用于透水整体路面的碳纳米管保护剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种透水路面保护剂，具体涉及用于透水整体路面的碳纳米管保护剂及其制备方法。

背景技术

透水路面是一种生态环保型路面，具有连续的孔隙、良好的透气和透水性。目前，透水性路面主要以混凝土透水路面和沥青透水路面为主，透水路面的铺装不仅可以补充地下水，缓解城市内涝，吸声降噪，还可以有效改善城市热环境，透水路面已被广泛的进行使用。

但是，在外界光照、温度、雨水、盐类、油类等各种环境的共同影响下，透水路面材料易发生冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应、裂缝等破坏，进而导致透水路面材料的耐久性较差。为了解决透水路面材料的耐久性问题，现有的透水路面通常采用表面喷涂保护，在透水路面表面增设一层或多层覆盖式保护剂材料，该方法因其施工方便，故具有广泛的应用。

然而，经分析发现，透水路面材料作为一种多孔复合材料，硬化后常存在大小不一的孔隙。透水路面材料的膨胀和开裂都与水有关，同时水也是侵蚀性介质(如氯盐、硫酸盐等)迁移进入透水路面材料内的载体，水介质的存在及其在透水路面材料孔隙和裂缝中的迁移成为影响透水路面材料结构耐久性的主要因素。因此现有的喷涂保护剂的方法只能对透水路面的表面加以保护，随着保护材料的老化或破坏，保护层还是易出现脱离和强度下降等问题，进而影响对透水路面的保护效果。

发明内容

本发明的一个目的在于提供用于透水整体路面的碳纳米管保护剂，通过第一喷涂剂和第二喷涂剂的结合使用，进而减少透水整体路面材料孔隙、减少侵蚀性介质进入透水整体路面材料，提高透水整体路面的使用寿命。该目的采用以下技术方案实现：保护剂包括第一喷涂剂和第二喷涂剂，所述第一喷涂剂包括浸渍剂，第二喷涂剂为路面保护剂。在本材料中，浸渍剂和保护剂均为现有的材料，本发明人采用现有的浸渍剂和路面保护剂相配合使用，以提高路面保护剂对透水路面材料的保护作用。

具体的，浸渍剂的作用为喷射到透水路面基材内部，便于在喷涂第二喷涂剂时，第二喷涂剂能快速渗透至透水路面基材内部，进而在透水路面材料内部形成一层坚韧的保护薄膜，提高路面耐磨性并减少骨料在使用中脱落现象的发生。

第二喷涂剂的作用为喷涂于透水整体路面上，密闭透水整体路面材料孔隙和微裂缝，提高透水整体路面材料的抗渗性，强化透水整体路面结构，具有明显的防水防腐功能，可显著提高透水整体路面的抗化学腐蚀性能和强度，改善透水整体路面的抗冻及抗盐冻性能，增加透水整体路面表层的密度，提高耐磨性。

本发明中，浸渍剂和路面保护剂为现有的材料，浸渍剂还可以为沥青浸渍剂或石墨浸渍剂等，只要能够实现喷射到透水路面基材内部，便于第二喷涂剂快速渗透至透水路面基材内部的效果即可。在本发明人使用的过程中，发现硅烷浸渍剂能达到更好的使用效果。

具体的，硅烷浸渍剂包括异辛基三乙氧基硅烷溶液。优选的，硅烷浸渍剂包括异辛基三乙氧基硅烷溶液50-80份、改性有机硅氧烷溶液15-30份、分散剂2-6份、防腐剂0.5-5份、着色剂1-10份。

同时，硅烷浸渍剂与路面保护剂相配合，当浸渍剂作用在透水路面基材内部后，浸渍剂与路面保护剂相互融合，能够使路面保护剂更好的在透水路面内部形成保护层，硅烷浸渍剂能够与路面保护剂更好的结合，其中，路面保护剂也可以为多种材料，在与硅烷浸渍剂配合使用的过程中，本发明人发现包括硅酸锂和碳纳米管的路面保护剂具有更好的保护效果。

