CN101476274A

CN101476274A - 铺设道路所用弹性材料、其制备方法及用其铺设道路的方法

Info

Publication number: CN101476274A
Application number: CNA2008101367008A
Authority: CN
Inventors: 黄益铉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: CN101476274B; KR20080090339A; KR100993030B1

Abstract

本发明公开了一种用于铺设道路的弹性材料、其制备方法及用其铺设道路的方法。该弹性材料以这样的方式制备：将1重量％的选自聚氨酯碎片、EPDM碎片、粉末化的废轮胎和橡胶碎片中的至少一种(具有10mm以下的颗粒尺寸)，与0.01～0.10重量％的选自下列材料中的至少一种相混合以制备混合物：SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、沥青和EVA，每一种都呈液相，然后加入0.01～0.15重量％的选自石灰石粉末、水泥、硅砂、碳酸钙和熟石灰中的至少一种，以涂覆混合物表面，这样制备涂覆的弹性碎片，然后将1重量％的涂覆的弹性碎片与0.005～3重量％的选自下述材料中的至少一种相混合：SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、水溶性环氧树脂、水溶性聚氨酯、水溶性丙烯酸树脂、水溶性EVA和水溶性沥青。

Description

铺设道路所用弹性材料、其制备方法及用其铺设道路的方法

技术领域

本发明涉及一种用于铺设道路的弹性材料及其制备方法以及用其铺设道路的方法，更具体地涉及由下述方法制得的用于铺设道路的弹性材料：将1重量％的选自聚氨酯碎片、EPDM碎片、粉末化的废轮胎碎片和橡胶碎片中的至少一种碎片(每一种的颗粒尺寸为10mm或更小)与0.01～0.10重量％的选自下述材料中的至少一种相混合以制备混合物：SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、沥青和EVA，然后加入0.01～0.15重量％的石灰石粉末、水泥、硅砂、碳酸钙或熟石灰以涂覆混合物的表面，这样制得涂覆的弹性碎片，然后将1重量％的该涂覆的弹性碎片与0.005～3重量％的作为流动剂的SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、EVA或沥青相混合，所述流动剂因加入了水和乳化剂而处于乳化液状态。并涉及一种制备该弹性材料的方法以及其应用的方法。

将本发明的用于铺设道路的弹性材料喷涂在沥青混凝土或水泥混凝土的上表面上，从而减小路上车辆行驶的噪音，必要时，也可以用于翻新损坏的沥青铺面或者修复道路的开裂或损坏部分。

背景技术

通常低噪音铺面的降噪效果是基于具有20％或者更大的孔隙率的多孔铺面来实现的，该铺面为沥青型排水性沥青混凝土或者水泥型渗透水泥混凝土。关于这种多孔铺面降噪的效果，在道路中形成的孔隙起到了防止轮胎和道路表面之间的空气的收缩或者膨胀的作用，从而抑制空气抽吸噪音的产生，此外，当由机动车辆的发动机产生的噪音从道路表面反射时，孔隙所起的作用是吸收这样的噪音。

然而，对于传统多孔低噪音铺面，包括排水性铺面或者渗透性铺面，当孔隙随着时间的流逝被杂质堵塞时，降噪效果迅速减弱。同样，对于多孔沥青混凝土道路，当水或者杂质通过孔隙渗入时，会因该接触而加速沥青的劣化，此外，包括石油质油(是沥青的主要组分)的多种有用油，与具有较少孔隙的普通沥青混凝土道路相比，由于多孔性而更迅速地劣化，使得沥青迅速***，导致降噪效果欠佳。

这样的多孔铺面(特别是排水性铺面)的有利之处在于，它对行驶中车辆外部所体验的降噪效果优于一般致密级的沥青铺面(孔隙率2～7％)，但是，不利之处在于，行驶中的车辆内部的司机和乘客体验到的降噪效果不及所述一般致密级的沥青铺面(孔隙率2～7％)。这是因为在多孔铺面的场合，对应于轮胎摩擦声音产生的振动声音的噪音(在250～500赫兹的范围)在被孔隙吸收之前传送到司机那里。所以，在多孔铺面的情况下，需要降低在行驶中车辆内的司机和乘客体验的噪音。为此，基于铺面本身的柔性的降噪效果比基于孔隙的噪音吸收效果更为有利。然而，在传统的多孔低噪音铺面中，这些问题还未得到解决。

