CN110682478A - 建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法及相关改性沥青混合料和用途 - Google Patents

建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法及相关改性沥青混合料和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，包括：(1)将建筑固废塑料粗碎成小于5mm的颗粒；(2)将颗粒经水悬浮分离成浮水料和沉水料；(3)将浮水料粉碎成5～200目的固废塑料颗粒，加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料；和/或，将沉水料作为沥青混合料的集料的一部分。较佳地，固废塑料颗粒的加入量为0.2～1％重量的沥青混合料。沉水料在沥青混合料中的重量百分含量≤25％。还提供了相关的改性沥青混合料和应用。本发明的方法能够利用建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，且获得的改性沥青混合料性能优异，从而提高建筑固废塑料的利用效率，解决建筑固废塑料的环境污染问题。

Description

建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法及相关改性沥 青混合料和用途
技术领域
本发明涉及沥青混合料技术领域，特别涉及建筑固废塑料改性沥青混合料技术领域，具体是指一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法及相关改性沥青混合料和用途。
背景技术
随着城市化进程的不断加快，建筑垃圾和建筑装潢垃圾的处理迫在眉睫，城市的大量拆迁和房屋的装修，产生大量的固体废弃物(对建筑物实施新建、改建、扩建或者是拆除过程中产生的固体废弃物)，这些建筑垃圾和建筑装潢垃圾对我们的生活环境具有广泛地侵蚀作用，建筑垃圾和建筑装潢垃圾属于特殊垃圾，它们的处理方式与其他垃圾的处理方式的不同，国内一般采取填埋法处理，部分回收利用，少部分进行焚烧，其中环保化、高值化回收利用，既具有经济价值又具有社会意义。
由于在处理建筑垃圾及建筑装潢垃圾前期的破碎过程会把一些轻物质一起破碎(轻物质有木头、塑料、编织袋、纤维编织物、纸质物等)造成回收的骨料里面掺杂的物质较多，利用价值太低。目前国内对建筑垃圾及建筑装潢垃圾处理的难题就是没有好的办法把建筑装潢垃圾骨料里含的轻物质处理掉。针对这一问题，中国实用新型专利(ZL201820546242.4)一种用于建筑装潢垃圾回收的风选机、中国发明专利申请(CN107362977A)装潢垃圾自动分选线，解决了此问题，但是风选出的轻质物为有机固废塑料材料，难以利用。
中国发明专利申请(CN109485283A)一种建筑垃圾资源化处理方法通过人工分拣和智能化分拣，将建筑垃圾中的固形物拣出，并分类堆放，分类处理将建筑垃圾破碎形成再生骨料，利用磁吸方式除去再生骨料中的含铁物，并将含铁物按类堆放；将去除含铁物的再生骨料筛分为不同粒径范围的再生骨料；去除轻质物；对再生骨料进行制砂，建筑垃圾再生骨料分为再生砖骨料和再生混凝土骨料，做到充分利用，无二次污染。在建筑装潢业中日常的施工会产生大量的垃圾，这些垃圾包括软质塑料泡沫等，也包括硬质的砂石水泥等硬质材料，这些材料很难被分拣，现有技术中，没有合适的分类设备，只能通过人工劳动去分拣，不仅工作效率低，而且人力成本也高。中国实用新型专利 (ZL201210580642.4)提出了一种以建筑装潢垃圾生产的机制砂替代部分细集料的水泥稳定碎石的分离和应用方法。综上，建筑垃圾及建筑装潢垃圾中的骨料与轻质的废塑料已实现了分离，分离后的骨料已获得了应用，而分离后的废塑料混杂程度高，存在再利用难题。
为提高建筑装潢垃圾的利用效率，中国发明专利申请(CN201811110212.X) 一种以装潢垃圾-土壤混合治理有机污染土壤的方法，尝试解决有机塑料等固废物的污染，但存在土壤易污染、填埋区域少的难题。
建筑垃圾和建筑装潢垃圾中有机塑料成分复杂，包括聚酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等，并且形状各异，有管材、编制带、线材、片材、泡沫和塑料袋等材料与胶带，材料难以回收利用，因此通常对这些材料的处理办法是直接扔掉或焚烧，极大地污染了环境。建筑固废塑料的材料主要为聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等，此类产品不能被自然降解，也不能进行人工安全处理，现在主流处理方法就是填埋或焚烧。废弃的PVC埋在土里经过100年都不会降解；如果焚烧这些垃圾，会产生刺鼻的气味，伤害人体健康、污染环境。若将这些混杂的建筑固废塑料环保化处理作为建筑材料使用既能发挥材料的特殊性能，又能减少环境污染。
将废塑料改性后用于直投改性沥青混合料已获得商业化应用，比如以聚乙烯PE为代表的废塑料已被大量用作沥青沥青混合料的抗车辙剂。但这些塑料以易熔融的PE和PP为代表，其在沥青混合料正常拌合温度下(150～180℃)，经石料的撞击、摩擦可分散到沥青胶浆中，形成网络发挥改性作用。但是建筑固废塑料的成分复杂(PE、PVC、PET、PP、PS等)，形状各异(有的发泡、有的是片、有的是膜)，熔点高的PET(达230℃)和难分散的PVC常常干涉沥青混合料的结构，造成沥青混合料性能下降，使其在沥青混合料利用极其困难。中国发明专利申请(CN201410629874.3)改性沥青胶结颗粒及其制备方法和应用，发明了用沥青预溶胀废橡塑制备颗粒，直接投放改性沥青混合料的生产方式，既解决了废橡塑在沥青混合料中的分散问题，又解决了沥青运输困难、反复加热浪费能源、易老化和普通橡塑改性沥青难稳定化加工等问题。但是该方法需要的废塑料质量要求高，并且需要沥青预溶胀，加工繁琐，难适合建筑废塑料的处理。中国发明专利申请(CN201811384013.8)公开了一种利用建筑废料制备路面沥青骨料的方法，该方法首先将建筑废料进行分类、挑选，选择废弃红砖类、废弃混凝土类、废弃塑料作为主要原料，用于降低路面沥青的制备成本，但是该方法过程使用助剂过多且对废塑料没有分类，废塑料仅用作骨料，对沥青混合料的改性效果不佳。
