CN103964753A - 一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及到一种利用废弃的一次性输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法。其技术方案：将87～130重量份由粗集料、细集料、矿粉组成的矿料烘干后加入到拌和锅中，拌匀；再加入4.7～7重量份的基质沥青、0.2～0.5重量份的纤维稳定剂和0.1～0.5重量份的输液袋膜，拌和0.5～3h，在150～180℃下出锅，在145℃下成型。本发明利用废弃一次性多层共挤膜替代SBS做为SMA的改性剂，既可以提高SMA的综合性能，降低成本，又可以有效的利用医疗固废，实现资源循环利用。制备工艺简单，成本低，所制备的SMA，性能与参数有较大的提高。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及到一种利用废弃的一次性输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法。
技术背景
沥青玛碲脂碎石混合料（简称SMA）是20世纪60年代德国为了解决胶钉轮胎对对路面严重磨损问题而开发的一种新型路面磨耗层。SMA由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量的细集料组成的沥青马蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料，其组成具有粗集料多、矿粉多、沥青多和细集料少的“三多一少”的特征，因此SMA路面具有以下优点：(1)优良的抵抗形变能力；(2)良好的抗滑能力和降噪性能；(3)能有效防治“水雾”和“水滑”现象；(4)增强路面的耐久性；（4）良好的低温抗裂性。
SMA因其出色的路用性能被广泛的应用于高速公路、城市干道、桥面以及机场跑道等，并获得了良好的使用效果。但是，SMA优良的路用性能建立在巨额的工程成本的基础之上，为了满足沥青玛蹄脂的技术要求，通常需要使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青，而且沥青用量较大，因此导致道路建设投资大幅度增加和石油资源的浪费。如何选择廉价、环保的材料替代SBS是各国研究者积极探索的一难题。从资源循环利用的角度考虑，废弃高分子材料可以很好的解决这一难题
Esmaeil Ahmadinia等(Construction and Building Materials, 2012, 36, 984-989; Materials and Design, 2011, 32, 4844-4849)利用废弃的矿泉水瓶碎料(聚对苯二甲酸乙二醇酯，r-PET)替代SBS，对SMA进行了改性研究。研究结果表明，半结晶的r-PET的加入能够明显的提高SMA的弹性模量、抗车辙能力和析漏性能，当添加相对于沥青重量的4wt%-6wt%的r-PET时，SMA综合性能达到最好。
然而，r-PET(瓶片)的熔点一般在220-250℃，高于SMA的加工温度，r-PET无法熔融后均匀分布于SMA中，无法达到好的改性效果。多层共挤膜输液袋是上个世界90年代进入我国的新型医用包装材料。然而废弃后的多层共挤膜输液袋往往直接作为医疗废物进行焚烧处理，但是，作为利用石油资源生产的一次性多层共挤膜输液袋，直接进行焚烧处理，是对“城市矿产”资源的极大浪费，违背了固体废弃物资源综合利用可持续发展的原则。
2005年，卫生部《关于明确医疗废物分类有关问题的通知》(卫办医发(2005)292号)中规定：未被病人血液、体液、排泄物污染的使用后一次性输液袋(瓶)，不属于医疗废物，不必按照医疗废物进行管理，但这类废物回收利用时不能用于原用途，用于其他用途时应符合不危害人体健康的原则。随后，各级地方政府也相应的出台了政策，指导医疗废物的分类、回收和利用。但是，目前各级医院对医疗废物分类的实施力度不大，根本原因是这类固体废物后续利用途径有限，产生的经济效益不高。因此，寻找合理、安全和高价值的利用途径，是一次性多层共挤膜输液袋实现资源再利用的关键问题。
因此，利用废弃一次性多层共挤膜替代SBS做为SMA的改性剂，既可以提高SMA的综合性能，降低成本，又可以有效的利用医疗固废，实现资源循环利用。
发明内容
本发明是鉴于上述理由而作出的，其目的是在充分利用医疗废物的同时，提供一种具有良好的综合性能的SMA，制备工艺简单，安全环保。
为实现本发明的目的采用的技术方案如下：
1.各组分的重量份比配方如下：
矿料 87～130
纤维稳定剂 0.2～0.5
基质沥青 4.7～7
输液袋膜 0.1～0.5；
所述的矿料由70～90重量份粗集料、10～27重量份细集料、7～13重量份矿粉构成；
2.制备方法
a.将粗集料、细集料、矿粉三种矿料分别加热到180～200℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在185～205℃；
b.再加入纤维稳定剂，拌和60～90s；
c.将基质沥青加热至150～180℃后加入到拌和锅中，拌和100～150s；
d.将废弃一次性输液袋膜加入到拌和锅中，拌和0.5～3h；
e.将拌和后的混合料在150～180℃下出锅，在145℃下成型。
所述的废弃一次性输液袋膜为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚芳香酯、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物(SEB)或酯类共聚物中的任意两种或多种任意比例的混合物。
所述的基质沥青为重交通沥青AH-70 、AH-90或AH-110。
所述的矿粉为石灰石矿粉、消石灰矿粉或水泥，其中矿粉的粒径在0.6mm～0.15mm之间。
所述的粗集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩，其颗粒形状近似立方体，针片状含量小于10%；细集料采用石灰岩或白云岩。
所述的纤维稳定剂为矿物纤维、木质素纤维、聚酯纤维或聚丙烯腈纤维。
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，性能与参数有较大的提高，结果如下表所示。
具体实施方式
以下将通过实例具体说明本发明，但是本发明并不限于这些实例，如不特别说明，以下原料含量均为重量份。
实施例1
1）混合料各组分的重量份如下：
玄武岩 79kg
石灰岩 10 kg
消石灰 11 kg
木质素纤维 0.2 kg