当因铺设的道路劣化使道路的表面非常粗糙或者道路开裂或部分损坏时，通常采用这样的方法修复道路：切开劣化的道路或开裂或损坏部分的表面，之后在由此切开的区域上方再次进行铺设过程。然而，根据这样的通常的道路修复方法，在这些修复区域，常规的下面的铺设材料的性能不同于那些新的上面的铺设材料，因而使得这些材料难以彼此牢固结合。因此，存在两者之间的结合部分时常分离的问题。另外，根据传统方法，当翻新劣化的道路或者修复开裂或损坏的道路时，施工时间显著加长，相应地也提高了建造成本。

发明内容

因此，考虑到现有技术中遇到的上述问题，提出了本发明，本发明一方面提供一种用于铺设道路的弹性材料，其主要按如下使用：首先，通过将该弹性材料喷涂到沥青混凝土或者水泥混凝土上使用，赋予道路柔性，由此不仅减少车辆在道路上行驶产生的噪音，而且也降低了在行驶车辆内的司机和乘客所体验到的噪音，第二，以低成本、短的施工时间翻新劣化的沥青铺面或者修复道路的开裂或损坏部分。

此外，本发明另一方面是提供一种弹性材料，其能在铺设沥青混凝土表面层时，以与传统沥青混凝土材料的混合物的形式使用，因而使道路表面层具有柔性，产生车辆行驶时的更舒适感觉和更大的噪音降低。

优选实施方式说明

根据本发明，用于铺设道路的弹性材料是这样形成的：将1重量％的选自聚氨酯碎片、EPDM碎片、粉末化的废弃轮胎碎片和橡胶碎片中(下文中，统称为橡胶碎片)的至少一种(每一种的颗粒尺寸为10mm或更小)，与0.01～0.10重量％的选自下述材料中的至少一种相混合以获得混合物：SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、沥青和EVA，每一种都呈液相，然后加入0.01～0.15重量％的选自石灰石粉末、水泥、硅砂、碳酸钙和熟石灰中的至少一种，并涂覆上述混合物(下文统称如此涂覆的混合物为“弹性碎片”)，然后再将1重量％的弹性碎片与0.005～3重量％的作为流动剂的材料相混合，该材料为选自SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂溶液、聚氨酯溶液、丙烯酸溶液、EVA溶液和沥青中的至少一种，每一种都处于液体乳液状态(该液体乳液中加入了水和乳化剂)。

通过如下方法制备本发明用于铺设道路的弹性材料：

第1工序：混合橡胶碎片和SBR胶乳并加热

该工序包括将1重量％作为橡胶碎片的选自聚氨酯碎片、EPDM碎片、粉末化的废弃轮胎碎片和橡胶碎片(每一种的颗粒尺寸为10mm或更小)的至少一种，与0.01～0.10重量％的选自下述材料中的至少一种一起加入：SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、沥青和EVA，每一种都为液相，然后将这些材料加热至100～180℃，同时用混合器混合。同样，优选以间接加热方法进行加热步骤，使得热量不直接接触混合物，而是用热空气加热装有该混合物的容器外表面，使得容器内部的温度为100～180℃。将橡胶碎片的加热温度限制为100～180℃的原因是：橡胶碎片的表面在低于100℃下不能充分凝胶化，而温度高于180℃时橡胶碎片可能会燃烧。

在此工序中，作为橡胶碎片，特别有用的是100％通过10mm网孔筛，且10％或者更少的通过0.074mm网孔筛的橡胶碎片。当橡胶碎片的尺寸大于10mm时，这样大的橡胶碎片在铺面中就成了杂质，由于随后的铺设过程所导致，不期望地降低铺面的刚性。相反地，当其尺寸小于0.074mm时，橡胶碎片就会在低温下燃烧，从而降低弹性材料的质量。此外，用于本工序的SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、沥青或EVA都是液相，其在下述工序中均起作用：涂覆凝胶化的橡胶碎片的外表面并因此结合到凝胶化橡胶碎片中，促进在随后工序中作为流动剂加入的SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂溶液、聚氨酯溶液、丙烯酸溶液、EVA溶液或沥青的结合，并改善通过铺设过程铺面构建中硬化的铺面的硬度或寿命。

基于1重量％的橡胶碎片，使用0.01～0.05重量％的处于液相的SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、沥青或EVA树脂。当其数量小于0.01重量％时，不能充分涂覆凝胶化的橡胶碎片的表面。相反地，当其数量大于0.05重量％时，其使用效果不再增加，而且橡胶碎片的颗粒彼此结合的可能性高，不期望地降低质量。

第2工序：用石灰石粉末涂覆混合物

该工序包括将1重量％的前面工序制得的混合物(下文称为“橡胶碎片混合物”)，与0.01～0.15重量％选自石灰石粉末、水泥、硅砂、碳酸钙和熟石灰中的至少一种一起加入，当对其混合时，将这些材料加热至100～200℃，使得石灰石粉末等涂覆在橡胶碎片混合物上，如此制备弹性碎片。