综上，针对日益增多的建筑固废塑料，需要一种高值化利用建筑固废塑料的方法，从而提高建筑固废塑料的利用效率，解决建筑固废塑料的环境污染问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其能够利用建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，且获得的改性沥青混合料性能优异，从而提高建筑固废塑料的利用效率，解决建筑固废塑料的环境污染问题，适于大规模推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，其性能优异，可以实现高值化利用建筑固废塑料，从而提高建筑固废塑料的利用效率，解决建筑固废塑料的环境污染问题，适于大规模推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，其设计巧妙，配制简便，成本低廉，适于大规模推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的应用，其能应用于沥青道路建设，提高道路性能，适于大规模推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的应用，其设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
为达到以上目的，在本发明的第一方面，提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特点是，包括以下步骤：
(1)将建筑固废塑料粗碎成小于5mm的颗粒；
(2)将所述颗粒经水悬浮分离成浮水料和沉水料；
(3)将所述浮水料粉碎成5目～200目的固废塑料颗粒，将所述固废塑料颗粒加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料；和/或，将所述沉水料作为所述沥青混合料的集料的一部分。
较佳地，所述固废塑料颗粒的加入量为0.2％重量～1％重量的所述沥青混合料。
较佳地，所述沉水料在所述沥青混合料中的重量百分含量≤25％。
较佳地，所述加热搅拌的温度在150℃～180℃之间。
较佳地，所述集料是细集料。
较佳地，所述沥青混合料采用的沥青为石油沥青，所述石油沥青的针入度范围为30～300。
较佳地，所述建筑固废塑料从建筑垃圾或建筑装潢垃圾中分离得到。
在本发明的第二方面，提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，其特点是，采用上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法制备而成。
在本发明的第三方面，提供上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在道路养护中应用。
在本发明的第四方面，提供上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在路面建设中应用。
本发明的有益效果主要在于：
1、本发明的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法包括以下步骤： (1)将建筑固废塑料粗碎成小于5mm的颗粒；(2)将所述颗粒经水悬浮分离成浮水料和沉水料；(3)将所述浮水料粉碎成5目～200目的固废塑料颗粒，将所述固废塑料颗粒加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料；和/或，将所述沉水料作为所述沥青混合料的集料的一部分，由此制得的改性沥青混合料性能优异，因此，其能够利用建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，且获得的改性沥青混合料性能优异，从而提高建筑固废塑料的利用效率，解决建筑固废塑料的环境污染问题，适于大规模推广应用。
2、本发明的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法包括以下步骤： (1)将建筑固废塑料粗碎成小于5mm的颗粒；(2)将所述颗粒经水悬浮分离成浮水料和沉水料；(3)将所述浮水料粉碎成5目～200目的固废塑料颗粒，将所述固废塑料颗粒加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料；和/或，将所述沉水料作为所述沥青混合料的集料的一部分，由此制得的改性沥青混合料性能优异，因此，其设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
3、本发明的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料采用上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法制备而成，因此，其性能优异，可以实现高值化利用建筑固废塑料，从而提高建筑固废塑料的利用效率，解决建筑固废塑料的环境污染问题，适于大规模推广应用。
4、本发明的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料采用上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法制备而成，因此，其设计巧妙，配制简便，成本低廉，适于大规模推广应用。
