CN101244910A - 一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物 - Google Patents

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Abstract

本发明一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，涉及一种由碎石粘接而成的透水路面。本发明解决高强度透水路面混合物中纤维素及木纤维素衍生物价格昂贵的问题。该混合物由包括碎石、环氧树脂、添加剂和增强剂的原料混合制成，按重量计相对100份环氧树脂中添加1－20份白炭黑或者海泡石或者白炭黑与海泡石作为增加环氧树脂粘度的添加剂，和1－10份陶瓷纤维作为增加环氧树脂硬度和透水路面强度的增强剂，及1－10份玻璃纤维作为提高透水路面抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加4－8份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。用本发明的混合物铺设透水路面具有保护环境、易于施工、成本低和使用寿命长的优点。

Description

一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物
技术领域
本发明涉及一种透水性路面，特别是涉及一种由碎石粘接而成的透水路面。
背景技术
城市建设过程中，地面上建筑了大量的各种房屋及建筑物。为之配套的道路、广场和停车场等又占用了大量的土地。雨季中，落在这些场所的雨水不能渗透到土地中，只能通过城市污水系统快速排走。使得城市中土体含水量降低，地下水位下降并影响地面植物的生长；下雨时的积水问题干扰城市的正常秩序，污水排放的需求量不断增长，加重城市管理的负担；地下温度升高，含氧量不足，生态环境恶化；夏季空气温度升高，产生热岛效应。
为此，人们开发出各种透水性建筑材料，用来铺设道路、广场和停车场，以期增加雨水向土地中的渗透。以环氧树脂为粘合剂的碎石透水材料在美观、耐热、抗化学腐蚀、抗磨和透水等方面显示出突出的优点。但是由于环氧树脂的使用量需达到碎石重量的20％以上，才能满足路面承载车辆的强度要求，而环氧树脂的价格高昂，使该技术的推广应用受到阻碍。
人们由此着眼于在环氧树脂中添加其它材料，增加环氧树脂的粘度和硬度，从而增加路面的强度，以减少环氧树脂的使用量。例如中国发明专利说明书CN1035170C公开了专利号为ZL 9311934.4，名称为“用于高强度路面的透水性树脂混合物及该混合物制成的铺地砖和路面”的技术方案，提出按重量计相对100份碎石用2-20份环氧树脂做粘合剂，相对100份环氧树脂用1-20份纤维素或1-30份的呈植物纤维状的木纤维素或其衍生物作为添加剂混合制成的透水路面，抗压强度可比原有技术提高2倍。该方案提出当环氧树脂的用量小于2份时，透水路面的透水性会提高，而强度会显著降低。当环氧树脂的用量超过20份时，透水路面的整体强度会提高而透水性降低。其中环氧树脂的粘度最好为500-5000cps，如果该粘度超过5000cps，虽然透水路面的路面强度会增加，但因为很难将环氧树脂与碎石混合起来，其操作效率较差。与此相反，如果粘度为500cps或小于500cps，则透水路面的强度会降低。该方案进而提出在相对100份环氧树脂中添加5-200份颗粒状或纤维状的非金属无机物质作为环氧树脂的增强剂，可提高透水路面的抗自然老化效果。其中颗粒状非金属无机物质包括滑石、碳酸钙、硅、二氧化钛，纤维状的非金属无机物质包括玻璃纤维、褐块石棉和石棉。在5.5-55毫米厚的透水性沥青或透水性混凝土上方铺设0.5-30毫米厚的上述透水性树脂混合物构成人行道的透水路面。或者将上述透水性树脂混合物制成5-30毫米厚的铺地砖，在30-55毫米厚的透水性沥青或透水性混凝土上方铺设该铺地砖构成人行道的透水路面。在路床上面用土、碎石、砂和类似物平整并压实组成100-400毫米的垫层，在该垫层上用粒径一致的碎石或透水性沥青或透水性混凝土组成50-200毫米的基层，在该基层上面铺设30-50毫米的上述透水性树脂混合物构成人行道、机动车道、广场和停车场的透水路面。
但是该技术方案中使用的进口纤维素价格昂贵；木纤维素不具有热塑性，无法与热固树脂相混合，须经过醚化或酯化反应生成其衍生物才可使用，制造这类木纤维素的衍生物的成本也非常高。因此有必要寻找国产的普通无机材料作为增加环氧树脂粘度的添加剂，替代纤维素及木纤维素衍生物；以降低成本。另外，环氧树脂原料的价格是随着粘度的增加而大幅度增加的。为此从降低成本的角度考虑，该技术方案还存在有环氧树脂选料价格高的缺点。
发明内容
本发明旨在提供一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，它使用国产的普通无机材料作为增加环氧树脂粘度的添加剂，但可满足机动车道、广场和停车场的抗压强度要求。
