专利名称：一种新型公路路面材料的制备和施工方法
技术领域：
本发明涉及一种新型公路路面材料的制备和施工方法，具体说是利用废旧塑料和废旧橡胶代替沥青，采用单螺杆流延法制成的片材直接铺设在路基上边的施工方法。
背景技术：
道路建设特别是公路建设在国民经济发展中起着非常重要的作用。“要想富，先修路”已被世人所公认，但我国目前修筑公路最大困难费用昂贵，据有关资料报道，在我国修筑1公里简易乡村公路费用需要10多万元，修筑上等级的公路或高速公路造价则更高。对于我国广大贫困落后地区，尤其是西部地区来说，无疑是制约经济发展的重要因素。造成筑路费用昂贵的原因除路基费用外，另一主要原因就是路面材料的费用。水泥铺面，施工周期长，易破损又不易修复，而且生产水泥既浪费能源又造成环境污染。沥青是目前筑路最好的路面材料，但价格高，尤其高性能沥青其价格与普通树脂相当。废旧塑料和废旧橡胶都属于高分子化合物，在组成上与沥青相似，具有较高剩余使用价值，遗弃在自然界中不仅浪费资源，还严重地污染环境。因此，本发明利用废旧塑料和废旧橡胶经过加工处理替代沥青，用作铺路材料，不仅解决我国沥青资源缺乏问题、降低筑路造价，还对治理环境、减少污染具有重大意义。
本发明的目的是提供一种利用废旧塑料和废旧橡胶制备新型路面材料，以及新材料的施工方法。
本发明主要内容包括以下方面新型路面材料包括10-40wt％的废旧塑料、5-10wt％废旧橡胶、0-10wt％聚烯烃树脂、30-70wt％的细沙和2-10wt％加工助剂。
新型路面材料优选包括20-30wt％的废旧塑料，6-8wt％的废旧橡胶，4-8wt％的聚烯烃树脂，35-60wt％的细沙和4-8wt％加工助剂。
废旧塑料优选是主要由PE、PP、PS或PVC为原料制成的塑料中的一种或它们的混合物，其中PVC因组成上含有氯，最好单独使用。
废旧橡胶可以是天然胶，也可以是各种合成橡胶，如乙丙橡胶、氯丁胶、丁苯胶、丁腈胶等，以及它们中两种或多种的混合物。
聚烯烃树脂为PE、PP、PVC等通用树脂中的任何一种或多种。
细沙为40-100目的海滩、河滩和沙漠中含泥土尽可能少的沙粒。
加工助剂为本领域常用的加工助剂，主要有偶联剂，如铝酸酯、钛酸酯、酸式亚磷酸酯、硅烷偶联剂中的一种或多种复配物；润滑剂，如硬脂酸、白油、固体石蜡、聚乙烯蜡中的一种或多种复配物；增塑剂，如邻苯二甲酸酯类、硬脂酸盐类、己二酸酯类和环氧类衍生物中的一种或多种复配物；稳定剂，如水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类和受阻胺类中的一种或多种复配物；溶剂，如苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、石油醚中的一种或多种复配物；补强着色剂如炭黑等。这些加工助剂均以本领域的常用用量范围使用。优选的是，加工助剂包括偶联剂。更优选的是，加工助剂包括偶联剂和润滑剂。
各种助剂的选取与用量由废旧塑料、废旧橡胶的种类、性能和用量以及细沙的粒度和用量来决定。
在新材料组成中，废旧塑料和聚烯烃树脂为主体组份，它们的组成和结构与沥青相似，同属于烃类化合物，所以具有与沥青相同的功能。废旧橡胶为高分子弹性体，可使路面保持一定弹性。细沙为补强材料，可增加路面的强度和耐磨性。助剂的功能除赋予材料良好的可加工性能外，更主要是可促使不同性能的多相体系形成均匀的分散体系，提高材料的整体性能。
废旧塑料和废旧橡胶的分子量都大于普通沥青，所以本发明新型路面材料具有比普通沥青更好的强度和耐候性。
新型路面材料的制备采用塑料工业中的共混技术和加工工艺，其主要设备也是利用塑料加工中的通用设备。具体做法(i)在高搅机内按一定比例用加工助剂(优选偶联剂，或偶联剂和润滑剂)，对细沙进行表面活化处理，以增加在树脂中的分散性。
(ii)清理后的废旧塑料用单螺杆挤出机制成粒料，便于后续加工。
(iii)清理后的废旧橡胶用粉碎机制成粉末状粒料，再用胶粒含量的2-10wt％的有机溶剂在密闭容器内浸泡胶粒，使其溶胀，便于加工和与塑料结合。
(iv)活化细沙按一定比例与废旧塑料粒料在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机先制成母粒后，再与其它组份混合，其目的是为了增加细沙在基体树脂中的分散性。也可以不经过制造母粒工序，直接将各种组分按一定比例混合均匀。
新型路面材料的施工方法在现场利用单螺杆流延机将新型路面材料制成1-3cm厚、1-2m宽的片材直接铺设到路基上。流延机装置在一辆特别的车子上，车子后边挂一个长度比片材幅宽稍长一点的钢辊，控制车子的速度，边流延、边铺设、边压延，整个过程一步完成，片材的厚度由路的性质和路基强度来决定。本发明施工操作方便、省力、省功、无环境污染，尤其适用于路基坡度大、强度小或沙漠地带的公路铺设。
