CN114458015B - 一种塑料垃圾储存的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑料垃圾储存的方法，属于环境污染与防治技术领域。该方法通过将塑料垃圾打成微小的颗粒并与水泥、机制砂和水拌合，然后在施工时先浇筑一层混凝土，采用Kinect2.0获取混凝土表面点云数据，再将数据导入cloud compare软件，建立混凝土表面数字模型，利用3D打印技术将塑料颗粒与水泥的拌合物填充到混凝土表面沟壑中，再浇筑下一层混凝土，重复以上步骤，多次填充塑料颗粒与水泥拌合物。该方法可以避免塑料垃圾与环境直接接触造成的环境污染，该方法适用于各种塑料垃圾的封存处理，并且处理过程简便，无需占用其他土地资源，便可实现大量塑料垃圾的储存处理，具备推广意义。

Description

一种塑料垃圾储存的方法
技术领域
本发明涉及一种塑料垃圾储存的方法，属于环境污染与防治技术领域。
背景技术
随着经济和社会的发展，塑料制品的使用日益广泛，给人民群众的日常生活带来极大方便。但与此同时，塑料带来的白色污染问题也日益严峻，成为世界各国普遍关注的热点环境问题。因此，需要对塑料垃圾采取科学、合理的处理方法，来实现方便生活与保护环境之间的平衡。
然而，现有的塑料垃圾处理方法中，一般通过填埋、焚烧、回收利用三种方式处理，但是都有较大的缺点，其中，填埋塑料垃圾，没有避免塑料垃圾和土壤、地下水的接触，导致土壤和地下水的污染；焚烧则会产生大量有毒气体和废弃残渣，造成二次污染；回收利用所能处理的塑料垃圾种类有限，而且要耗费大量人力物力对塑料垃圾进行分类。因此，我们需要提出一种塑料垃圾储存的方法，以实现塑料垃圾的科学合理处理。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种塑料垃圾储存的方法，利用3D打印技术将塑料垃圾封存在混凝土之中，其具有可以避免塑料垃圾与环境直接接触造成的环境污染，该方法适用于各种塑料垃圾的处理，并且处理过程简便。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提出了一种塑料垃圾储存的方法，包括以下步骤：
(1)将塑料垃圾粉碎成微小颗粒；
(2)将步骤(1)得到的微小颗粒与水泥、标准机制砂和水拌合，得到塑料颗粒与水泥拌合物的混合物；
(3)进行混凝土施工时，在支模中先浇筑一层混凝土；
(4)获取浇筑的混凝土表面的点云数据，建立混凝土表面数字模型；
(5)根据步骤(4)建立的混凝土表面数字模型，利用3D打印技术将步骤(2)得到的塑料颗粒与水泥拌合物的混合物注入浇筑的混凝土表面沟壑；
(6)继续进行混凝土施工，在支模中浇筑下一层混凝土；
(7)重复上述步骤，多次在混凝土表面沟壑填充塑料颗粒与水泥拌合物的混合物，实现塑料垃圾的储存，使得塑料颗粒不暴露于环境之中。
进一步地，步骤(1)中微小颗粒的粒径不大于4.75mm。
进一步地，步骤(2)中，所述微小颗粒、水泥、标准机制砂和水的料液比为280g：900g：2160g：450mL，考虑可挤出性能、可堆积性能，以流动度来衡量这两个性质，使塑料颗粒与水泥拌合物的混合物的流动度为160-170mm，满足3D打印的要求。
进一步地，每次在支模中浇筑的混凝土的厚度不大于500mm，浇筑过程按照《砼施工规范》GB50666-2011进行。
进一步地，混凝土需符合《混凝土结构设计规范》GB5001-2010。
进一步地，步骤(4)具体为：在混凝土初凝时间前30min，利用双目立体相机Kinect2.0深度传感扫描混凝土表面，获取点云数据，将点云数据导入三维点云处理软件cloud compare，建立混凝土表面数字模型。
进一步地，步骤(5)具体为：将步骤(4)建立的混凝土表面数字模型的背面转换为stl格式，并将其导入3D打印机，利用3D打印技术将步骤(2)得到的塑料颗粒与水泥拌合物的混合物在混凝土表面打印出背面的突起，注入浇筑的混凝土表面沟壑。
进一步地，步骤(5)中所述3D打印过程需要在混凝土初凝时间内完成。
本发明公开了以下技术效果：
本发明的目的是将塑料垃圾封存到建筑构件的混凝土中，使填充了塑料垃圾的混凝土构建仍然可以在建筑工程中使用。如果使用混凝土直接封存塑料垃圾，那么此混凝土将不能用于实际建设之中，因为直接封存会使得混凝土构件整体结构受到严重破坏，那么如果不用于建设，直接用混凝土封存，置于地面将会占据大量空间，置于地下也就与填埋无异了。
本申请使用3D打印技术的目的在于利用好每一层表面的沟壑的空间，尽可能多的密实地填入。如此操作不会使混凝土构件的力学性质大幅下降，首先添加的混合物的量由混凝土表沟壑的容积决定，相对于整体混凝土构件，体积占比很小，对于混凝土构件的整体性能影响不大，其次混合物中的水泥可以起到粘接作用，进一步减小对混凝土构件的影响，同时可以避免塑料垃圾与环境直接接触造成的环境污染，该方法适用于各种塑料垃圾的封存处理，并且处理过程简便，无需占用其他土地资源，便可实现大量塑料垃圾的储存处理，具备推广意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明塑料垃圾储存的工艺流程图；
