CN113638285A - 一种基于固弃物的自发光路缘石及其制备方法 - Google Patents

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李永浩
樊英楠
冉瑶
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Abstract

本发明涉及一种基于固弃物的自发光路缘石及其制备方法。包括混凝土基石和发光石，两者通过榫头和榫眼相结合；发光石按重量份包括以下组分：环氧树脂15～25份、固化剂6～10份、废玻璃砂90～225份、彩色荧光粉10～35份；混凝土基石照重量份包括以下组分：水泥30～40份、尾矿砂50～60份、再生骨料120～130份、粉煤灰70～80份、水170～180份、减水剂0.01～0.1份、色粉3‑4份。本发明自发光路缘石是将发光石通过拼接的方式与混凝土基石相连接，避免了现有的发光混凝土路缘石发光层极易磨损甚至脱落的问题，在夜晚发出光亮，不需要通过电力发光，不会发生电源或者补能器等装置发生故障，有效减少了道路交通事故的发生。

Description

一种基于固弃物的自发光路缘石及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于固弃物的自发光路缘石及其制备方法，属于道路工程结构以及道路工程材料技术领域。
背景技术
路缘石是一种铺设在路面边缘，用以标定路面界限的边界标石，其对路面边缘不仅能起到良好的保护作用，也起到诱导行车视线，拦截汇聚路面内的雨水的作用。路缘石的形式多样，分为立式、斜式和平式等等。现有路缘石一般由水泥混凝土预制块、切割自然石材等制作而成。近年来，随着我国生态环境保护政策的不断加强，石料的开采受到严格的限制，价格不断上涨，天然石材路缘石的利用也越来越少。目前我国绝大部分公路使用的路缘石为水泥混凝土预制块路缘石。
随着国家经济的高速发展，带来了大量的固体废弃物，其中废玻璃与尾矿是固体废弃物中的主要固废产物，不仅污染环境，而且废玻璃碎片具有一定的危险性，易造成割伤；尾矿堆积如山占用大面积的耕地同时难以被恰当地处理掉，造成了二次污染。
我国绝大部分公路和乡村道路无夜间照明，行车视距短、视野窄，司机仅依靠车辆灯光和反光设施等条件，很难看清路面障碍物和道路边缘，极易发生交通事故。据统计，我国夜间道路行车的事故率为日间事故率的1.5倍以上，损害了人民的生命财产安全，造成巨大的经济损失。在城市道路中，雨水口处、道路转弯、严禁停车的重要路段等处的路缘石被涂成黄色，消防通道处的路缘石被涂成红色，以便于行人和车辆观察，保证行车安全。但在夜间照明不足的情况下，这些信息很难被发现。这是因为普通混凝土和石料路缘石对光的反射系数为0.2～0.3之间,使行人和司机很难夜间行车条件下看清道路边缘。而且这些涂料很容易剥离和脱落，影响了使用功能。
发光混凝土路缘石是在路缘石混凝土中增加发光成分，发光混凝土能在夜间或光线条件不良的环境中为行人和司机提供良好的车道示界和行车视野，在城市道路中既可以在深夜提供一定的照明，又能提供警告、禁令等信息，在公路中特别是弯道和急下坡处可以警示司机，减少交通事故的发生。因此，相关材料的研发和应用对于提高道路的交通安全和应急保障具有重要的社会意义和经济价值。
然而，现有的发光混凝土路缘石都存在着一些问题。比如说最常见的发光混凝土路缘石是采用发光混凝土作为发光层涂覆在混凝土条块表层，或者将荧光物质喷涂在混凝土条块表层，或者是将水泥基材料直接与荧光粉混合在一起制备发光混凝土路缘石，实现路缘石发光的功能，但是以上路缘石存在只能发光层或者表面发光的问题，且局部发光亮度弱，发光时间短，而且在使用一段时间或者遭到冲击后发光层、涂覆的荧光物质或表面发光处极易磨损甚至脱落，导致发光混凝土路缘石发光功能大幅减弱甚至失去发光功能。