本发明的技术方案是：一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，由包括碎石、环氧树脂、添加剂和增强剂的原料混合制成，按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加1-20份白炭黑或者海泡石或者白炭黑与海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，和1-10份陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，及1-10份玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加4-8份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。其中，在环氧树脂中添加白炭黑还可对透水路面起调色作用。
在优化的方案中：所述的陶瓷纤维的长度为6-8微米，白炭黑的粒径为10-50纳米，玻璃纤维为粉状且等于300目或高于300目，海泡石为粉状且等于100目或高于100目。
所述碎石的粒径为2.5-20毫米。
本发明一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，在环氧树脂中添加白炭黑或者海泡石或者白炭黑与海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，和陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，及玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化效果的增强剂。白炭黑在环氧树脂中均匀分散后，可以形成一个二氧化硅聚集体网络，聚集体通过表面的硅醇基(Si-OH)与聚合物形成氢键，使体系的流动性受到限制，体系的粘度增加，从而起到增稠的作用。同时，在剪切力的作用下，氢键和二氧化硅网络受到破坏，导致体系粘度下降，即发生触变效应，便于施工。一旦剪切力消除，二氧化硅网络和氢键又重新形成，可有效防止环氧树脂在固化过程中的流挂。二氧化硅还可提高环氧树脂胶合部位的耐候性、结合强度和硬度。海泡石的颗粒呈不等轴针状，遇水或其它溶剂时能迅速解散，并增大体积，易形成具有流度性的高粘度液体。陶瓷纤维和玻璃纤维由于其自身具有很高的硬度，添加在环氧树脂中起到骨架的作用，使混合物中环氧树脂胶合部位的硬度增加；同时玻璃纤维对紫外线光的反射和消散能力强，而紫外线光可使环氧树脂自然老化，因此玻璃纤维可提高透水路面的抗自然老化能力。上述无机材料的添加剂和增强剂在国内有很多厂家生产，不仅价格低于进口纤维素及木纤维素衍生物，而且本身无毒也不会对环境产生污染。采用上述添加剂和增强剂后，本发明的混合物可以直接在平整并压实或进一步铺设了碎石垫层的干燥路基上铺设透水路面；这种透水路面的厚度达到20毫米可承受载重2吨以下的车辆通行；厚度达到30毫米可承受载重3吨的小型车辆通行；厚度达到50毫米可承受载重5吨以上的车辆通行；对路基的要求远低于对比技术。本发明的混合物可以使用粘度为400cps的廉价环氧树脂做粘接剂，并且按重量计相对100份碎石所用的环氧树脂粘接剂不足8份；特别是本发明的混合物除环氧树脂外全都使用无机材料，制成的透水路面的使用寿命可达20年以上。因此用本发明的混合物铺设透水路面具有保护环境、易于施工、成本低和使用寿命长的优点。
具体实施方式
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，由包括碎石、环氧树脂、添加剂和增强剂的原料混合制成。为降低造价，本发明推荐采用粘度为400cps-1500cps的廉价低粘度环氧树脂做粘合剂；为增加上述环氧树脂的粘度，在其中添加粒径为10-50纳米的超细白炭黑和/或粉状且等于100目或高于100目的海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂。按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中白炭黑或者海泡石或者白炭黑与海泡石的添加量可控制在1-20份的范围内。当然在透水路面追求更高强度的场合，也可使用粘度为1500cps-4500cps的环氧树脂做粘合剂。
白炭黑能对环氧树脂起到增稠的作用。同时，它具有触变性能和补强功能，便于施工，可有效防止环氧树脂在固化过程中的流挂，还可提高环氧树脂胶合部位的耐候性、结合强度和硬度并对透水路面起调色作用。白炭黑的粒径愈小，上述功能愈突出，但价格随之增高。
海泡石遇水或其它溶剂时能迅速解散并增大体积，易形成具有流度性的高粘度液体；有利于环氧树脂向碎石之间的各接触点汇聚形成胶合部位。海泡石的目数愈高效果愈显著，但加工难度增加，价格随之增高。
为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度，在环氧树脂中添加长度为6-8微米的陶瓷纤维作为增强剂。并为提高透水路面的抗自然老化效果，在环氧树脂中添加粉状250-350目的玻璃纤维作为增强剂。按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加1-10份陶瓷纤维和1-10份玻璃纤维。
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，采用的碎石粒径为2.5-20毫米。碎石的粒径小则相应透水路面的强度高而透水性能低。反之，碎石的粒径大，形成的透水路面强度会降低，但透水性能会增加。按重量计相对100份碎石添加4-8份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维的环氧树脂。施工中可根据具体透水路面对透水性和强度的要求调整环氧树脂的使用量。环氧树脂使用量愈高，形成的透水路面强度愈高，但透水性能会降低。反之，环氧树脂使用量愈低，形成的透水路面强度会降低，但透水性能会增加。