胶碎片混合物中加入石灰石粉末等以使得其表面被涂覆的原因是防止橡胶碎片混合物颗粒彼此粘结，使这些颗粒彼此保持分离状态。此外，当其在随后步骤中施加到铺面上时，如此涂覆的橡胶碎片混合物起填充物作用。另外，当通过用石灰石粉末等涂覆橡胶碎片混合物外表面来制备弹性碎片时，可以将其储存很长时期，也可容易地以袋装储存状态运输到铺设地点，而且，因为橡胶碎片混合物的颗粒以彼此分离的状态存在，可以有效地与乳液状态的流动剂混合。

在此工序中，基于1重量％的橡胶碎片混合物，加入0.01～0.15重量％的选自石灰石粉末、水泥、硅砂、碳酸钙和熟石灰中的至少一种。当其数量小于0.01重量％时，橡胶碎片混合物表面没有充分地涂覆有石灰石粉末等，这样会引起橡胶碎片混合物的颗粒彼此结合在一起的问题。另一方面，其数量大于0.15重量％时，由于在生产过程中石灰石粉末等的过大含量，会产生大量粉尘，并且产品的总重量大大增加，以至于不便于对其储存和运输。

在100～200℃下，用石灰石粉末等涂覆橡胶碎片混合物表面。如果涂覆温度低于100℃，橡胶碎片混合物的表面没有充分地涂覆有石灰石粉末等。另一方面，如果涂覆温度高于200℃，橡胶碎片可能燃烧。

第3工序：将弹性碎片与SBR胶乳混合

这个工序包括将前述工序中制得的1重量％的弹性碎片与0.005～3重量％的作为流动剂的材料进行混合，所述材料选自SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂溶液、聚氨酯溶液、丙烯酸溶液、EVA溶液和沥青中的至少一种，它们的每一种都处于乳液状态(其中加入了水和乳化剂)，如此制备本发明的用于铺设道路的弹性材料。

将这样制得的弹性材料以喷涂的方式施加在沥青混凝土或者水泥混凝土道路的铺面上。具体地，采用软管或者喷涂器将弹性材料喷涂在道路铺面上，然后用碾压机压实或者将其表面平整化。在喷涂该弹性材料的过程中，优选以1～5kg/m²的比例将该弹性材料喷涂在道路的表面上。

同样，当本工序中使用的流动剂的量少于0.005重量％时，使弹性碎片彼此充分分离的流动效果下降，导致降低的铺设能力。另一方面，当流动剂的量大于3重量％时，弹性材料过于稀释，在硬化之后显示出弱化的粘合力，其强度也降低。特别地，当本发明的弹性材料与另外的铺设材料混合时，优选以0.005～1重量％的量使用流动剂。当单独喷涂本发明的弹性材料时，以1～3重量％的量使用流动剂。这是因为直接喷涂到道路上需要更高的流动性。

在喷涂本发明的弹性材料时，为了进一步提高粘合力和强度，在1重量％的弹性材料的基础上，还可以使用2重量％或者更少的水泥。另外，为抑制裂纹产生和增强变形强度，可以使用增强纤维例如：PE、PP或者纤维素。为了缩短硬化时间，可以加入甲醇。而且，根据需要，可以使用防水剂和憎水剂，也可以使用粉煤灰或者硅灰。为远红外辐射或者环保效果，也可以混入适量的黄土、红土、高岭土、黑粘土(black clay)、玉(jade)、淡英斑石或煤。为了着色，可以加入适量的颜料。

在铺设本发明的弹性材料时，在要喷涂弹性材料的道路铺面(特别是沥青混凝土)是新近铺设的情形中，当道路铺面温度为30～100℃时，一旦本发明的弹性材料喷涂并然后压实，车辆就可以通行了。然而，在室温下喷涂弹性材料到道路铺面上或者将其喷涂到已硬化的水泥混凝土上的情形中，优选在喷涂的弹性材料硬化24小时之后，车辆才通行。在处于室温下的道路铺面或者已硬化的水泥混凝土的情形中，当将本发明的弹性材料以加热至30～100℃的状态喷涂时，硬化周期可以缩短。

