“双组分半柔性铺路材料”是指一种铺路材料,其为多孔开级配沥青构成的沥青块,在其孔隙中渗透有基于本发明的水泥灰浆。 这种铺路材料构成的表面和结构可以承受交通工具的压载。 其没有任何结构连接,与传统混凝土路面不同。 [0010] 所谓灰浆或水泥浆(法文为coulis)是指水性水泥组合物,其不含有骨料(骨料的定义参见标准UNI EN 12620:2003)。 [0011] 所谓“可渗透到深处”是指灰浆可以完全填满多孔开级配沥青层的平均深度在30mm-50mm处的孔隙。 [0012] 多孔开级配沥青是已知的,并用于道路表面。 其为开孔材料,通常有一部分或多部分粗骨料(基本没有细骨料)和任意填料组成,与沥青基质(或含沥青粘结剂)成一体。 这样的沥青具有高孔隙率,通常为20%-40%v/v,优选为25%-35%。 含沥青粘结剂(或基于UNI EN 12591标准的沥青)含量通常为最终产物(沥青,骨料和填料)的4%-7%w/w。 用于传统沥青铺路材料现场铺设机器,所述沥青被铺设在任何已经存在或特制道路表面层(例如铺设在水泥基颗粒材料或传统压缩沥青层上)。所谓用于测量本发明产品渗透深度的参照沥青称为“0/14”,其组分见表2。 所谓参照是简单且非限制性的示例,因为所述灰浆是可以用于任何类型的多孔开级配沥青。 [0013] 所述灰浆中所含水泥优选为1型水泥,由UNI EN 197-1标准所限定,例如灰或白波特兰水泥。 也可以是水泥混合物,例如波特兰水泥和快凝水泥(例如硫酸铝型)混合物,以减少硬化和熟化时间。 [0014] 所述光催化剂由一种或多种可以在环境光照、空气和湿度条件下氧化一种或多种环境污染物的化合物组成。 所述环境污染物中值得提及的是NOX、SOx和未燃碳氢化物。 优选的光催化剂是二氧化钛(TiO2),至少部分晶型为锐钛矿型,或其前体之一。TiO2中锐钛矿型的比例优选为至少20%、至少50%、至少75%或100%w/w。 各种类型的锐钛矿型二氧化钛都可用于本发明;例如Millennium Chemicals公司生产的AT1、PC50、PC 105,它们具有不同的比表面积值。 两种或多种二氧化钛的混合物是优选的,以便得到不同的比表面积。 二氧化钛的前体中,值得提到的是所谓的钛糊,这是二氧化钛生产循环中的中间产物。 [0015] 除了前述水泥与光催化剂是分开的,也可以使用预混有光催化剂(或光催化水泥)的水泥:例如使用TX Aria 水泥(申请人公司产品)。 [0017] 所述粘度调节剂可选自常用产品,例如羟烃基纤维素、羟烃基瓜尔胶、淀粉及其衍生物、其他多糖、琥珀酰聚糖、聚氧乙烯、聚亚安酯等,及其混合物。 羟烃基瓜尔胶是优选的,例如取代度为2.3的Collaxim P6(Axim,France公司产品)。 [0018] 所述消泡剂选自常用产品,通常为一个或多个HLB(亲水-亲油平衡值,即亲水性、亲脂极性和无极性比例)为6的表面活性剂。 优选消泡剂为Désaerocim P1。 [0020] 本发明的灰浆是通过混合物前述组分而得,所述组分以相对于水泥量计具有如下重量百分比:光催化剂0.01%-8%,优选2%-6%,例如3.5%;超稀释剂0.005%-5%,优选0.01%-0.5%,例如0.29%;粘度调节剂0.0005%-0.1%,优选 0.001%-0.05%,例如0.005%;消泡剂0.001%-0.1%,优选0.005%-0.05%,例如 0.01%。 [0021] 其他可选添加剂包括,例如(非穷举)CrVI缩减剂(例如Reducem P)以及扩展剂。 [0022] 上述组分优选为干粉形式,以得到本发明的预混干粉产品。 这些产品与适量水混合成灰浆。 灰浆中水/水泥比优选0.65-0.33,更优选为0.55-0.4,例如0.48。 [0023] 基于本发明制备的双组分半柔性铺路材料可以是任何形式的表面,特别是市区内外道路或广场,机场跑道或停机坪,工业路面或其它承受机械压力的表面。 上述均为非限制性示例,仅为本发明的一部分。 其上表面由多孔开级配沥青组成,其表面和空隙分别由前述灰浆涂覆和渗透。 所述灰浆通过沥青的孔进入其内部的平均深度达到30-50mm。 产品施用整合后,水被蒸发而灰浆原位留下成干燥状态;所得铺路材料成为本发明的一部分。 [0024] 本发明所述铺路材料包括仅由所述灰浆渗透的多孔沥青,或还包括下层结构,例如普通沥青、水泥基颗粒材料或土。 [0025] 渗透到实现是通过在适宜的混合器中(例如鼓式水泥搅拌器)用适量水混合干粉产品,然后将所得灰浆灌注或喷洒到所述沥青上。 [0026] 从一个或多个传输点通过自动喷射系统或泵系统实现对大量表面的涂覆是很容易的。 所述流体混合物可以通过已知的手动方式(刷子)或机械方式(喷涂机)分布到整个沥青表面。 