具体的，路面保护剂包括硅酸锂8-15份、碳纳米管10-20份、800目的金红石钛白粉15-20份，多羟基醚化三聚氰胺2-6份、硫酸钠0.5-3份、碳酸钠0.5-3份、氯化铝0.5-3份、三乙醇胺1-5份、扩链剂5-10份、丁基萘磺酸钠0.05-0.5份、抗紫外老化剂0.5-1份、去离子水30-50份。

透水整体路面是由凝胶材料、集料、水以及必要时加入外加剂，经均匀搅拌、密实成型、养护硬化而成的刚性材料，但本质上是一种非均匀多孔性材料，在水、二氧化碳、氯离子、硫酸盐等介质的侵蚀下，不可避免受到外来因素的影响而加速混凝土的破坏，大大缩短了使用寿命。因此，减少透水整体路面材料孔隙的存在，是减少侵蚀性介质进入透水整体路面材料的重要途径，本发明的路面保护剂喷涂于透水整体路面表面可有效密闭透水整体路面材料孔隙和微裂缝，提高透水整体路面材料的抗渗性，同时可以强化透水整体路面结构，具有明显的防水防腐功能，可显著提高透水整体路面的抗化学腐蚀性能和强度，改善透水整体路面的抗冻及抗盐冻性能，增加透水整体路面表层的密度，提高耐磨性。

除此之外，利用碳纳米管的纳米级集尘灰微粒的特性，可有效吸附透水整体路面的灰尘，再通过雨水冲刷将灰尘和污染物排入污水处理管道，降低大气环境的污染，同时还对污染雨水具有优良的净化效果，并且，碳纳米管优越的机械性能，可有效提高透水整体路面的抗拉强度、柔韧性、回弹性和抗畸变能力；碳纳米管良好的导热性，能够提高透水整体路面的抗冻融及抗盐冻性能；碳纳米管的吸附性能，能够有效解决透水整体路面的老化和保护层易脱离的性能，延长使用寿命。

本发明的另一个目的在于提供用于透水整体路面的碳纳米管保护剂制备方法，通过在预设时间内喷射第一喷涂剂和第二喷涂剂，提高第二喷涂剂对透水路面材料的保护性能，对路面提供持久保护。

具体的，用于透水整体路面的碳纳米管保护剂的制备方法，包括以下步骤：

将第一喷涂剂喷涂在路面上；

第一喷涂剂喷涂后，在预设时间内将第二喷涂剂喷涂在路面上。

其中，第一喷涂剂在路面上喷涂深度为3-5mm。第一喷涂剂喷涂量为0.2-0.3kg/m

本发明通过化学渗透原理，先喷涂着色浸渍剂使其深层浸渍至透水路面基材内部3-5mm，便于二次喷涂的路面保护剂能快速渗透至透水路面基材内部，以达到润色和消除色差的作用，同时形成一层坚韧的高光泽度薄膜，大大提高路面耐磨性并减少骨料在使用中脱落现象的发生，对路面提供持久保护，减少维修和养护成本。

在本发明中，当第一喷涂剂喷涂深度为3-5mm时，能更好的使第二喷涂剂喷涂到透水路面内部，且第二喷涂剂能够更好的在透水路面基材内部形成薄膜，进而有效避免其他介质进入透水路面内部对透水路面材料造成侵蚀，选择3-5mm的深度，不仅有利于喷涂施工，同时，能达到较好的保护效果，因此第一喷涂剂的喷涂深度优选的为3-5mm。其次，每次喷涂的量控制在为0.2-0.3kg/m

进一步的，在喷涂时，路面保护剂渗透至透水整体路面材料内部，与游离碱反应生成的枝蔓状结晶物，吸水膨胀后充盈密实透水整体路面材料毛细孔隙和微裂缝，和透水整体路面融为一体，形成永久性防护层。