还有的如中国专利文献CN111501603A公开了一种发光路面的路缘石，包括：路缘石本体，其内部朝向发光路面设置有电源预留孔，补能器，安装于路缘石本体的电源预留孔外侧，所述的补能器为光强≥25LX的激发光源；电源提供装置，其通过电源预留孔与补能器连接，为补能器提供电源。该专利提供的发光混凝土路缘石是通过电力进行发光，存在使用条件高，对于环境要求苛刻的问题，一旦电源或者补能器等装置发生故障会导致整个路缘石失去发光功能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于固弃物的自发光路缘石及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于固弃物的自发光路缘石，包含混凝土基石，以及位于混凝土基石上方的发光石，所述混凝土基石上方设置有榫头，发光石下方设置有榫眼，两者通过榫头和榫眼相结合；
所述发光石由自发光材料制成，所述自发光材料按照重量份包括以下组分：
环氧树脂15～25份、固化剂6～10份、废玻璃砂90～225份、彩色荧光粉10～35份；
所述混凝土基石由水泥混凝土制成，所述水泥混凝土按照重量份包括以下组分：
水泥30～40份、尾矿砂50～60份、再生骨料120～130份、粉煤灰70～80份、水170～180份、减水剂0.01～0.1份、色粉3-4份。
根据本发明优选的，所述基于固弃物的自发光路缘石为99cm*15cm*15cm的棱柱型结构，混凝土基石和发光石的厚度比2～4：1～3。此处厚度为混凝土基石和发光石不包含榫头和榫眼的厚度。
根据本发明优选的，所述基于固弃物的自发光路缘石采用简易榫卯结构进行拼接，榫头为2～4个，榫眼为2～4个，榫头和榫眼的大小位置均对应。
根据本发明优选的，所述基于固弃物的自发光路缘石在使用时可以采取连续使用和间隔使用两种方式，连续使用时，每0～30m的水泥混凝土路缘石中放置多个自发光路缘石；间隔使用时每10～30m的水泥混凝土路缘石中放置一个自发光路缘石。
根据本发明优选的，所述环氧树脂和固化剂的质量比为2.5:1。
根据本发明优选的，所述固化剂为酚醛胺环氧固化剂。
根据本发明优选的，所述废玻璃砂的粒径为1～8mm。
根据本发明优选的，所述尾矿砂的粒径为0-200目。
根据本发明优选的，所述再生骨料的粒径为4.75～19.5cm。
根据本发明优选的，所述荧光粉为硅酸盐基蓄光型发光材料或铝酸盐基蓄光型发光材料。
根据本发明优选的，所述荧光粉为彩色发光材料，包括黄绿色荧光粉、红色荧光粉、黄色荧光粉、蓝色荧光粉。使得自发光路缘石可以制备成不同颜色的自发光路缘石，除提供照明外，其中红色自发光路缘石可以提供禁止信息，黄色自发光路缘石可以提供警告信息，绿色、蓝色自发光路缘石可以提供指示与引导信息等等。此处自发光路缘石的混凝土基石与发光石为同一种颜色。
本发明还提供了上述自发光路缘石的制备方法，包括步骤如下：
(1)按配合比称取水泥、尾矿砂、再生骨料、粉煤灰、色粉、水和减水剂后混合，搅拌均匀，将搅拌好的混合料浇入模具中，振捣1-2min，自然养护24h后脱模，然后自然养护14天后得到混凝土基石；
(2)按配合比称取环氧树脂和固化剂后混合，先慢速搅拌20～40s，再快速搅拌20～40s，依次加入废玻璃砂和彩色荧光粉，慢速搅拌100～150s，然后将搅拌好的混合物浇筑在步骤(1)制备的混凝土基石上的特制的模具中，利用环氧树脂的粘结性能使路缘石拼接牢固；
(3)将步骤(2)制备的发光路缘石在湿度85～95％，温度18～25℃下养护20～30h后脱模，在自然条件下养护2～4天，将拼接完成的路缘石经清洁打磨，得到自发光路缘石。
根据本发明优选的，步骤(2)中，所述慢速搅拌为自转135～145r/min，公转57～67r/min；所述快速搅拌为自转275～295r/min，公转115～135r/min。所述慢速搅拌和快速搅拌通过行星式水泥胶砂搅拌机完成。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供基于固弃物的自发光路缘石是将发光石通过拼接的方式与混凝土基石相连接，避免了现有的发光混凝土路缘石发光层极易磨损甚至脱落的问题。白天时，发光石中的硅酸盐基蓄光型发光材料或铝酸盐基蓄光型发光材料能够吸收太阳光能，夜晚时发出光亮，不需要通过电力发光，绿色环保，不会发生电源或者补能器等装置发生故障，导致整个路缘石失去发光功能的情况，给行人和司机更加明显的提示，有效减少了道路交通事故的发生。