所述灰浆的组分确保可以渗透入沥青,即,无需使用机械方式(例如振动、压缩等等)就可以将产品渗入到所需深度(这就是所述灰浆被称为″自渗透″的原因)。 [0028] 对于将被处理的预存表面是非多孔沥青制成的,可依已知方法在其上施加一层适当的开级配沥青层;经过适当的固化和冷却时间(通常24小时之后),就可以前述方法由本发明的灰浆进行渗透。 [0029] 如实例部分的示范,本发明的产品具有强效且持久的光催化活性。 被渗透入多孔开级配沥青中的灰浆形成一个耐磨损和耐冲刷的相。 即使是经受反复的侵蚀性压力,本发明的铺路材料仍显示保持强效光催化活性,好于现有产品。 实现这些优秀且意想不到的结果却无需添加任何常用材料来提高其机械强度,例如硅灰、骨料或纤维。 这样所得光催化铺路材料成本低且高效易于制备。 [0030] 下面的例子对本发明进行非限制性示范。 [0031] 实验部分 [0032] 例1:水淋滤试验 [0033] 在试验中,由相同多孔沥青(称为0-14)组成的样本分别由基于专利申请EP 1752 429(Fotofluid,Global Engineering公司产品)的灰浆和基于本发明的灰浆处理,组分如表1(表中英文为产品商品名)。 多孔沥青的组分(骨料和填料粒径分布和沥青成分沥青)如表2。 [0034] 表1 [0035] [0036] 表2 [0037] [0039] 本发明的灰浆还显示出比对照灰浆更高的耐淋性。 这是非常令人惊讶的,因为本发明的组分(不同于含有骨料和硅灰增强水泥的对照灰浆),没有被认为是具有高结构性能的水泥产品。 [0040] 例2:表面侵蚀后光催化活性试验 [0041] 如例1所得的开级配沥青样本没有再进行淋滤试验而是进行60分钟的减少NOx能力试验。 [0042] 光催化活性试验的方法在NO+NO2混合气体在置有样本的反应器中循环(UNI标准草案),图1。 [0043] 下述设备被用于这个试验: [0044] -1个容纳空气的瓶; [0045] -1个装有混合气(NOx)的瓶子,或者两个瓶子分别装有NO和NO2; [0046] -1个用于测量气体(NOx)流速的控制系统; [0047] -1个流量计; [0048] -1个混合腔; [0049] -1个反应器; [0050] -1个灯; [0051] -1个用于气体循环的泵; [0052] -1一个用于NOx对化学发光分析器; [0053] -1个抽气泵(用于所述分析器); [0054] -连接配件(阀、管和T型头) [0055] -1个用于抽取气体的泵(件步骤0) [0056] 下述步骤用于实施该试验: [0057] 步骤0:真空“清洁”系统10分钟。 [0058] 在黑暗中: [0059] 步骤1-初步分析气流30分钟,直到流速稳定(额定值±20%) [0060] 步骤2-在反应器中循环气流30分钟 [0061] 步骤3-(第一)气体采样-1升60秒 [0062] 步骤4-循环气流30分钟 [0063] 步骤5-(第二)气体采样-1升60秒 [0064] 步骤6-初步分析气流30分钟,直到流速稳定(额定值±20%)-然后开灯[0065] 在光照下: [0066] 步骤7-初步分析气流30分钟,直到流速稳定(额定值±20%) [0067] 步骤8-(第一)气体采样-1升60秒 [0068] 步骤9-在反应器中循环气流30分钟 [0069] 步骤10-(第二)气体采样-1升60秒 [0070] 步骤11-关掉灯光和所有泵结束试验。 [0071] 在30分钟和60分钟确定降低污染活性: [0072] NOx,30%=(CNOx,0-CNOx,30)/CNOx,0 [0073] NOx,60%=(CNOx,0-CNOx,60)/CNOx,0 [0074] 其中: [0075] CNOx,0=初始浓度 [0076] CNOx,30=30分钟后NOx浓度 [0077] CNOx,60=60分钟后最终NOx浓度 [0078] 结果显示两个样本中60分钟后基本一样的活性(参照产品为88%,本发明产品为90%)。 [0079] 所述样本然后进行模拟交通车辆引起的磨损的表面机械侵蚀。 对两个样本的侵蚀方法是去除2mm表面层:在这一深度覆盖沥青外部的水泥产品表面层已经被完全移除,沥青内的孔隙暴露在包含等量水泥制品的表面。 [0080] 这样处理的样本再次进行60分钟的减少NOx试验。结果显示可预测的沥青表面光催化层的减少(污染物)效果的降低。 然而惊讶地发现基于本发明的产品还保留73%的活性,高于与之对照的产品的56%。 [0081] 数据显示基于本发明的灰浆具有双重优势,即使意外失去顶层涂层仍具有高耐蚀性和持久光催化活性。 |