重交通沥青AH-70 6.5 kg
输液袋膜 0.4 kg。
矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：
2）混合料制备方法：
a.分别将玄武岩、石灰岩、消石灰加热到190℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在180℃；
b.将木质素纤维按比例加入到拌和锅中，拌和70s；
c.将重交通沥青AH-70加热至160℃后加入到拌和锅中，拌和100s；
d.将废弃一次性多层共挤输液袋膜按比例加入到拌和锅中，拌和0.5h；
e.将拌和后的混合料在180℃下出锅，在145℃下成型。
本实施例所用的玄武岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；
本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；
本实施例所用的重交通沥青AH-70基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；
本实施例所用的消石灰矿粉，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；
本实施例所用的木质素纤维，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中纤维稳定剂技术要求；
本实施例所用的废弃一次性输液袋膜，未被病人血液、体液、排泄物污染的使用后一次性输液袋膜，使用前经消毒、破碎处理；
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。
| 动稳定度/(次/mm) | 车辙深度(mm) | 极限弯曲应变(10-3) | 劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度比/% | 稳定度/kN | 浸水稳定度/kN | 残留稳定度比/% | |
| 样本1 | 5583 | 2.135 | 2.652 | 0.695 | 0.592 | 85.2 | 6.945 | 6.280 | 90.4 |
实施例2
1）混合料各组分的重量百分比如下：
辉绿岩 80kg
石灰岩 10 kg
水泥 10 kg
木质素纤维 0.1 kg
重交通沥青AH-90 5.5 kg
输液袋膜 0.2 kg。
矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：
2）混合料制备方法：
a.分别将辉绿岩、石灰岩、水泥加热到200℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在180℃；
b.将木质素纤维按比例加入到拌和锅中，拌和80s；
c.将重交通沥青AH-90加热至180℃后加入到拌和锅中，拌和120s；
d.将废弃一次性多层共挤输液袋膜按比例加入到拌和锅中，拌和1h；
e.将拌和后的混合料在170℃下出锅，在145℃下成型。
本实施例所用的辉绿岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；
本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；
本实施例所用的重交通沥青AH-90基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；
本实施例所用的水泥，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；
本实施例所用的木质素纤维，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中纤维稳定剂技术要求；
本实施例所用的废弃一次性输液袋膜，未被病人血液、体液、排泄物污染的使用后一次性输液袋膜，使用前经消毒、破碎处理；
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。
| 动稳定度/(次/mm) | 车辙深度(mm) | 极限弯曲应变(10-3) | 劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度比/% | 稳定度/kN | 浸水稳定度/kN | 残留稳定度比/% | |
| 样本2 | 5524 | 2.358 | 2.455 | 0.684 | 0.640 | 88.3 | 6.837 | 6.324 | 92.5 |
实施例3
1）混合料各组分的重量百分比如下：
玄武岩 77kg
白云岩 11 kg
石灰石 12 kg
聚酯纤维 0.1 kg
重交通沥青AH-110 5.0 kg
输液袋膜 0.3 kg。
矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：
2）混合料制备方法：
a.分别将玄武岩、白云岩、石灰石加热到195℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在190℃；
b.将聚酯纤维按比例加入到拌和锅中，拌和80s；
c.将重交通沥青AH-110加热至175℃后加入到拌和锅中，拌和130s；
d.将废弃一次性多层共挤输液袋膜按比例加入到拌和锅中，拌和1.5h；
e.将拌和后的混合料在170℃下出锅，在145℃下成型。
本实施例所用的玄武岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；
本实施例所用的白云岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；
本实施例所用的重交通沥青AH-110基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；
本实施例所用的石灰石，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；
本实施例所用的聚酯纤维，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中纤维稳定剂技术要求；
本实施例所用的废弃一次性输液袋膜，未被病人血液、体液、排泄物污染的使用后一次性输液袋膜，使用前经消毒、破碎处理；
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。