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物的制备过程是：先在环氧树脂中按上述的重量比例添加玻璃纤维、陶瓷纤维、白炭黑和/或海泡石，用搅拌机搅拌5-15分钟使之均匀。制成添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。再根据硬化时间的要求，在搅拌机中加入含纤维环氧树脂和硬化剂与洗净晾干的碎石一起进行搅拌。大约搅拌3-5分钟，混合物搅拌均匀后进行铺设。按重量计，硬化剂的使用量可在环氧树脂重量的10-50％，硬化剂用量少，则硬化时间长；用量多则硬化时间短。一般硬化剂的使用量为环氧树脂重量的30％，铺设的透水路面就可在3-4小时完全固化。
该混合物可以直接在平整并压实或进一步铺设了碎石垫层的干燥路基上铺设透水路面；或者以预制件的形式做成铺地砖，铺设在平整并压实的干燥路基上形成透水路面。这种透水路面的厚度达到20毫米可承受载重2吨以下的车辆通行；适合作为人行道、非机动车道或一般广场的路面。这种透水路面的厚度达到30毫米可承受载重3吨的小型车辆通行；厚度达到50毫米可承受载重5吨以上的车辆通行；适合作为机动车道、广场和停车场的透水路面。
一、实施例一
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物实施例一，采用的碎石品种为二分砂石，该石材的粒径为2.5-5毫米。采用粘度为400cps-500cps的廉价低粘度环氧树脂做粘合剂；为增加上述环氧树脂的粘度、硬度和透水路面的强度及抗自然老化，按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加1份白炭黑和10份海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，添加2份陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，添加2份玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加6份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。
按照本实施例的配比制作的140毫米×80毫米×30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T446附录A的规定进行测试，抗压强度为18.2MPa；按国家建材工业的测试标准JC/T446附录B的规定进行测试，抗折强度为5MPa。按此配比制作的直径75毫米×厚度30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T945 6.6的规定进行测试，透水系数为0.46cm/s。
二、实施例二
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物实施例二，采用的碎石品种为二分砂石，该石材的粒径为2.5-5毫米。采用粘度为1500cps的环氧树脂做粘合剂；为增加上述环氧树脂的粘度、硬度和透水路面的强度及抗自然老化，按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加3份海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，添加2份陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，添加2份玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加6份上述添加了添加剂和  增强剂的含纤维环氧树脂。
按照本实施例的配比制作的140毫米×80毫米×30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T446附录A的规定进行测试，抗压强度为22MPa；按国家建材工业的测试标准JC/T446附录B的规定进行测试，抗折强度为5.8MPa。按此配比制作的直径75毫米×厚度30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T945 6.6的规定进行测试，透水系数为0.62cm/s。
三、实施例三
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物实施例三，采用的碎石品种为七号碎石，该石材的粒径为2.5-5毫米。采用粘度为600cps的廉价低粘度环氧树脂做粘合剂；为增加上述环氧树脂的粘度，增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度及抗自然老化，按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加2份白炭黑和4份海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，添加5份陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，添加5份玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加8份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。