在使用时，第一喷涂剂放置在第一储料罐内，第二喷涂剂放置在第二储料罐内，且第一储料罐和第二储料罐的温度均为40度。第一喷涂剂通过恒温汽压喷涂的方式喷涂，使得第一喷涂剂能够均匀的到达透水路面材料的内部，便于第二喷涂剂直接喷涂在透水路面材料的内部，进行反应。第二喷涂剂通过恒温高压喷涂的方式喷涂，高压的喷涂方式能够确保第二喷涂剂到达透水路面材料的内部，并与游离碱反应生成的枝蔓状结晶物。

并且，本发明人在使用的过程中发现，当第一储料罐和第二储料罐的温度均为40度时，在第一喷涂剂喷涂在透水路面上时，提前对透水路面的孔隙进行清洁，有助于浸渍剂能快速进入透水路面材料内部，以达到润色和消除色差的作用。第一喷涂剂能够更加快速的到达透水路面内部，且第二喷涂剂也能够更好的与透水路面材料融合。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明用于透水整体路面的碳纳米管保护剂及其制备方法，浸渍剂和路面保护剂所有组份均采用水性原材料，且路面保护剂的主要作用不仅为保护路面和增加路面强度，还能够起到透水作用，将雨水引导到路面及路面以下，有效利用雨水，储存地下水，起到环保的作用；

其次，本发明通过浸渍剂提前对透水路面的孔隙进行清洁，使得路面保护材料能够渗透到透水整体路面材料内部与之反应形成整体性防护层，能最大限度的降低水分、盐类等对混凝土的渗透，有助于减少冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应、裂缝等破坏和腐蚀；路面保护剂渗透至透水整体路面材料内部，与游离碱反应生成的枝蔓状结晶物吸水膨胀，从而充盈密实透水整体路面材料毛细孔隙和微裂缝，和透水整体路面融为一体，形成永久性防护层，防水、保护合二为一，使透水整体路面的抗渗性大大提高。且本方法的施工工艺简单，水性(无溶剂)，无毒，对人体、环境无害、无污染，属绿色环保材料。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为实施例5中透水整体路面保护剂施工设备结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-行走机构，2-第一储料罐，3-第二储料罐，4-第三伸缩管，5-第四伸缩管，6-第二防风罩，7-第一伸缩管，8-第二伸缩管，9-第一防风罩，10-围栏。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

本实施例中，保护剂包括第一喷涂剂和第二喷涂剂，所述第一喷涂剂包括浸渍剂，第二喷涂剂为路面保护剂。

在本实施例中浸渍剂和路面保护剂均为现有的材料，浸渍剂用于提前对透水路面的孔隙进行清洁，路面保护剂用于在透水路面的孔隙和表面形成保护薄膜，以提高透水路面的使用寿命。路面保护剂用于在透水路面的孔隙和表面生成保护薄膜，以便对透水路面进行保护。

在部分实施例中，浸渍剂包括正硅酸乙酯、无水乙醇、酒石酸、端羟基硅油、水和纳米硅溶胶，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:(1-2):(0.025-0.030)，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的30％-35％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的10％-15％。

在部分实施例中，浸渍剂包括质量比为0.1:1-10:1的A组分和B组分，其中，A组分为氨基改性有机-无机杂化溶胶，B组分为环氧改性有机-无机杂化溶胶。

在部分实施例中，路面保护剂包括1-35聚合物乳液和0.1-2成膜佐剂、1-5份成膜补强填料及少量助剂。喷洒后能在物体表面形成接触角大于90°的疏水膜。聚合物乳液是含有直接聚合准备或者组装。

实施例2

在上述实施例的基础上，浸渍剂包括异辛基三乙氧基硅烷溶液，浸渍剂包括以下组分：异辛基三乙氧基硅烷溶液65份、改性有机硅氧烷溶液25份、分散剂3份、防腐剂2份、着色剂5。其制备步骤包括：

将分散剂和适量的水混合均匀，得到第一溶液，将改性有机硅氧烷溶液分散至第一溶液中，得到第二溶液，第二溶液以1000-3000rpm搅拌速度先进行搅拌15-30min，然后保持同样的搅拌速度，向第二溶液中加入异辛基三乙氧基硅烷溶液得到第三溶液，向第三溶液中加入防腐剂和着色剂后，再以1000-3000rpm进行搅拌30-60min，得到硅烷浸渍剂。

