CN1332094C - 一种弹性渗透性路面及其铺筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于新道路的含有废聚氨酯屑的弹性渗透性路面及其铺筑方法。这种路面用一种专门开发的粘合剂来使上部聚氨酯屑层和下部现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯屑之间粘合牢固，从而获得极佳的强度和耐久性，并采用回收的聚氨酯屑来获得适于进行体育运动、行走和户外活动等的弹性和渗透性。

Description

一种弹性渗透性路面及其铺筑方法

技术领域

本发明涉及一种路面，特别是涉及弹性渗透性路面。本发明还涉及所述路面的铺筑方法。

背景技术

一般而言，渗透性混凝土包含尺寸一般小于13mm的骨料来保持适宜的孔隙率和强度，用作路面材料时它可使水得以透过路面的表层和底层渗入地面。具体来说，这种渗透性混凝土能使雨或水通过骨料之间的孔隙渗入地面，从而滋育树木花草的生长，并且可使大雨或暴雨流入地下而有助于防止河流的泛滥。此外，由于雨水不会积留在这种渗透性路面上，因此，这种路面不太滑，并使行走、慢跑或开车更为安全。

基于这些原因，这种渗透性混凝土路面得到了更为广泛的应用，特别是在公园的小路、自行车道、直排轮滑道、高尔夫球场的小路等场所。

传统的渗透性路面可分为渗透性沥青混凝土和渗透性水泥混凝土。然而，沥青混凝土的缺点是，夏天的高温使其表面严重变形，并且由于沥青的粘性而阻塞其孔隙。而水泥混凝土由于太硬以至于人们摔倒时会受伤。

此外，传统的渗透性混凝土路面为了装饰表面而在其表面上涂覆环氧颜料，但是涂有这种环氧颜料的路面变得比普通混凝土路面更滑，这带来了安全问题。

再者，因为混凝土路面的表面比较粗糙，所以其表面会剥落或破损，当其孔隙被尘土覆盖后，这种路面的渗透性就会下降，为了疏通孔隙即除去尘土，需要额外的维护费用。

作为一个改善传统渗透性混凝土的缺陷的例子，韩国专利第404679号(2003年10月27日授权，题目为“采用废轮胎屑的路面”)公开了一种弹性渗透性混凝土路面，该路面从下到上包括基础层、过滤层、碎石层、渗透性混凝土层、废轮胎屑层和表面层。具体来讲，过滤层通过平铺细骨料(沙)构成，碎石层通过在过滤层上倾倒粒径小于等于25mm的混凝土碎石并使其硬化而形成。渗透性混凝土层的制备方法如下：将粒径为5～13mm的骨料、水泥和外加剂与水进行混合，然后将该混合物倾倒在碎石层上并使其固化。结果该渗透性混凝土层的抗压强度至少为100kg/cm²，渗透系数至少为1×10^-3厘米/秒。此外，通过倾倒一种混合物并使其铺展至厚度为10～20mm而形成废轮胎屑层，所述混合物含有：粒径为2.5～7mm的废轮胎屑；粘合剂，相对于每100g废轮胎屑，该粘合剂含有10～25g聚氨酯树脂、环氧树脂或丙烯酸酯类树脂；以及无机颜料，相对于每100g废轮胎屑，其用量为1～4g。此外，通过在废轮胎屑层上喷洒聚氨酯树脂、环氧树脂或丙烯酸酯类树脂而使表面层着色。

上述专利公开的具有弹性的渗透性路面可以使雨或水渗入地面，且该路面可以起到防滑作用，并能减少由于水积留在路面上而导致的漫射光反射，从而可以确保行人安全通行，并提供舒适的视觉感受。同时，由于该路面采用了曾作为环境污染物之一的废轮胎，所以它不但能够吸收路面对脚的冲击，而且有利于保护环境和回收资源。

然而，由于废轮胎的橡胶气味会持续相当长的时间，因此用废轮胎作路面不能给人带来愉悦的嗅觉感受。而且，因为上述专利中使用的聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸酯类树脂粘合剂均为市售粘合剂，所以长期以来一直需要一种特殊的粘合剂来增强路面材料之间的粘合强度和长期维持路面的强度和耐久性。