2、本发明提供基于固弃物的自发光路缘石采用废玻璃、尾矿石和再生骨料作为原材料，充分利用了固体废弃物，与现有技术中将水泥基材料直接与荧光粉混合在一起制备发光混凝土路缘石的方法相比，一方面做到了废物利用，节约了资源、减少了环境污染；另一方面极大的减少了荧光粉的用量的同时，采用废玻璃增强了自发光路缘石的发光亮度，在清理固废产物减少污染的同时降低了自发光路缘石的造价。
3、本发明提供的制备方法步骤少，操作简单，并通过先慢速搅拌，再快速搅拌，最后慢速搅拌的方法使得环氧树脂、固化剂、废玻璃砂和荧光粉充分混合均匀，利用环氧树脂的粘结性能使路缘石拼接牢固。
4、本发明提供基于固弃物的自发光路缘石中的发光石主体是由树脂制成，树脂是透明或半透明，采用不同颜色的荧光粉，可以制备出如绿色、红色、黄色、蓝色等不同发光颜色的发光石，配合相同颜色的混凝土基石，在使用时可以采取间隔使用的方式，每10～30m的水泥混凝土路缘石中放置一个自发光路缘石，可以在白天和夜晚同时达到良好的警示、引导与美观效果。
5、本发明提供基于固弃物的自发光路缘石露出地面的部分由树脂制成，在受到冲撞时有一定的变形能力，可以在一定程度上减轻对车辆的冲击破坏，在提供保护的同时达到良好的警示与美观效果。
附图说明
图1本发明基于固弃物的自发光路缘石的结构示意图。
图中：1、混凝土基石，2、发光石，3、榫头，4、榫眼。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1所示，一种基于固弃物的自发光路缘石，包括混凝土基石1，以及位于混凝土基石上方的发光石2，所述混凝土基石1上方设置有三个榫头3，发光石2下方设置有三个榫眼4，两者通过榫头3和榫眼4相结合；
所述发光石由自发光材料制成，所述自发光材料包括以下组分：环氧树脂150g、固化剂60g、废玻璃砂90g、绿色荧光粉10.5g；
所述混凝土基石由水泥混凝土制成，所述水泥混凝土包括以下组分：白水泥316g、尾矿砂570g、再生骨料1249g、粉煤灰78g、水175g、减水剂0.5g、绿色色粉30g。
上述自发光路缘石的制备方法，包括步骤如下：
(1)按配合比称取水泥、尾矿砂、再生骨料、粉煤灰、绿色色粉、水和减水剂后混合，搅拌均匀，将搅拌好的混合料浇入模具中，振捣1min，自然养护24h后脱模，然后自然养护14天后得到混凝土基石；
(2)按配合比称取环氧树脂和固化剂后，通过行星式水泥胶砂搅拌机混合均匀，先慢速搅拌30s，再快速搅拌30s，继续加入4mm的废玻璃砂和绿色荧光粉，慢速搅拌120s，然后将搅拌好的混合物浇筑在步骤(1)制备的混凝土基石上的特制的模具中，利用环氧树脂的粘结性能使路缘石拼接牢固；
其中，废玻璃砂是将废玻璃清洗干净，烘干后放入研磨机中研磨30min，将研磨后的玻璃砂过4mm筛后得到；
(3)将步骤(2)制备的发光路缘石在湿度90％，温度20℃下养护24h后脱模，在自然条件下养护3天，将拼接完成的路缘石经清洁打磨，得到自发光路缘石。
本实施例制备的基于固弃物的自发光路缘石为99cm*15cm*15cm的棱柱型结构，混凝土基石和发光石的厚度比2：3，在夜晚可以发出绿色荧光，能够为夜晚行车的人群提供指示与引导信息。
本实施例制备的基于固弃物的自发光路缘石在使用时可以采取连续使用和间隔使用两种方式，连续使用时，每0～30m的水泥混凝土路缘石中放置多个自发光路缘石；间隔使用时每10～30m的水泥混凝土路缘石中放置一个自发光路缘石。
实施例2
一种基于固弃物的自发光路缘石，结构如实施例1所述，所述发光石由自发光材料制成，所述自发光材料包括以下组分：环氧树脂150g、固化剂60g、废玻璃砂90g、红色荧光粉10.5g；
所述混凝土基石由水泥混凝土制成，所述水泥混凝土包括以下组分：白水泥316g、尾矿砂570g、再生骨料1249g、粉煤灰78g、水175g、减水剂0.5g、红色色粉30g。
上述自发光路缘石的制备方法，包括步骤如下：
(1)按配合比称取水泥、尾矿砂、再生骨料、粉煤灰、红色色粉、水和减水剂后混合，搅拌均匀，将搅拌好的混合料浇入模具中，振捣2min，自然养护24h后脱模，然后自然养护14天后得到混凝土基石；