在上述实施例的基础上，路面保护剂包括以下组分：硅酸锂水溶液22份、碳纳米管10份、金红石钛白粉10份、多羟基醚化三聚氰胺2份、硫酸钠0.4份、碳酸钠0.5份、氯化铝0.5份、三乙醇胺1份、扩链剂5份、丁基萘磺酸钠0.05份、抗紫外老化剂0.5份、去离子水48.05份。其制备步骤包括：

在转速50r/min条件下，以硅酸锂作主剂，加水稀释使水玻璃固体含量为8-15份，掺入多羟基醚化三聚氰胺，搅拌1.5-2h，用滤布过滤溶液；在转速100r/min的搅拌条件下，在过滤后的主剂中加入硫酸钠搅拌10min；在转速200r/min条件下，依次加入碳酸钠、碳纳米管、金红石钛白粉、氯化铝、三乙醇胺、丁基萘磺酸钠、扩链剂、抗紫外老化剂、去离子水搅拌均匀，即得所需要的路面保护剂。

实施例3

在上述实施例的基础上，将第一喷涂剂喷涂在路面上；第一喷涂剂喷涂后，在预设时间内将第二喷涂剂喷涂在路面上。

其中，第一喷涂剂在路面上喷涂深度为3-5mm。第一喷涂剂喷涂量为0.2-0.3kg/m

在一个或多个实施例中，第一喷涂剂放置在第一储料罐内，第二喷涂剂放置在第二储料罐内，且第一储料罐和第二储料罐的温度均为40度。

在一个或多个实施例中，第一喷涂剂通过恒温汽压喷涂的方式喷涂。第二喷涂剂通过恒温高压喷涂的方式喷涂。

实施例4

参照DBJ01-54-2001《界面渗透型防水涂料质量验收评定标准》技术标准，在透水路面材料的试件中进行以下对比例的防腐性能检测。

其中，对比例1为在实施例1的基础上，浸渍剂采用质量比为0.1:1-10:1的A组分和B组分，其中，A组分为氨基改性有机-无机杂化溶胶，B组分为环氧改性有机-无机杂化溶胶。路面保护剂采用包括1-35聚合物乳液和0.1-2成膜佐剂、1-5份成膜补强填料及少量助剂。在喷涂过程中，首先将浸渍剂喷涂在试件上，浸渍剂喷涂深度为4mm；浸渍剂喷涂后，在20分钟内将路面保护剂喷涂在试件上。

对比例2为采用实施例2的浸渍剂和路面保护剂分别对试件进行喷涂，在喷涂过程中，首先将浸渍剂喷涂在试件上，浸渍剂喷涂深度为1mm；浸渍剂喷涂后，在20分钟内将路面保护剂喷涂在试件上。

