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路面冻粘和疏水防冰涂层研究进展

汇报人：

2024-01-24

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目录

引言

路面冻粘机理及影响因素

疏水防冰涂层设计原理及制备方法

典型疏水防冰涂层材料研究

涂层在路面工程应用中的关键技术问题

案例分析：成功应用案例分享与经验总结

结论与展望

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引言

冻粘现象对路面的影响

01

在寒冷地区，路面结冰是一种常见的现象，冻粘会导致路面抗滑性能下降，增加交通事故的风险。

疏水防冰涂层的作用

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疏水防冰涂层是一种特殊的表面涂层，能够降低路面与水分之间的粘附力，使水分在路面上形成水珠并滚落，从而防止路面结冰。

研究意义

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随着交通运输业的快速发展，道路交通安全问题越来越受到人们的关注。研究路面冻粘和疏水防冰涂层对于提高道路抗滑性能、减少交通事故具有重要意义。

国内在路面冻粘和疏水防冰涂层方面的研究起步较晚，但近年来发展迅速。目前，国内研究主要集中在涂层的材料选择、制备工艺和性能评价等方面。

国外在路面冻粘和疏水防冰涂层方面的研究较早，已经取得了一系列重要成果。例如，日本、美国和欧洲等国家在涂层材料、结构设计、施工工艺和评价标准等方面都建立了较为完善的体系。

随着科技的进步和环保意识的提高，未来路面冻粘和疏水防冰涂层的研究将更加注重环保性、耐久性和经济性。同时，新型材料、新工艺和新技术的应用也将为这一领域的研究带来新的突破。例如，纳米材料、生物技术和智能传感技术等的应用将为涂层的设计和施工提供更加精准和高效的方法。

国内研究现状

国外研究现状

发展趋势

02

路面冻粘机理及影响因素

在低温环境下，路面上的水分会凝结成冰，导致路面变得滑溜。

水分凝结

粘附力增强

表面能变化

随着温度的降低，冰与路面之间的粘附力会逐渐增强，使得车辆和行人难以行走。

冻粘过程中，路面表面的能量状态发生变化，导致其与轮胎或鞋底之间的摩擦系数降低。

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02

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温度

湿度

路面材料

交通量

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温度是影响路面冻粘的重要因素，随着温度的降低，冻粘现象愈发严重。

湿度对路面冻粘也有显著影响，湿度越高，路面结冰的可能性越大。

不同材料的路面对冻粘的敏感性不同，例如混凝土路面相较于沥青路面更容易结冰。

交通量的大小会影响路面的温度和湿度，从而影响冻粘现象的发生。

实验方法

通过模拟不同温度、湿度和路面材料条件下的冻粘实验，观察并记录路面的结冰情况和粘附力变化。

结果分析

实验结果表明，在低温高湿条件下，混凝土路面的冻粘现象最为严重，而沥青路面相对较轻。此外，交通量的增加会加剧路面的冻粘现象。针对实验结果，可以进一步探讨疏水防冰涂层在路面防冰中的应用。

03

疏水防冰涂层设计原理及制备方法

通过降低涂层表面能，使其具有疏水性，减少水分与涂层表面的接触面积，从而降低冰点。

低表面能原理

构建微纳结构，使涂层表面具有超疏水性，水滴在涂层表面形成球状，易于滚落，减少结冰的可能性。

微纳结构原理

通过选用耐磨耐候性材料，提高涂层的耐久性，确保其在恶劣环境下仍能保持良好的防冰性能。

耐磨耐候性原理

通过测量水滴在涂层表面的接触角，评估涂层的疏水性能。接触角越大，疏水性越好。

接触角测量

测量水滴在涂层表面开始滚动所需的最小倾斜角度，以评估涂层的超疏水性。滚动角越小，超疏水性越好。

滚动角测量

通过模拟实际使用环境中的摩擦、磨损等条件，测试涂层的耐磨性能。耐磨性越好，涂层使用寿命越长。

耐磨性测试

将涂层暴露在自然环境中或模拟恶劣气候条件下进行测试，以评估其耐候性能。耐候性越强，涂层适应性越广。

耐候性测试

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典型疏水防冰涂层材料研究

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具有极低的表面能，使水滴在材料表面形成近似球形的接触角，易于滚落，从而防止结冰。

硅基超疏水材料

氟原子具有极强的电负性，使得氟化物具有极低的表面能，水滴在其表面难以铺展，形成超疏水效果。

氟化物超疏水材料

通过构建纳米级别的粗糙结构，增加材料表面的空气含量，降低水滴与材料表面的实际接触面积，从而实现超疏水性。

纳米结构超疏水材料

在材料表面涂覆一层低粘度、高流动性的液体，使水滴在材料表面形成一层润滑膜，降低冰与材料表面的粘附力。

液体滑移性材料

通过特殊的表面处理或添加润滑剂，使材料表面具有滑移性，减少冰的附着力。

固体滑移性材料

智能响应材料

利用温度、光照等外部刺激，使材料表面性质发生可逆变化，从而实现在低温下防止结冰，高温下恢复原有性能的智能调控。

仿生材料

模仿自然界中具有抗冻粘特性的生物表面结构，如荷叶、蝴蝶翅膀等，设计具有类似结构的仿生材料。

复合材料

将多种具有不同特性的材料进行复合，综合发挥各自优势，提高材料的整体性能，如耐磨性、耐候性、抗冻粘性等。

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涂层在路面工程应用中的关键技术问题

针对涂层材料的特性，研发高效、均匀的喷涂设备，提高施工效率和质量。

喷涂