(2)按配合比称取环氧树脂和固化剂后，通过行星式水泥胶砂搅拌机混合均匀，先慢速搅拌30s，再快速搅拌30s，继续加入2mm的废玻璃砂和红色荧光粉，慢速搅拌120s，然后将搅拌好的混合物浇筑在步骤(1)制备的混凝土基石上的特制的模具中，利用环氧树脂的粘结性能使路缘石拼接牢固；
其中，废玻璃砂是将废玻璃清洗干净，烘干后放入研磨机中研磨30min，将研磨后的玻璃砂过2mm筛后得到；
(3)将步骤(2)制备的发光路缘石在湿度85％，温度18℃下养护30h后脱模，在自然条件下养护2天，将拼接完成的路缘石经清洁打磨，得到自发光路缘石。
本实施例制备的基于固弃物的自发光路缘石尺寸同实施例1，在夜晚可以发出红色荧光，能够为夜晚行车的人群提供禁止禁令信息。
实施例3
一种基于固弃物的自发光路缘石，用于提供警告警示信息，结构如实施例1所述，不同之处在于，所述发光石由自发光材料制成，所述自发光材料包括以下组分：环氧树脂150g、固化剂60g、废玻璃砂90g、黄色荧光粉10.5g；
所述混凝土基石由水泥混凝土制成，所述水泥混凝土包括以下组分：白水泥316g、尾矿砂570g、再生骨料1249g、粉煤灰78g、水175g、减水剂0.5g、黄色色粉30g。
上述自发光路缘石的制备方法，包括步骤如下：
(1)按配合比称取水泥、尾矿砂、再生骨料、粉煤灰、黄色色粉、水和减水剂后混合，搅拌均匀，将搅拌好的混合料浇入模具中，振捣1.5min，自然养护24h后脱模，然后自然养护14天后得到混凝土基石；
(2)按配合比称取环氧树脂和固化剂后，通过行星式水泥胶砂搅拌机混合均匀，先慢速搅拌30s，再快速搅拌30s，继续加入6mm的废玻璃砂和黄色荧光粉，慢速搅拌120s，然后将搅拌好的混合物浇筑在步骤(1)制备的混凝土基石上的特制的模具中，利用环氧树脂的粘结性能使路缘石拼接牢固；
其中，废玻璃砂是将废玻璃清洗干净，烘干后放入研磨机中研磨30min，将研磨后的玻璃砂过6mm筛后得到；
(3)将步骤(2)制备的发光路缘石在湿度95％，温度25℃下养护20h后脱模，在自然条件下养护4天，将拼接完成的路缘石经清洁打磨，得到自发光路缘石。
本实施例制备的基于固弃物的自发光路缘石尺寸同实施例1，在夜晚可以发出黄色荧光，能够为夜晚行车的人群提供警示警告信息。
对比例
一种发光混凝土路缘石，包括以下组分：水泥1000g、玻璃砂500g、荧光粉500g、水400g、减水剂4g。
制备方法如下：
(1)将水与减水剂混合得到混合液体；
(2)将水泥以及玻璃砂混合搅拌4min，同时将混合液体加入其中搅拌均匀，再继续加入玻璃砂一起混合搅拌10min，最后加入荧光粉继续搅拌4min，搅拌完成浇入特制的模具中振动2min，得到待成型的路缘石试件；
(3)将待成型的路缘石试件在湿度90％，温度20℃下养护24h，然后脱模，脱模后自然条件养护三天，然后对路缘石进行清洁打磨，得到发光混凝土路缘石。
本对比例制备的发光混凝土路缘石尺寸为99cm*15cm*15cm的棱柱型结构。
试验例
将实施例1、2、3和对比例制备的路缘石放置在照度230lux(室内照度)的光源下持续照射12h，然后放置到相同的黑暗环境中，等待8h后分别测量发光亮度。
实施例1制备的自发光路缘石的发光亮度为0.43cd/m2，、实施例2制备的自发光路缘石的发光亮度为0.17cd/m2，实施例3制备的自发光路缘石的发光亮度为0.15cd/m2，对比例制备的发光混凝土路缘石的发光亮度为0.05cd/m2。
将实施例1、2、3和对比例制备的路缘石放置在照度100000lux的光源(晴天室外日光直射照度)下持续照射30min，然后放置到相同的黑暗环境中，等待8h后分别测量发光亮度。
将实施例1、2、3制备的自发光路缘石的发光亮度为2.3～3.8cd/m2，对比例制备的发光混凝土路缘石的发光亮度为0.02～0.20cd/m2。
由以上数据可知，首先，实施例1、2、3制备的自发光路缘石在日光持续照射30min，在黑暗环境中放置8h后，依然能达到2.3～3.8cd/m2的发光亮度，是对比例的11～189倍，夜晚发光效果远远强于对比例1制备的发光混凝土路缘石。人肉眼可见最低亮度为0.32mcd/m2，实施例1、2、3制备的自发光路缘石发光亮度在2.3～3.8cd/m2，达到夜晚肉眼可分辨的程度。其次，对比例1是将水泥基材料与荧光粉掺和在一起，由于水泥基材料本身不透光，所以混凝土成品只有表面发光，同时还是用了大量发光材料，提高了成本。而本发明采用分体式结构，通过混凝土基石和发光石拼接而成，优化了自发光材料配方，大大的降低了发光材料的使用，有效地降低了成本，并且由发光石整体发光，避免了发光混凝土路缘石只有表面发光，且发光层极易磨损甚至脱落的问题。