5、本发明的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在道路养护中应用以及在路面建设中应用，因此，其能应用于沥青道路建设，提高道路性能，适于大规模推广应用。
6、本发明的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在道路养护中应用以及在路面建设中应用，因此，其设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。
具体实施方式
因建筑固废塑料所含废塑料混杂程度高、形状各异造成回收和处置困难，本发明提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，解决其所带来的环境污染问题。其将建筑固废塑料破碎后，经水悬浮方法分离成浮水料和沉水料，浮水料制粉后，在适当温度下通过沥青混合料中的溶胀作用发生软化变形，能快速分散到沥青混合料的胶浆中成网，起到改性作用。而难分散的沉水料则部分代替沥青混合料的细集料，参与骨料形成混凝土材料，代替石料。具体地：
本发明提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，包括以下步骤：
(1)将建筑固废塑料粗碎成小于5mm的颗粒；
(2)将所述颗粒经水悬浮分离成浮水料和沉水料；
(3)将所述浮水料粉碎成5目～200目的固废塑料颗粒，将所述固废塑料颗粒加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料；和/或，将所述沉水料作为所述沥青混合料的集料的一部分。
由此可大量消耗日益增多的建筑固废塑料。
所述固废塑料颗粒的加入量可以根据需要确定，较佳地，所述固废塑料颗粒的加入量为0.2％重量～1％重量的所述沥青混合料。如果所述固废塑料颗粒太少，对所述沥青混合料性能改性作用小。如果所述固废塑料颗粒太多，则所述沥青混合料干涩，粘结性能不好。
所述沉水料在所述沥青混合料中的重量百分含量可以根据需要确定，较佳地，所述沉水料在所述沥青混合料中的重量百分含量≤25％。如果所述沉水料在所述沥青混合料中的重量百分含量太高则容易干涉所述沥青混合料的结构，不利于性能的提高。
因此，所述固废塑料颗粒的大小为5目～200目，密度小于1.0g/cm3，用量为所述沥青混合料的0.2％重量～1％重量，可实现微米分散到沥青中，明显提高所述沥青混合料高温性能。所述沉水料的颗粒大小为小于5mm，密度大于 1.0g/cm3。
所述加热搅拌的温度可以根据需要确定，较佳地，所述加热搅拌的温度在 150℃～180℃之间。
所述集料可以是任何合适的集料，较佳地，所述集料是细集料。
所述沥青混合料采用的沥青可以是任何合适的沥青，较佳地，所述沥青混合料采用的沥青为石油沥青，所述石油沥青的针入度范围为30～300。
所述建筑固废塑料可以采用任何合适的方式获得，较佳地，所述建筑固废塑料从建筑垃圾或建筑装潢垃圾中分离得到。
本发明还提供一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，采用上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法制备而成。
本发明还提供上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在道路养护中应用。
本发明还提供上述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在路面建设中应用。
本发明制备的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的优点有：
(1)建筑固废塑料体积明显减小，大大提高了利用效率。在沥青混合料搅拌作用下，粒化后的颗粒容易分散进入沥青混合料中。
(2)实现了不同塑料对沥青混合料的改性或填充作用，实现了建筑固废塑料的充分利用。建筑固废塑料中熔融分散的起改性沥青混合料作用，难分散的作为沥青混合料的骨料，起到大量处置建筑固废塑料的作用。
(3)沥青路面各地都要铺设，因此大量综合就地利用了建筑固废塑料。
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。其中所使用的沥青(用作基质沥青)为东海70#沥青(中石化镇海炼化分公司)；矿料为AC-13型(安徽省来安县)。
实施例1：建筑固废塑料
建筑固废塑料来自日常生活中的建筑装潢垃圾，破碎成为粒径5mm以下的颗粒。
实施例2：建筑固废塑料浮水料磨制的50目颗粒
实施例1中的粒径5mm以下的颗粒经水悬浮分离，得到的浮水料，通过磨粉设备磨制成5目～50目的粉状物，将粉状物加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料，粉状物的用量为沥青混合料的1％重量，加热搅拌的温度为160℃，室内加热搅拌的时间为3分钟。
实施例3：建筑固废塑料浮水料100目颗粒
实施例1中的粒径5mm以下的颗粒经水悬浮分离，得到的浮水料，通过磨粉设备磨制成50目～100目的粉状物，将粉状物加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料，粉状物的用量为沥青混合料的0.2％重量，加热搅拌的温度为180℃，室内加热搅拌的时间为3分钟。
实施例4：建筑固废塑料浮水料200目颗粒
实施例1中的粒径5mm以下的颗粒经水悬浮分离，得到的浮水料，通过磨粉设备磨制成100目～200目的粉状物，将粉状物加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料，粉状物的用量为沥青混合料的0.5％重量，加热搅拌的温度为150℃，加热搅拌的时间为3分钟。
实施例5：建筑固废塑料沉水料颗粒