对比例3为采用实施例2的浸渍剂和路面保护剂分别对试件进行喷涂，在喷涂过程中，首先将浸渍剂喷涂在试件上，浸渍剂喷涂深度为4mm，喷涂量为0.2kg/m

对比例4为采用实施例2的路面保护剂分别对试件进行喷涂，在喷涂过程中，将路面保护剂喷涂在试件上，喷涂量为0.3kg/m

对比例5为采用实施例1的路面保护剂对试件进行喷涂，在喷涂过程中，将路面保护剂喷涂在试件上，喷涂量为0.3kg/m

对比例6为采用实施例2的浸渍剂和路面保护剂分别对试件进行喷涂，在喷涂过程中，首先将浸渍剂喷涂在试件上，浸渍剂喷涂深度为4mm，喷涂量为0.2kg/m

对比例7为采用实施例2的浸渍剂和路面保护剂分别对试件进行喷涂，在喷涂过程中，首先将浸渍剂喷涂在试件上，浸渍剂喷涂深度为4mm，喷涂量为0.2kg/m

将试件在饱和氢氧化钙溶液中浸泡168h测试其耐碱性，将试件在1％浓度盐酸溶液中浸泡168h测试其耐酸性。

6个试件和未使用第一喷涂剂和第二喷涂剂的试件的抗渗和防腐性能检测结果如表1所示：

表1

通过表1可知，对比例1和对比例3采用本发明的保护剂及制备方法，其内部无渗透，具有较好的抗渗性，且改善了透水整体路面试件的防酸碱腐蚀的能力，对透水整体路面具有较好的保护作用，明显提高了透水整体路面的耐久性能。

对比例2的浸渍剂喷涂深度在本发明的范围外，较浅的喷涂深度不利于第二喷涂剂更好的在试件内部形成保护薄膜，进而影响试件性能。

对比例4和对比例5没有采用第一喷涂剂，直接采用第二喷涂剂，第二喷涂剂不能直接到达试件内部，进而抗渗性能差于对比例1和对比例3。

对比例6中浸渍剂和路面保护剂均为60度，喷涂温度较高，影响路面保护剂与试件内部空隙之间的反应。

对比例7中，第二喷涂剂喷涂时间较长，第一喷涂剂已经在时间内部形成保护薄膜，第二喷涂剂不能直接达到试件内部，进而影响试件的使用寿命。

综上所述，在本发明的第一喷涂剂和第二喷涂剂的相互作用下，能够有效提高试件的使用寿命，且在本发明的喷涂方法下，能够使第二喷涂剂更好的渗透到透水整体路面材料内部与之反应形成整体性防护层，能最大限度的降低水分、盐类等对混凝土的渗透，有助于减少冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应、裂缝等破坏和腐蚀。

实施例5

本实施例中，如图1所示，本装置包括行走机构1，行走机构包括运输板和设置在运输板上的移动轮，运输板上设置有围栏10，运输板上设置有带动移动轮旋转的电机，本装置通过电机带动移动轮旋转进而带动本装置向前移动。

在运输板上设置有第一储料罐2和第二储料罐3，第一储料罐2和第二储料罐3分别用于放置第一喷涂剂和第二喷涂剂，在本装置中第一储料罐2上设置有第一喷涂管，第一喷涂管上设置有第一喷头，第二储料罐3上设置有第二喷涂管，第二喷涂管上设置有第二喷头，第一喷头和第二喷头位于同一直线上，且该直线与行走机构1的行走方向平行。本装置在使用时，行走机构向前行走，第一喷头位于前方，因此在行走的过程中，第一喷涂剂首先从第一储料罐中喷涂出，第一喷涂剂喷涂到透水路面后，第二喷头同时进行喷涂，第二喷头将第二喷涂剂喷涂在已喷涂过第一喷涂剂的透水路面上，进而完成施工。

第一喷头上可拆卸连接有第一防风罩9，第二喷头上可拆卸连接有第二防风罩6。第一防风罩9上设置有第一连接端，第一连接端上设置有螺纹，第一连接端与第一喷头通过螺纹连接；第二防风罩上设置有第二连接端，第二连接端上设置有螺纹，第二连接端与第二喷头通过螺纹连接。

在使用时，可直接将第一防风罩螺纹连接在第一喷头上，第二防风罩螺纹连接在第二喷头上，需要取下时，直接旋转取下即可。

在一个或多个实施例中，第一喷涂管包括第一伸缩管7和第二伸缩管8，第一伸缩管7的一端和第二伸缩管8的一端连接，第二伸缩管8的另一端与第一喷头可拆卸连接。第二喷涂管包括第三伸缩管4和第四伸缩管5，第三伸缩管4的一端和第四伸缩管5的一端连接，第四伸缩管5的另一端与第二喷头可拆卸连接。

在一个或多个实施例中第一喷涂管和第二喷涂管还可以为机械臂，通过机械臂可以调节第一喷头和第二喷头的位置。在本实施例中机械臂为现有的结构。

本文中所使用的“第一”、“第二”只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。