因此，本发明的发明人对弹性渗透性路面的原料和粘合剂进行了研究，结果，本发明人采用废聚氨酯屑代替废轮胎屑作为弹性路面的主要成分，并且开发出了一种粘合剂来使上部聚氨酯碎屑层和下部现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯碎屑之间粘合牢固，从而完成了本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种弹性渗透性路面，所述路面使用了废聚氨酯屑，所述废聚氨酯屑来源于鞋底、玩具配件、冰箱配件、车辆配件和回收的废聚氨酯弹性路面，从而解决了废轮胎的气味问题，同时也保护了资源并可防止环境污染，提供了行走时的舒适性和减震效果。

本发明的另一个目的是提供一种弹性渗透性路面及其铺筑方法，所述方法使用了一种专门开发的粘合剂以使上部聚氨酯屑层和下部现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯屑之间粘合牢固，从而产生了极佳的强度和耐久性。

本发明的另一个目的是提供一种用于新道路的弹性渗透性路面，所述弹性渗透性路面包括能使雨水渗入地面的上部聚氨酯屑层和下部渗透性混凝土层，从而提供了更安全的步行、慢跑或开车条件以及舒适的视觉感受，同时也防止了因大雨而引起河流泛滥。

为了达到上述目的，本发明的这种用于新道路的弹性渗透性路面从底部到表面包括：地面层；含有细骨料的过滤层；基础层，其含有用于混凝土的、尺寸为25mm或更小的碎石；渗透性混凝土层，其含有尺寸为5～13mm的骨料、水泥、水和外加剂；底涂层；和弹性层，

其中，所述渗透性混凝土层具有大于等于100kg/cm²的抗压强度和大于等于1×10^-3cm/sec(厘米/秒)的渗透系数；

所述底涂层含有10重量％～20重量％的PPG(聚丙二醇)、5重量％～10重量％的TMP(三羟甲基丙烷)、5重量％～10重量％的1，3-BG(1，3-丁二醇)、15重量％～25重量％的TDI(甲苯二异氰酸酯)、49重量％～64.9重量％的溶剂(二甲苯或甲乙酮)以及0.1重量％～1.0重量％的添加剂(消泡剂)；和

所述弹性层是由废聚氨酯屑和粘合剂以3∶1～4∶1的重量比混合而成，所述废聚氨酯屑的尺寸为1～5mm，所述粘合剂含有50重量％～70重量％的PPG、5重量％～10重量％的PBG(聚丁二烯二醇)、3重量％～5重量％的1，3-BG、20重量％～30重量％的MDI(亚甲基二异氰酸酯)和2重量％～5重量％的TDI。

此外，本发明提供了一种在新道路上铺筑所述弹性渗透性路面的方法，该方法包括从底部到表面堆积以下各层的步骤：地面层；含有细骨料的过滤层；含有用于混凝土的、尺寸为小于等于25mm的碎石的基础层；含有尺寸为5～13mm的骨料、水泥、水和外加剂的渗透性混凝土层；和弹性层，

其中，所述底涂层包含10重量％～20重量％的PPG、5重量％～10重量％的TMP、5重量％～10重量％的1，3-BG、15重量％～25重量％的TDI、49重量％～64.9重量％的溶剂(二甲苯或甲乙酮)以及0.1重量％～1.0重量％的添加剂(消泡剂)，在浇注所述弹性层前将所述底涂层铺于渗透性混凝土层上，

且其中，所述弹性层由废聚氨酯屑和粘合剂以3∶1～4∶1的重量比混合而成，所述废聚氨酯屑的尺寸为1～5mm，所述粘合剂含有50重量％～70重量％的PPG、5重量％～10重量％的PBG、3重量％～5重量％的1，3-BG、20重量％～30重量％的MDI和2重量％～5重量％的TDI；