实施例取96Kg60目的细沙放入高搅机内，加入2Kg白油和2Kg铝酸酯，在室温下搅拌15min，待用。
取50Kg清洗干燥后的PE废旧塑料膜，用单螺杆挤出机在150-180℃的加工温度下挤出造粒，待用。
取10Kg粉碎的旧汽车轮胎粒料，放入一反应釜内，加入1Kg石油醚，封盖，室温下搅拌5min后保存24h，待用。
将以上制得的待用粒料与2Kg炭黑、2Kg聚乙烯蜡和1Kg水杨酸丁酯在混料机内混合均匀后，用单螺杆流延机拉制成1.5cm厚的片材，铺设到普通的路基上，经有关部门验收，结果可达2级公路标准。
权利要求
1.一种用于新型公路路面材料的组合物，包括10-40wt％的废旧塑料、5-10wt％废旧橡胶、0-10wt％聚烯烃树脂、30-70wt％的细沙和2-10wt％加工助剂。
2.根据权利要求1的组合物，包括20-30wt％的废旧塑料，6-8wt％的废旧橡胶，4-8wt％的聚烯烃树脂，35-60wt％的细沙和4-8wt％加工助剂。
3.根据权利要求1或2的组合物，其中废旧塑料是主要由PE、PP、PS或PVC为原料制成的塑料中的一种或它们的混合物。
4.根据权利要求1或2的组合物，其中废旧橡胶是天然胶，或各种合成橡胶，如乙丙橡胶、氯丁胶、丁苯胶、丁腈胶等，以及它们中两种或多种的混合物。
5.根据权利要求1或2的组合物，其中聚烯烃树脂为PE、PP、PVC，或它们的混合物。
6.根据权利要求1或2的组合物，其中细沙为海滩、河滩或沙漠中的沙粒，或它们的混合物。
7.根据权利要求1或2的组合物，其中加工助剂选自以下之中的一种或多种偶联剂，如铝酸酯、钛酸酯、酸式亚磷酸酯、硅烷偶联剂中的一种或多种复配物；润滑剂，如硬脂酸、白油、固体石蜡、聚乙烯蜡中的一种或多种复配物；增塑剂，如邻苯二甲酸酯类、硬脂酸盐类、己二酸酯类和环氧类衍生物中的一种或多种复配物；稳定剂，如水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类和受阻胺类中的一种或多种复配物；溶剂，如苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、石油醚中的一种或多种复配物；补强着色剂如炭黑。
8.根据权利要求1或2的组合物，其中加工助剂包括偶联剂或者偶联剂和润滑剂。
9.根据权利要求1所述新材料制备方法，包括以下步骤(A)将细沙与部分加工助剂(优选偶联剂或者偶联剂和润滑剂)加入到高搅机内，室温下高速搅拌5-10min，制得活性细沙；(B)将清理干净的废旧塑料用单螺杆挤出机挤出造粒，制得废旧塑料粒料；(C)将清理干净的废旧橡胶粉碎成粉末状，再用橡胶重量的2-10wt％的有机溶剂在密闭容器内混合浸泡10-48小时，优选约24小时，制得膨胀废旧胶粒；和(D)将活性细沙与废旧塑料粒料混合均匀，用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出造粒，制得废旧塑料细沙母粒，将母粒与溶胀废旧胶粒、聚烯烃树脂和部分加工助剂混合均匀即可配制成新型公路路面材料，或者(D’)直接将活性细沙、废旧塑料粒料、溶胀废旧胶粒和部分助剂按上述比例混合均匀，也可配制成新型公路路面材料。
10.一种公路路面施工方法，包括将按照权利要求9的方法制成的的新型路面材料用装在特制大型车子上的单螺杆流延机在路基上边走边拉制成1-3cm厚、1-2m宽的片材，趁热铺设在路基上，并通过挂在车子后边的钢辊压延，使片材牢固地附着在路基上，从而完成铺路工程。
全文摘要
本发明涉及一种新型公路路面材料与施工方法。该材料与施工方法是以废旧塑料和废旧橡胶与细沙在助剂的作用下，通过单螺杆挤出机塑炼，流延成1－3cm厚的片材，直接铺设在路基上，再经压延即可完成路面的铺设。片材中的废旧塑料含量为10－40wt％，废旧橡胶为5－10wt％，聚烯烃树脂为0－10wt％，细沙为30－70wt％，各种助剂为2－10wt％。本发明是利用废旧塑料和废旧橡胶为主要路面材料，成本低，施工简单，速度快，无环境污染，尤其适合于沙漠地带、坡度大、路基强度差的路面的铺设。
文档编号E01C7/08GK1502748SQ0214947
公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月21日 优先权日2002年11月21日
发明者殷俭, 李帅, 王锡臣, 殷 俭 申请人:北京龙德行有限责任公司