按照本实施例的配比制作的140毫米×80毫米×30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T446附录A的规定进行测试，抗压强度为19.5MPa；按国家建材工业的测试标准JC/T446附录B的规定进行测试，抗折强度为5.2MPa。按此配比制作的直径75毫米×厚度30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T945 6.6的规定进行测试，透水系数为0.49cm/s。
四、实施例四
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物实施例四，采用的碎石品种为七号碎石与6号碎石的混合物。其中7号碎石的粒径为2.5-5毫米，6号碎石的粒径为5-13毫米。采用粘度为400cps的廉价低粘度环氧树脂做粘合剂；为增加上述环氧树脂的粘度，增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度及抗自然老化，按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加5份白炭黑和7份海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，添加6份陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，添加5份玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加6份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。
按照本实施例的配比制作的140毫米×80毫米×30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T446附录A的规定进行测试，抗压强度为18MPa；按国家建材工业的测试标准JC/T446附录B的规定进行测试，抗折强度为5MPa。按此配比制作的直径75毫米×厚度30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T945 6.6的规定进行测试，透水系数为0.45cm/s。
五、实施例五
本发明以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物实施例五，采用的碎石品种为6号碎石，该石材的粒径为5-13毫米。采用粘度为800cps的环氧树脂做粘合剂；为增加上述环氧树脂的粘度，增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度及抗自然老化，按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加8份白炭黑和5份海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，添加5份陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，添加7份玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加4份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。
按照本实施例的配比制作的140毫米×80毫米×30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T446附录A的规定进行测试，抗压强度为21MPa；按国家建材工业的测试标准JC/T446附录B的规定进行测试，抗折强度为5.6MPa。按此配比制作的直径75毫米×厚度30毫米的试样，按国家建材工业的测试标准JC/T945 6.6的规定进行测试，透水系数为0.56cm/s。
以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，由包括碎石、环氧树脂、添加剂和增强剂的原料混合制成，其特征在于：按重量计相对100份粘合剂环氧树脂中添加1-20份白炭黑或者海泡石或者白炭黑与海泡石作为增加环氧树脂的粘度的添加剂，和1-10份陶瓷纤维作为增加环氧树脂的硬度和透水路面的强度的增强剂，及1-10份玻璃纤维作为提高透水路面的抗自然老化的增强剂；按重量计相对100份碎石添加4-8份上述添加了添加剂和增强剂的含纤维环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，其特征在于：所述的陶瓷纤维的长度为6-8微米，白炭黑的粒径为10-50纳米，玻璃纤维为粉状且等于300目或高于300目，海泡石为粉状且等于100目或高于100目。
3.根据权利要求1或2所述的一种以环氧树脂为粘合剂的碎石透水路面混合物，其特征在于：所述碎石的粒径为2.5-20毫米。
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