| 动稳定度/(次/mm) | 车辙深度(mm) | 极限弯曲应变(10-3) | 劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度比/% | 稳定度/kN | 浸水稳定度/kN | 残留稳定度比/% | |
| 样本3 | 5536 | 2.280 | 2.516 | 0.661 | 0.560 | 84.7 | 6.840 | 6.163 | 90.1 |
实施例4
1）混合料各组分的重量百分比如下：
石灰岩 76kg
石灰岩 13 kg
消石灰 11 kg
聚丙烯腈纤维 0.3 kg
重交通沥青AH-70 6.2 kg
输液袋膜 0.5 kg。
矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：
2）混合料制备方法：
a.分别将石灰岩、石灰岩、消石灰加热到195℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在190℃；
b.将聚丙烯腈纤维按比例加入到拌和锅中，拌和74s；
c.将重交通沥青AH-70加热至175℃后加入到拌和锅中，拌和110s；
d.将废弃一次性多层共挤输液袋膜按比例加入到拌和锅中，拌和1.5h；
e.将拌和后的混合料在150℃下出锅，在145℃下成型。
本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；
本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；
本实施例所用的重交通沥青AH-70基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；
本实施例所用的消石灰，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；
本实施例所用的聚丙烯腈纤维，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中纤维稳定剂技术要求；
本实施例所用的废弃一次性输液袋膜，未被病人血液、体液、排泄物污染的使用后一次性输液袋膜，使用前经消毒、破碎处理；
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。
| 动稳定度/(次/mm) | 车辙深度(mm) | 极限弯曲应变(10-3) | 劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度比/% | 稳定度/kN | 浸水稳定度/kN | 残留稳定度比/% | |
| 样本4 | 5601 | 1.749 | 2.745 | 0.649 | 0.523 | 80.6 | 6.912 | 6.200 | 89.7 |
实施例5
1）混合料各组分的重量百分比如下：
玄武岩 76kg
石灰岩 13 kg
消石灰 11 kg
木质素纤维 0.2 kg
重交通沥青AH-90 6.2 kg
输液袋膜 0.3 kg。
矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：
2）混合料制备方法：
a.分别将玄武岩、石灰岩、消石灰加热到195℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在190℃；
b.将木质素纤维按比例加入到拌和锅中，拌和74s；
c.将重交通沥青AH-90加热至175℃后加入到拌和锅中，拌和110s；
d.将废弃一次性多层共挤输液袋膜按比例加入到拌和锅中，拌和1.5h；
e.将拌和后的混合料在150℃下出锅，在145℃下成型。
本实施例所用的玄武岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；
本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；
本实施例所用的重交通沥青AH-90基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；
本实施例所用的消石灰，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；
本实施例所用的木质素纤维，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中纤维稳定剂技术要求；
本实施例所用的废弃一次性输液袋膜，未被病人血液、体液、排泄物污染的使用后一次性输液袋膜，使用前经消毒、破碎处理；
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。
| 动稳定度/(次/mm) | 车辙深度(mm) | 极限弯曲应变(10-3) | 劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度比/% | 稳定度/kN | 浸水稳定度/kN | 残留稳定度比/% | |
| 样本5 | 5553 | 2.205 | 2.584 | 0.681 | 0.588 | 86.3 | 6.877 | 6.292 | 91.5 |
对比例1
1）混合料各组分的重量百分比如下：
玄武岩 79kg
石灰岩 10 kg
消石灰 11 kg
木质素纤维 0.2 kg
重交通沥青AH-70 6.5 kg
SBS 0.4 kg。
矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：
2）混合料制备方法：
a.分别将玄武岩、石灰岩、消石灰加热到190℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在180℃；
b.将木质素纤维按比例加入到拌和锅中，拌和70s；
c.将重交通沥青AH-70加热至160℃后加入到拌和锅中，拌和100s；
d.将SBS按比例加入到拌和锅中，拌和0.5h；
e.将拌和后的混合料在180℃下出锅，在145℃下成型。
本实施例所用的玄武岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；
本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；
本实施例所用的重交通沥青AH-70基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；