在铺完所述弹性层后，用20～30kg的加热到50℃～80℃的辊筒碾压该弹性层，并在相同温度下将该层修平；

然后固化约5～24小时。

本发明所用的废聚氨酯屑的制备方法是：从鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件以及废聚氨酯弹性路面等收集聚氨酯废料，并按颜色将其分类；除去附着在该废料上的杂物；将该聚氨酯废料粉碎至预定尺寸；相对于每100kg粉碎的聚氨酯废料，在搅拌下使该废料与0.3～1.0kg硬脂酸、20～30kg重质碳酸钙、作为脱色剂和白色颜料的0.1～2.0kg二氧化钛以及小于等于5kg的颜料混合；加热并挤出该混合物；然后使该挤出的混合物冷凝并切割成预定的尺寸。

在本发明中，可以采用光致发光颜料来作为颜料，在夜晚或者阴暗的雨天，这种光致发光颜料利用白天吸收的能量而发光。为此，可使用硫化锌化合物。采用硫化锌时，光致发光颜料的用量为废料重量的20％～40％。

例如，可以按预定的比例分别准备使用光致发光颜料制得的废聚氨酯屑和使用常规颜料制得的废聚氨酯屑，然后在施工地点将它们分别与粘合剂混合，从而可将它们分配并铺展到各自的预定位置。

如果制备废聚氨酯屑时需要使其具有阻燃特性，则可以在混合物中加入占废料1重量％～2重量％的阻燃剂。

而且，根据这种弹性排水路面的用途，可以使用发泡剂来调节该废聚氨酯屑的硬度。例如，人行道和小路可以采用以相对较多发泡剂制得的废聚氨酯屑，而自行车道和直排轮滑道可采用以较少发泡剂制得的相对较硬的聚氨酯屑。

这种聚氨酯屑的尺寸可因其用途不同而不同，例如为1～2mm、2～3mm、3～4mm、1～5mm等。尺寸较小的可用于自行车道和直排轮滑道，而尺寸较大的可用于人行道和小路。特别地，用于小路的聚氨酯屑可部分或全部形成长度为10～30mm且厚度为1～3mm的条状，于是这些聚氨酯屑可形成大孔，从而提供更大的缓冲能力并增强其渗透性。

弹性排水层中的废聚氨酯屑可全部或部分地用新聚氨酯屑代替。这种新聚氨酯屑的制备方法是：将1重量份的液体聚氨酯与0.5～1.2重量份的重质碳酸钙以及小于等于0.01重量份的颜料或者0.1～0.4重量份的光致发光颜料搅拌混合；将该混合物倾倒在模具中并固化成片状；然后将此聚氨酯片切割并粉碎至预定尺寸。由该方法所制得的新聚氨酯片的颜色很透亮。

此外，本发明中采用粘合剂是为了使弹性排水层与现有路面之间以及弹性排水层中的废聚氨酯屑彼此牢固地粘合。通常采用分子量为1000～5000且具有两个以上羟基(-OH)的化合物或者多官能异氰酸酯化合物(-NCO)作为粘合剂。

例如，可以采用TDI和MDI作为废聚氨酯屑的粘合剂。然而，随着其摩尔比的不同，这类粘合剂的粘合性和膨胀系数不同。因此，本发明的发明人开发了一种适于达到本发明目的的粘合剂，这种粘合剂的弹性和膨胀系数与该聚氨酯屑相近，从而使聚氨酯屑之间产生了优异的粘合性。本发明的这种专门开发的粘合剂含有50重量％～70重量％的PPG、5重量％～10重量的PBG、3重量％～5重量％的1，3-BG、20重量％～30重量％的MDI和2重量％～5重量％的TDI，其中，PPG用来提供韧性，1，3-BG作为增链剂来形成聚合物，这种聚合物的分子量高于由PPG和MDI反应形成的简单化合物的分子量。因此，本发明中的粘合剂不仅具有高的粘合性和膨胀系数，而且因其与MDI发生主要反应和与TDI发生次要反应而具有了拉伸强度和柔韧性。

优选聚氨酯屑与粘合剂以重量比3∶1～4∶1混合。这是因为粘合剂的用量小于20重量％时粘合性不佳，而粘合剂的用量大于40重量％时会导致孔隙阻塞或者导致粘合剂在固化步骤中拱胀。