在具有降噪效果的排水性铺面中，本发明的弹性材料可以以与用于多孔表面层的另外的材料的混合物的形式使用，从而使降噪效果最大化。即，当本发明的弹性材料与用于多孔道路表面层的材料一起使用时，骨料的孔隙中填充有该弹性材料，并因此表面层***，最终使降噪效果最大化。而且，当多孔表面层的骨料的孔隙填充有本发明的弹性材料时(在排水性铺面情形中)，由于道路铺面的柔性，降噪效果可以有效地维持很长时间，即使在相当长时间之后表面孔隙被杂质填充。在该情形中，基于1重量％的用于多孔道路表面层的材料，优选本发明的弹性材料的含量为1～10重量％。当本发明的弹性材料的含量少于1重量％时，孔隙不能被充分填充。相反，当其含量超过10重量％时，其效果不再增加，而且经济效益也会变差。

在铺设一般沥青混凝土或具有基于间断级配(gap grade)的颗粒尺寸分布的沥青混凝土的表面层时，当以与另一材料的混合物的形式采用本发明的弹性材料时，弹性碎片分布在沥青混凝土的表面层中，从而获得柔软铺设，由此改善冲击吸收和行驶性能，并实现降噪效果(噪音降低了2～5分贝)。

以下描述了本发明用于铺设道路的弹性材料的具体实施例。

实施例1：

利用本发明的弹性材料来喷涂劣化的道路并由此铺设道路以修复。

为此，本实施例的弹性材料制备过程如下。即，将50kg尺寸为0.5～1.2mm的聚氨酯碎片、250kg尺寸为0.074～0.5mm的粉末化废轮胎碎片、10kg的SBR胶乳和5kg的沥青引入到混合器中，然后将其加热至140～150℃并同时搅拌大约60分钟，使得SBR胶乳和沥青完全涂覆在聚氨酯碎片和废轮胎碎片的外表面上。在该状态下，再将20kg水泥加入混合器并一起混合，使得包含聚氨酯碎片和废轮胎碎片的混合物的表面涂覆上水泥，由此以橡胶碎片混合物的颗粒互相不粘接的状态制备弹性碎片。在混合水泥的过程中，混合器内的加热温度保持在150～160℃。从混合器中放出如此制得的弹性碎片，然后转移到冷却混合器中，之后对冷却混合器的外表面喷水，由此弹性碎片的温度降至70℃或更低，将这样的碎片以15kg为单位包装。

将包装的弹性碎片运输到道路铺设地点，将1重量％的该弹性碎片、1.5重量％的SBR胶乳、0.7重量％的沥青、0.3重量％的水和预定量的乳化剂混合在一起，这样制得本发明的弹性材料。再在这样制得的弹性材料中加入0.5重量％的白水泥以增大其粘合力。

用喷涂器将制得的弹性材料喷涂在道路的上表面上，并平整道路的该表面，然后用轮胎式碾压机压实。在观察到裂缝的部分施加该弹性材料两次。24小时之后，允许车辆在上面行驶。

测试本实施例中修复的道路的粘合力和噪音抑止效果。结果如下表1所示：

表1

测试结果

测试	粘合力	噪音
测试	粘合力	噪音	测试结果	无改变	(-)4.5分贝
标准	粘接部分不应除去	与传统道路相比(-)3分贝或更多	测试结果	无改变	(-)4.5分贝
标准	粘接部分不应除去	与传统道路相比(-)3分贝或更多	测试方法	将弹性材料以3kg/m²的比例粘合在两个直径为10cm且厚度为3cm的沥青混凝土圆盘上，圆盘的两侧承受50次压实(compactions)，然后在60℃硬化24小时，之后用洛杉矶磨损试验机(Los Angels wear tester)观察在没有铁球的情况下经300转粘合部分是否除去。	当一辆2.5吨卡车在道路铺面上行驶时，将从铺面一侧7.5m的距离的噪音与其在传统道路上产生的噪音比较。

实施例2

构建了4种100m长的道路铺面，每一种都是3.5m宽。

铺面A是通常致密级的沥青混凝土铺面，其使用的骨料具有13mm的最大尺寸，铺面B是排水性铺面，其使用的骨料具有13mm最大尺寸；铺面C是使用最大尺寸为13mm的骨料并具有基于间断级配的颗粒尺寸分布的铺面，它的表面层由用于其的铺设材料和本发明的弹性材料组成，而铺面D是这样的铺面：其中使用与铺面C中相同的沥青混凝土材料铺设表面层并将本发明的弹性材料进一步喷涂到表面层上。

本实施例中使用的弹性材料与实施例1中制得的弹性材料相同。在本实施例中，下表2给出了用在铺面A、B、C和D中的骨料的综合(synthetic)颗粒尺寸分布。

表2

骨料的综合颗粒尺寸分布

下表3给出了本实施例中使用的沥青混凝土的材料的混合比例。

表3

沥青混凝土的材料的混合比例

由表3明显可知，骨料的比重(specific gravity)为2.685，沥青为1.02，石灰石粉末为2.892。同样，排水性铺面B中所用添加剂的比重为1.0，低噪音铺面C和D中所用添加剂的比重是0.82。用于排水性铺面的添加剂是主要由SBS组成的改进剂，而用于低噪音铺面C和D中的添加剂是本发明的弹性材料。