实施例1中的粒径5mm以下的颗粒经水悬浮分离，得到颗粒大小小于5mm 的沉水料颗粒，作为沥青混合料的细集料的一部分，用量占沥青混合料的15％重量，加热搅拌的温度为160℃，加热搅拌的时间为3分钟。
实施例6：建筑固废塑料沉水料颗粒
实施例1中的粒径5mm以下的颗粒经水悬浮分离，得到颗粒大小小于5mm 的沉水料颗粒，作为沥青混合料的细集料的一部分，用量占沥青混合料的25％重量，加热搅拌的温度为180℃，加热搅拌的时间为3分钟。
实施例7：建筑固废塑料沉水料颗粒
实施例1中的粒径5mm以下的颗粒经水悬浮分离，得到颗粒大小小于5mm 的沉水料颗粒，作为沥青混合料的细集料的一部分，用量占沥青混合料的5％重量，加热搅拌的温度为150℃，加热搅拌的时间为3分钟。
对比例1：沥青混合料的性能测试
将东海70#沥青与矿料按油石质量比为4.8：100混合，得到沥青混合料，作为对照组；将对照组以及实施例2-7所得到的添加不同建筑固废塑料的改性沥青混合料进行常规的马歇尔性能、高温稳定性能的测试。测试结果见表1和表2。
其中，高温稳定性通过车辙动稳定度指标来体现.检测指标定义及检测过程按照交通部行业标准《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》执行；检测方法按照交通部行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)》执行。
表1：马歇尔试验性能指标
表2：车辙动稳定度指标测试结果
动稳定度(次/mm)
东海70#沥青混合料 1285
实施例2 3608
实施例3 4255
实施例4 6536
实施例5 1357
实施例6 1445
实施例7 1243
与东海70#沥青混合料相比，采用本发明提供的建筑固废塑料的浮水料制成的固废塑料颗粒加入沥青混合料制备而成的改性沥青混合料的强度、高温稳定性等各项性能指标均有所提高，检测指标满足《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004)对高速公路、一级公路的技术要求。而沉水料可起到填充代替集料的作用，制成的改性沥青混合料性能略有降低，但仍能满足规范要求。
因此，本发明提供一种建筑固废塑料环保化处理用于分级直投改性沥青混合料的高值化利用方法，建筑固废塑料实现水悬浮分离后浮水塑料和沉水塑料对沥青混合料改性作用不同，实现高值化利用。先将建筑固废塑料从建筑废弃物分离，分离后的建筑固废塑料先粗碎再经水悬浮分离成浮水料和沉水料。浮水料主要成分为易熔于沥青的PP、PE和PS等，再磨制成粉状颗粒，该颗粒直投改性沥青混合料的效果显著。而沉水料为难熔于沥青的PET、PVC等密度大的材料，作为沥青混合料的细集料使用。该混杂的建筑固废塑料经分级加工后可用于制备高性能改性沥青混合料，不但具有使用方便、加工过程环保和能大量消耗建筑固废塑料的优点，而且能大量应用于沥青道路建设，提高道路性能。
综上，本发明的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法能够利用建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，且获得的改性沥青混合料性能优异，从而提高建筑固废塑料的利用效率，解决建筑固废塑料的环境污染问题，设计巧妙，操作简便，成本低，适于大规模推广应用。
由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (10)

1.一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将建筑固废塑料粗碎成小于5mm的颗粒；
(2)将所述颗粒经水悬浮分离成浮水料和沉水料；
(3)将所述浮水料粉碎成5目～200目的固废塑料颗粒，将所述固废塑料颗粒加入加热搅拌的沥青混合料中熔融分散得到改性沥青混合料；和/或，将所述沉水料作为所述沥青混合料的集料的一部分。
2.如权利要求1所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述固废塑料颗粒的加入量为0.2％重量～1％重量的所述沥青混合料。
3.如权利要求1所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述沉水料在所述沥青混合料中的重量百分含量≤25％。
4.如权利要求1所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述加热搅拌的温度在150℃～180℃之间。
5.如权利要求1所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述集料是细集料。
6.如权利要求1所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述沥青混合料采用的沥青为石油沥青，所述石油沥青的针入度范围为30～300。
7.如权利要求1所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法，其特征在于，所述建筑固废塑料从建筑垃圾或建筑装潢垃圾中分离得到。
8.一种建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料，其特征在于，采用根据权利要求1～权利要求7中任一项所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料的方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在道路养护中应用。
10.根据权利要求8所述的建筑固废塑料分级直投改性沥青混合料在路面建设中应用。
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