Claims (10)

1.一种基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，包括混凝土基石，以及位于混凝土基石上方的发光石，所述混凝土基石上方设置有榫头，发光石下方设置有榫眼，两者通过榫头和榫眼相结合；
所述发光石由自发光材料制成，所述自发光材料按照重量份包括以下组分：
环氧树脂15～25份、固化剂6～10份、废玻璃砂90～225份、彩色荧光粉10～35份；
所述混凝土基石由水泥混凝土制成，所述水泥混凝土按照重量份包括以下组分：
水泥30～40份、尾矿砂50～60份、再生骨料120～130份、粉煤灰70～80份、水170～180份、减水剂0.01～0.1份、色粉3-4份。
2.如权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，所述基于固弃物的自发光路缘石为90cm*15cm*15cm的棱柱型结构，混凝土基石和发光石的厚度比2～4：1～3。
3.如权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，所述基于固弃物的自发光路缘石采用简易榫卯结构进行拼接，榫头为2～4个，榫眼为2～4个，榫头和榫眼的大小位置均对应。
4.如权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，所述基于固弃物的自发光路缘石在使用时可以采取连续使用和间隔使用两种方式，连续使用时，每0～30m的水泥混凝土路缘石中放置多个自发光路缘石；间隔使用时每10～30m的水泥混凝土路缘石中放置一个自发光路缘石。
5.如权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，所述环氧树脂和固化剂的质量比为2.5:1；所述固化剂为酚醛胺环氧固化剂。
6.如权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，所述废玻璃砂的粒径为1～8mm；所述尾矿砂的粒径为0-200目。
7.如权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，所述再生骨料的粒径为4.75～19.5cm。
8.如权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石，其特征在于，所述荧光粉为硅酸盐基蓄光型发光材料或铝酸盐基蓄光型发光材料；
进一步优选的，所述荧光粉为绿色荧光粉、红色荧光粉、黄色荧光粉或蓝色荧光粉。
9.权利要求1所述基于固弃物的自发光路缘石的制备方法，包括步骤如下：
(1)按配合比称取水泥、尾矿砂、再生骨料、粉煤灰、色粉、水和减水剂后混合，搅拌均匀，将最后的混合料浇入特制的模具中，振动1-2min，自然养护28天，硬化后得到混凝土基石；
(2)按配合比称取环氧树脂和固化剂后混合，先慢速搅拌20～40s，再快速搅拌20～40s，继续加入废玻璃砂和彩色荧光粉，慢速搅拌100～150s，然后将搅拌好的混合物浇筑在步骤(1)制备的混凝土基石上，利用环氧树脂的粘结性能使路缘石拼接牢固；
(3)将步骤(2)制备的发光路缘石在湿度85～95％，温度18～25℃下养护20～30h后脱模，将拼接完成的路缘石经清洁打磨，在自然条件下养护2～4天后得到自发光路缘石。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述慢速搅拌为自转135～145r/min，公转57～67r/min；所述快速搅拌为自转275～295r/min，公转115～135r/min。
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