具体实施方式

下面将参考实施例更为详细地描述本发明的要点，但本发明的范围并不局限于这些实施例。

1.废聚氨酯屑的制备

起始步骤是，从鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件、废聚氨酯弹性路面等中收集废聚氨酯废料，并将其按不同颜色分类。割除已分类的聚氨酯废料中粘连的杂物。

然后，将该聚氨酯废料在破碎机中粉碎成粒径为3～30mm的颗粒，然后转移到混合机中。

相对于每100kg粉碎的聚氨酯废料，加入0.5kg硬脂酸、25kg重质碳酸钙、0.2kg二氧化钛和1.5kg颜料，将其搅拌混合。

然后，将该混合物通过输送机转移到挤出机中，并在挤出机中将其挤压为板状。

将挤出的废聚氨酯传送到第二个破碎机和切割机中，将其切割至粒径为1～5mm，从而完成废聚氨酯屑的制备。

在本实施例中，如果需要阻燃性能，可以在该混合物中加入占该废料1重量％～2重量％的阻燃剂。

2.粘合剂的制备

准备30kgPPG和5kg PBG作为多元醇化合物。其次，准备13kg MDI和2kg TDI作为多官能异氰酸酯化合物，并准备2kg 1，3-BG作为增链剂。

将上述化合物与促进剂混合并反应，得到具有如下物理性质的粘合剂：

物理性质(单位)          结果

混合比例                1份液体

混合物中固体含量(％)    97±3

外观                    透明淡黄色

粘度(厘泊/25℃)         2500±500

比重                    1.00±0.10

使用期(分)              30±10

固化时间(小时)          12±3

膨胀系数(％)            100±50

拉伸强度(kg/cm²)        10±5

撕裂强度(kg/cm)         7±3

3.弹性渗透性路面

【实施例1】

从底部起，堆积地面层、含有细骨料的过滤层和基础层，所述基础层含有用于混凝土的、尺寸为25mm或更小的碎石。

在基础层上，倾倒混凝土混合物从而形成渗透性混凝土层，所述混凝土混合物包含尺寸为5～13mm的骨料、水泥和外加剂。

然后，将底涂层组合物铺于渗透性混凝土层上，所述底涂层组合物由5kg PPG、3kg TMP、2kg 1，3-BG、7kg TDI、作为溶剂的17kg二甲苯和0.3kg消泡剂混合而制得。

为了在渗透性混凝土层上形成弹性层，就地将100kg尺寸为1～3mm的废聚氨酯屑与30kg粘合剂混合。

将混合物倾倒在底涂层上，并以10～20mm的厚度铺展，用加热到大约80℃的30kg的辊筒碾压该混合物，并在相同温度下修平。然后，使路面固化约24小时，在此期间封闭施工现场的交通。

由此获得的弹性渗透性路面具有适于作为自行车道和直排轮滑道的强度和弹性。

【实施例2】

为了形成适于行走的弹性渗透性路面，制备平均尺寸为3～5mm的废聚氨酯屑和长为15mm且厚为1mm的条状废聚氨酯屑，分别将其与粘合剂按3∶1的比例就地混合。其余步骤与实施例1中相同。

结果得到了适于行走的弹性渗透性路面，这种路面的孔隙大于实施例1所得路面，且其更加柔软，更具渗透性。

【实施例3】

在本实施例中，为形成适于行走的弹性渗透性路面，采用常规颜料来制备平均尺寸为3～5mm的废聚氨酯屑，另外，采用光致发光的颜料(硫化锌)单独制备同样尺寸的废聚氨酯屑，然后分别将它们与粘合剂按3∶1的比例就地混合。

将采用常规颜料的废聚氨酯屑混合物倾倒在一个框架外部，使该混合物的厚度为10～20mm，所述框架预先放置在底涂层上，然后将采用光致发光颜料的废聚氨酯屑混合物倾倒在此框架内。然后用加热到约80℃的30kg的辊筒碾压所倾倒的两种混合物，并在相同温度下将其修平。