本实施例所用的消石灰矿粉，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；
本实施例所用的木质素纤维，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中纤维稳定剂技术要求；
本实施例所用的SBS为韩国锦湖KTR-401；
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。
| 动稳定度/(次/mm) | 车辙深度(mm) | 极限弯曲应变(10-3) | 劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度比/% | 稳定度/kN | 浸水稳定度/kN | 残留稳定度比/% | |
| 对比样1 | 5547 | 2.194 | 2.414 | 0.705 | 0.632 | 89.7 | 6.714 | 6.251 | 93.1 |
对比例2
1）混合料各组分的重量百分比如下：
辉绿岩 80kg
石灰岩 10 kg
水泥 10 kg
木质素纤维 0.1 kg
重交通沥青AH-90 5.5 kg
SBS 0.2 kg。
矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：
2）混合料制备方法：
a.分别将辉绿岩、石灰岩、水泥加热到200℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在180℃；
b.将木质素纤维按比例加入到拌和锅中，拌和80s；
c.将重交通沥青AH-90加热至180℃后加入到拌和锅中，拌和120s；
d.将废弃一次性多层共挤输液袋膜按比例加入到拌和锅中，拌和1h；
e.将拌和后的混合料在170℃下出锅，在145℃下成型。
本实施例所用的辉绿岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；
本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；
本实施例所用的重交通沥青AH-90基质沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；
本实施例所用的水泥，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；
本实施例所用的木质素纤维，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中纤维稳定剂技术要求；
本实施例所用的SBS为韩国锦湖KTR-401；
利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。
| 动稳定度/(次/mm) | 车辙深度(mm) | 极限弯曲应变(10-3) | 劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度/MPa | 冻融劈裂抗拉强度比/% | 稳定度/kN | 浸水稳定度/kN | 残留稳定度比/% | |
| 对比样2 | 5497 | 2.542 | 2.376 | 0.681 | 0.614 | 90.1 | 6.703 | 6.080 | 90.7 |
Claims (7)
1.一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法，其特征是：
1）各组分的重量份比配方如下：
矿料 87～130
纤维稳定剂 0.2～0.5
基质沥青 4.7～7
输液袋膜 0.1～0.5；
所述的矿料由70～90重量份粗集料、10～27重量份细集料、7～13重量份矿粉构成；
2）制备方法
a.将粗集料、细集料、矿粉三种矿料分别加热到180～200℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在185～205℃；
b.再加入纤维稳定剂，拌和60～90s；
c.将基质沥青加热至150～180℃后加入到拌和锅中，拌和100～150s；
d.将废弃一次性输液袋膜加入到拌和锅中，拌和0.5～3h；
e.将拌和后的混合料在150～180℃下出锅，在145℃下成型。
2.根据权利要求1所述的一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法，其特征是所述的废弃一次性输液袋膜为聚乙烯、聚丙烯、聚芳香酯、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物或酯类共聚物中的任意两种或多种任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法，其特征是所述的基质沥青为重交通沥青AH-70 、AH-90或AH-110。
4.根据权利要求1所述的一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法，其特征是所述的矿粉为石灰石矿粉、消石灰矿粉或水泥，其中矿粉的粒径在0.6mm～0.15mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法，其特征是所述的粗集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩，其颗粒形状近似立方体，针片状含量小于10%。
6.根据权利要求1所述的一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法，其特征是所述的细集料采用石灰岩或白云岩。
7.根据权利要求1所述的一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法，其特征是所述的纤维稳定剂为矿物纤维、木质素纤维、聚酯纤维或聚丙烯腈纤维。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410176500.0A CN103964753A (zh) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | 一种利用输液袋膜改性沥青玛碲脂碎石混合料制备方法 |
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2014
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