图2为手持型Kinect2.0获取点云数据的示意图；
图3为将点云数据导入cloud compare得到的混凝土表面模型的背面；
图4为3D打印机填充塑料颗粒及水泥拌合物示意图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例所用混凝土符合《混凝土结构设计规范》GB5001-2010，浇筑过程按照《砼施工规范》GB50666-2011进行。
以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明实施例所用到的仪器：
塑料垃圾粉碎机的型号：塑料破碎机，800号，购买自莱州市文海机械设备有限公司。
手持Kinect2.0的型号：微软XBOX ONE/S Kinect 2.0感应器，购买自圣安电脑办公专营店。
电脑的型号：雷神911Mi7-11800H/RTX3050Ti/144HZ，购买自thunderobot致联专卖店。
混凝土砂浆3D打印机型号：NELD-3D730，购买自北京耐得尔智能科技有限公司。
实施例1
本实施例在四川农业大学土木工程学院材料检测实验室进行。
一种塑料垃圾储存的方法，包括以下步骤：
(1)将塑料垃圾用塑料垃圾粉碎机粉碎成粒径不大于4.75mm的微小颗粒；
(2)将280g步骤(1)得到的微小颗粒与900g水泥和450mL水以及2160g标准机制砂拌合，得到塑料颗粒与水泥拌合物的混合物，使塑料颗粒与水泥拌合物的混合物的流动度为160-170mm；
(3)进行混凝土施工时，在支模中先浇筑一层500mm厚的混凝土；
(4)在浇筑后90min，即混凝土初凝时间前30min，将手持Kinect2.0悬于所扫描的混凝土表面且连接电源与电脑，打开Visual studio2013，导入point cloud代码并配置环境，启动调试，获取浇筑的混凝土表面的点云数据，获取的点云数据的示意图见图2，将点云数据倒入cloud compare软件，建立混凝土表面数字模型，通过截取功能，去除多余的扫描部分，得到完整的混凝土表面数字模型，后将混凝土表面模型翻转，得到混凝土表面模型的背面模型图，见图3；
(5)将步骤(4)建立的混凝土表面数字模型的背面转换为stl格式，通过3D打印机利用3D打印技术将步骤(2)得到的塑料颗粒与水泥拌合物的混合物注入浇筑的混凝土表面沟壑；
(6)继续进行混凝土施工，在支模中浇筑下一层混凝土；
(7)重复上述步骤，多次在混凝土表面沟壑填充塑料颗粒与水泥拌合物的混合物，实现塑料垃圾的储存，3D打印机填充塑料颗粒及水泥拌合物示意图见图4。
由本发明实施例的内容可以看出，本发明的方法可以将塑料颗粒精准的填入混凝土表面的沟壑中，使塑料垃圾封存于混凝土中，避免塑料垃圾与环境直接接触造成的环境污染，可随建筑过程实现存储，无需占用其他土地资源，便可实现大量塑料垃圾的储存处理，较填埋、焚烧或回收利用的方法更安全无污染，具备推广意义。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种塑料垃圾储存的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将塑料垃圾粉碎成微小颗粒；
(2)将步骤(1)得到的微小颗粒与水泥、标准机制砂和水拌合，得到塑料颗粒与水泥拌合物的混合物；
(3)进行混凝土施工时，在支模中先浇筑一层混凝土；
(4)获取浇筑的混凝土表面的点云数据，建立混凝土表面数字模型；
(5)根据步骤(4)建立的混凝土表面数字模型，利用3D打印技术将步骤(2)得到的塑料颗粒与水泥拌合物的混合物注入浇筑的混凝土表面沟壑；
(6)继续进行混凝土施工，在支模中浇筑下一层混凝土；
(7)重复上述步骤，多次在混凝土表面沟壑填充塑料颗粒与水泥拌合物的混合物，实现塑料垃圾的储存；
步骤(1)中微小颗粒的粒径不大于4.75mm；
步骤(2)中所述微小颗粒、水泥、标准机制砂和水的料液比为280：900：2160：450；
每次在支模中浇筑的混凝土的厚度不大于500mm；
步骤(5)中所述3D打印过程需要在混凝土初凝时间内完成。
2.根据权利要求1所述的塑料垃圾储存的方法，其特征在于，步骤(4)具体为：在混凝土初凝时间前30min，利用Kinect2.0扫描混凝土表面，获取点云数据，将点云数据导入cloudcompare，建立混凝土表面数字模型。
3.根据权利要求1所述的塑料垃圾储存的方法，其特征在于，步骤(5)具体为：将步骤(4)建立的混凝土表面数字模型的背面转换为stl格式，并将其导入3D打印机，利用3D打印技术将步骤(2)得到的塑料颗粒与水泥拌合物的混合物在混凝土表面打印出背面的突起，注入浇筑的混凝土表面沟壑。
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