结果，由此获得的弹性渗透性路面具有适于作为小路的强度和最佳的弹性。此外，当把含光致发光物质的聚氨酯屑按照不同的星座排布时，这些聚氨酯屑可在傍晚或者夜晚发光，这给行人带来愉悦的视觉感受，并帮助学生或儿童学习星座。

【实施例4】

同时采用来自上述实施例1的50kg废聚氨酯屑和由新聚氨酯材料制成的50kg聚氨酯屑，随后与粘合剂混合。

采用新聚氨酯材料的聚氨酯屑的制备方法为，在高于1000rpm的高速搅拌机内将50kg液态聚氨酯和35kg重质碳酸钙以及0.5kg颜料混合，将所得混合物倾倒在平板状框架内并使其固化，然后将固化的混合物粉碎成粒径为3～5mm的颗粒。

其它程序与实施例1相同，结果得到了颜色较为透亮的弹性渗透性路面。

如上所述，本发明的弹性渗透性路面使用了废聚氨酯屑，所述废聚氨酯屑来源于鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件以及老化回收的废聚氨酯弹性路面，从而解决了废轮胎的气味问题，保护了资源并可防止环境污染，同时也提供了行走时的舒适性和减震效果。

此外，根据本发明，所述弹性渗透性路面及其铺筑方法采用了一种专门开发的粘合剂，这种粘合剂能使聚氨酯屑层和现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯屑之间粘合牢固，从而产生了极佳的强度和耐久性。并且，上述路面使用了回收的废聚氨酯屑来获得适于体育运动、行走和户外运动等的弹性和渗透性。

此外，本发明用于新道路的弹性渗透性路面包含上部的聚氨酯屑层和下部的渗透性混凝土层，从而能使雨水渗入地面，因而提供了更安全的行走、慢跑或开车条件，同时也防止因大雨而引起河水泛滥。

本领域的技术人员将清楚地认识到，在不背离本发明的构思和范围的前提下，可以进行各种修改和变化。本发明包括落入所附权利要求及其等同范围的修改和变化。

Claims (12)

1.一种用于道路的弹性渗透性路面，所述路面从底部到表面包括：地面层；含有细骨料的过滤层；基础层，其含有用于混凝土的、尺寸小于等于25mm的碎石；渗透性混凝土层，其含有尺寸为5～13mm的骨料、水泥、水和外加剂，并具有大于等于100kg/cm²的抗压强度和大于等于1×10^-3厘米/秒的渗透系数；底涂层；和弹性层，

其特征在于，所述底涂层含有10重量％～20重量％的聚丙二醇、5重量％～10重量％的三羟甲基丙烷、5重量％～10重量％的1，3-丁二醇、15重量％～25重量％的甲苯二异氰酸酯、49重量％～64.9重量％的作为溶剂的二甲苯或甲乙酮以及0.1重量％～1.0重量％的消泡剂；和

所述弹性层由废聚氨酯屑和粘合剂以3∶1～4∶1的重量比混合而成，所述废聚氨酯屑的尺寸为1mm～5mm，所述粘合剂含有50重量％～70重量％的聚丙二醇、5重量％～10重量％的聚丁二烯二醇、3重量％～5重量％的1，3-丁二醇、20重量％～30重量％的亚甲基二异氰酸酯和2重量％～5重量％的甲苯二异氰酸酯。

2.如权利要求1所述的弹性渗透性路面，其中，所述废聚氨酯屑的制备方法是：从鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件以及废聚氨酯弹性路面收集聚氨酯废料，并按颜色将其分类；除去附着在该废料上的杂物；将该聚氨酯废料粉碎至预定尺寸；相对于每100kg粉碎的聚氨酯废料，在搅拌下使该废料与0.3kg～1.0kg硬脂酸、20kg～30kg重质碳酸钙、0.1kg～2.0kg二氧化钛以及小于等于5kg颜料或20kg～40kg光致发光颜料混合；加热并将该混合物挤出成板状；然后使该挤出的混合物冷凝并切割成1～5mm的尺寸。