根据上述混合比例，用常用的方法铺设道路。在铺面D中，当表面层的温度是90℃时，以约2kg/m²的比例将实施例1的弹性材料喷涂在该表面层上。即，在本实施例中，在低噪音铺面D的表面层的铺设中，在其铺设材料中包含本发明的弹性材料作为添加剂，该弹性材料进一步被喷涂到其表面层上。

测试致密级的铺面A，排水性铺面B，低噪音铺面C和低噪音铺面D的孔隙率、稳定性、动态稳定性、降噪效果。结果如下表4所示。

表4

测试结果

由表4明显可知，依据刚完成铺设过程之后立即测得的试验结果，排水性铺面B测得的噪音水平是优异的，但是3年后其噪音水平增加了3分贝。对于刚完成铺设过程的低噪音铺面C，其噪音水平比排水性铺面高1分贝，但3年后噪音水平比排水性铺面低了1分贝。也就是说，在低噪音的铺面C的情形中，观察到降噪效果维持长的时间。此外，低噪音铺面D降噪效果在刚完成铺设过程后是最高的，甚至3年后也是最好的。

根据表4可知，在低噪音的铺面C和D中，孔隙率远远低于排水性铺面。判断这是因为骨料的几乎所有孔隙都填充有添加剂(本发明的弹性材料)。这样，当孔隙被弹性材料填充时，道路***，从而显示降噪效果，此外，即使很长时间后，还可以持续维持降噪效果。相反，在排水性铺面B的情形中，在刚完成铺设过程时，由于大量的孔隙而降噪效果优越。然而，随时间推移，孔隙被杂质填充，道路铺面变为刚性的，这样迅速削弱降噪效果。

如上所述，本发明提供了一种用于铺设道路的弹性材料、其制备方法和使用其铺设道路的方法。依据本发明，将弹性材料喷涂在沥青混凝土或水泥混凝土上，这样赋予道路柔性，从而明显降低车辆在道路上行驶的噪音。另外，也会明显降低在行驶车辆内的司机和乘客所体验的噪音，也可以通过简单方法以低成本修复劣化的道路。

当铺设沥青混凝土的表面层时，本发明的弹性材料可以与传统铺设材料形成混合物的形式使用，从而赋予道路的表面层以柔性，使得当乘坐车辆时实现更舒适的体验，噪音也大大降低。

这样，本发明的弹性材料具有多种用途，其使用方法非常简单，且其效果优越，所以，认为本发明的弹性材料对于铺设道路非常有用。

Claims

1.制备用于铺设道路的弹性材料的方法，包括：

将1重量％的作为橡胶碎片的选自聚氨酯碎片、EPDM碎片、粉末化的废轮胎碎片和橡胶碎片中的至少一种，每一种都具有0.074～10mm的颗粒尺寸，与0.01～0.10重量％的选自下列材料中的至少一种相混合，以制备第一混合物：SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、沥青和EVA树脂，每一种都呈液相，然后将所述第一混合物加热至100～180℃；

将1重量％的经加热的第一混合物加入，并与0.01～0.15重量％的选自下列材料的至少一种相混合：石灰石粉末、水泥、硅砂、碳酸钙和熟石灰，以制备第二混合物，并将第二混合物加热至100～200℃；及

将1重量％的第二混合物与0.005～3重量％的选自下列材料的至少一种相混合：SBR胶乳、SR胶乳、NR胶乳、环氧树脂溶液、聚氨酯溶液、丙烯酸溶液、EVA溶液和沥青，其中每一种都处于加有水和乳化剂的乳液状态，以制备第三混合物。

2.如权利要求1所述的方法，还包括将1重量％的第三混合物与不超过2重量％的水泥相混合。

3.用于铺设道路的弹性材料，是使用权利要求1或2所述的方法制备的。

4.使用弹性材料铺设道路的方法，包括使用沥青混凝土材料铺设道路，在所述沥青混凝土材料中，基于1重量份的用于沥青混凝土表面层的材料，加入1～10重量％的权利要求3所述的弹性材料。

5.使用弹性材料铺设道路的方法，包括将权利要求3所述的弹性材料喷涂在道路的表面上，所述道路是用沥青混凝土材料铺设的。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中，将权利要求3所述的弹性材料以1～5kg/m²的比例喷涂在表面层的表面上。