3.如权利要求2所述的弹性渗透性路面，其中，在制备所述废聚氨酯屑时，在所述混合物中加入占所述废料1重量％～2重量％的阻燃剂。

4.如权利要求2或3所述的弹性渗透性路面，其中，根据所述弹性路面的用途，采用发泡剂来调节所述废聚氨酯屑的硬度。

5.如权利要求2或3所述的弹性渗透性路面，其中，将所述废聚氨酯屑切割成长度为10mm～30mm且厚度为1mm～3mm的条状，以便将该条状聚氨酯屑部分地与尺寸为1～5mm的废聚氨酯屑一起使用，或者用该条状聚氨酯屑部分地替代尺寸为1～5mm的废聚氨酯屑。

6.如权利要求1或2所述的弹性渗透性路面，其中，可以用新聚氨酯屑部分地替代所述废聚氨酯屑。

7.如权利要求6所述的弹性渗透性路面，其中，所述新聚氨酯屑的制备方法是：将1重量份的液体聚氨酯与0.5～1.2重量份的重质碳酸钙以及小于等于0.01重量份的颜料或者0.1～0.4重量份的光致发光颜料混合；将该混合物倾倒在模具中并固化成片状；然后将此聚氨酯片粉碎成粒径为1～5mm的颗粒。

8.一种在道路上铺筑弹性渗透性路面的方法，其包括下述步骤：

从底部到表面堆积以下各层：地面层；含有细骨料的过滤层；含有用于混凝土、尺寸小于等于25mm的碎石的基础层；含有尺寸为5～13mm的骨料、水泥、水和外加剂的渗透性混凝土层；和弹性层，

其特征在于，所述底涂层包含10重量％～20重量％的聚丙二醇、5重量％～10重量％的三羟甲基丙烷、5重量％～10重量％的1，3-丁二醇、15重量％～25重量％的甲苯二异氰酸酯、49重量％～64.9重量％的作为溶剂的二甲苯或甲乙酮以及0.1重量％～1.0重量％的消泡剂，在倾倒所述弹性层前将该底涂层铺于渗透性混凝土层上，

且其中，所述弹性层由废聚氨酯屑和粘合剂以3∶1～4∶1的重量比混合而成，所述废聚氨酯屑的尺寸为1～5mm，所述粘合剂含有50重量％～70重量％的聚丙二醇、5重量％～10重量％的聚丁二烯二醇、3重量％～5重量％的1，3-丁二醇、20重量％～30重量％的亚甲基二异氰酸酯和2重量％～5重量％的甲苯二异氰酸酯；

在铺完所述弹性层后，用加热到50℃～80℃的20～30kg的辊筒碾压该弹性层，并在相同温度下将该层修平；

然后固化约5小时～24小时。

9.如权利要求8所述的铺筑弹性渗透性路面的方法，其中，所述废聚氨酯屑的制备方法是：从鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件以及废聚氨酯弹性路面收集聚氨酯废料，并按颜色将其分类；除去附着在该废料上的杂物；将该聚氨酯废料粉碎至预定尺寸；相对于每100kg粉碎的聚氨酯废料，在搅拌下使该废料与0.3kg～1.0kg硬脂酸、20kg～30kg重质碳酸钙、0.1kg～2.0kg二氧化钛以及小于等于5kg的颜料或20kg～40kg光致发光颜料混合；加热并将该混合物挤出成板状；然后使该挤出的混合物冷凝并切割成1mm～5mm的尺寸。

10.如权利要求9所述的铺筑弹性渗透性路面的方法，其中，分别准备使用颜料制得的废聚氨酯屑和使用光致发光颜料制得的废聚氨酯屑，并将它们分别与所述粘合剂混合，从而可将它们分别分配、铺展到预定位置。

11.如权利要求8或9所述的铺筑弹性渗透性路面的方法，其中，可以用新聚氨酯屑部分地替代所述废聚氨酯屑。

12.如权利要求11所述的铺筑弹性渗透性路面的方法，其中，所述新聚氨酯屑的制备方法是：将1重量份的液体聚氨酯与0.5～1.2重量份的重质碳酸钙以及小于等于0.01重量份的颜料或者0.1～0.4重量份的光致发光颜料混合；将该混合物倾倒在模具中并固化成片状；然后将此聚氨酯片粉碎成粒径为1～5mm的颗粒。