专利名称：辅装材料、铺装预制件以及它们的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种建材，特别是一种超强通透性铺装材料、由这种材料制成的铺装预制件以及它们的制造方法。
背景技术：
目前所用的地面(不含公路)或建筑物表面铺装材料及铺装预制件是用水泥、混凝土、水磨石、花岗岩和大理石制成的，共同的缺点是不透水、不防滑、行走不舒适，夏季返热，不能有效地保护地下水，不能够绿化。
为了解决这些问题，已经有各种铺装材料被提出。例如，日本专利特开平11-228200提出使用陶瓷纤维、碳纤维、铝纤维、玻璃纤维与树脂混合后抽真空或辊压以减少气泡及固态结块增加强度的方式制成合成树脂粘合剂，再用合成树脂粘合剂将碎石、沙粒及废石材等的小颗粒骨料粘接，做成地面材料和装饰用砖、水渠用砖、墙壁砖、建筑板材、护堤、防沙工程等。
然而，使用上面描述的合成树脂粘合剂存在一些问题。首先，碳纤维是一种导电体，碳纤维毛到处飞扬造成电器及电源短路，而且价格昂贵，不易操作使用。其次，在制造时需要用抽真空或辊压的方法除去其中的固体结块和气泡，这会导致制造过程复杂并提高制造成本。此外，不能在这种材料上种草，因此无法利用这种材料实现绿化。
发明内容
本发明的目的是克服前面提到的现有技术的缺点，并且提供一种超强通透性铺装材料、由这种材料制成的铺装预制件以及它们的制造方法，以实现消除地面积水、防滑、行走舒适、夏季不返热、有效保护地下水资源和绿化的功能。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铺装材料，其包括面层和底层，面层包含由合成树脂、纤维和固化剂按1∶0.2～0.5∶0.08～0.4的重量比形成的面层基质材料以及混合在面层基质材料中的面层骨料，其中面层基质材料与面层骨料的重量比为1∶10～20；底层包含由辅料和水泥形成的底层基质材料以及混合在底层基质材料中的底层骨料，其中所述辅料包含重量比为1∶35～55∶3～6的氯化镁、氯化钙和碳酸钾，辅料、水泥和底层骨料的重量比为0.05～0.3∶1∶10～20；所述面层和底层上下叠加并且结合在一起；所述面层和底层中含有大量气泡和上下贯通的缝隙，以使所述铺装材料具有通透性。
所述面层和底层之间或是表层和面层的缝隙中可以布有草本植物种子。这样，通过孔隙可以长出草本植物，草根则通过底层的缝隙向下延伸到地下。
所述面层骨料可以选自下列一组材料中的一种或多种沙子、机碎石、石渣、石粉、豆石、城市垃圾、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣，废橡胶、废塑料、煤矸石、红矸石、废木屑、碎玻璃及河道或下水道的污泥等；所述底层骨料可以选自下列一组材料中的一种或多种机碎石、豆石、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣、煤矸石、红矸石等。
所述纤维可以选自下列一组材料中的一种或多种玻璃纤维、涤纶纤维、铝纤维、岩棉等。纤维的长度优选为2～10mm左右。由于纤维材料中不包括碳纤维，因此防止因碳纤维飞扬而造成电器短路，同时可以降低制造成本。
所述合成树脂可以选自下列一组材料中的一种不饱和聚酯、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂、双马树脂、环氧树脂、聚酚亚胺等。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造铺装材料的方法，其包括以下步骤将合成树脂、纤维和固化剂按1∶0.2～0.5∶0.08～0.4的重量比混合，以形成面层基质材料，然后面层基质材料与面层骨料混合，以形成面层混料，其中面层基质材料与面层骨料的重量比为1∶10～20，所述面层混料被铺设在一固定表面上，从而在固化后形成面层；将辅料与水按1∶6～20的重量比混合而形成浆状物，其中所述辅料包含重量比为1∶35～55∶3～6的氯化镁、氯化钙和碳酸钾，然后将所述浆状物与水泥混合，以形成底层基质材料浆，在底层基质材料浆中加入底层骨料并混合，以形成底层混料，其中辅料、水泥和底层骨料的重量比为0.05～0.3∶1∶10～20，所述底层混料被铺设在一固定表面上，从而凝固形成底层；在面层和底层初步凝固时，将二者以上下叠加的关系迅速结合成一体，以形成铺装材料。
在面层和底层结合之前，可以在底层上散布草本植物种子。或者，可以在面层和底层结合之后，向表层上散布草本植物种子，使草本植物种子落入面层和底层中的缝隙中。当然，种子也可以在铺设现场撒在铺装材料上，然后浇水，以使种子流入缝隙中。
如上所述，在面层和底层初步凝固时，将二者迅速结合，此时为最佳。如果面层或底层一方已经凝固了，虽然也能结合但是效果不好。
根据本发明的另一个方面，提供了一种铺装预制件，其包括面层和底层，所述铺装预制件为板状，并且多个铺装预制件可以在地面上彼此拼装在一起而形成连续的表面。面层和底层之间以及面层和底层的缝隙中可以布有草本植物种子。面层和底层的材料与前述铺装材料中的用料相同。所述铺装预制件的制造方法基本上与前述铺装材料的制造方法相同，只是面层混料和底层混料需要在具有预定形状和尺寸的模具中凝固。
本发明的铺装材料和铺装预制件可以用于铺设在任何地面(不含公路)或建筑物表面上。利用这种上下结合体可随心所欲地铺成各种图案的地面或路面，由于采用了大量的石料，走在上面有回归大自然的感觉。透水性能良好、行走舒适、地面美观亮丽、防滑、耐老化、耐磨耗、耐腐蚀、即超过了过去铺装材料的强度、又节约了资源，还可以在上面进行植被。过去的植被是在水泥砖及各种铺装材料的拼装过程中，留出种草的缝隙才能长草，但是通过本发明这种新型预制件面层的缝隙即可以向下面透水，植物又可以通过缝隙得到充足的阳光空气和水而生长出来，根则向下延伸到地下，保护了环境也美化了环境，又能够绿化。
在根据本发明的铺装材料和铺装预制件的制造方法中，不需要用抽真空或辊压的方法除去其中的固体结块和气泡，因此，可以简化制造程序并降低制造成本。
图1是根据本发明的铺设在平坦地面上的一段超强通透性铺装材料的剖视图；图2是根据本发明的铺装预制件的剖切透视图；图3是根据本发明的铺装预制件的分解剖切透视图；图4是根据本发明的铺装预制件在长出草后的示意性剖视图。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的优选实施例。
图1中示出了本发明的超强通透性铺装材料铺设在平坦地面上时的情形。如图所示，本发明的超强通透性铺装材料包括面层100和底层200。作为一项附加特征，面层100与底层200之间或者面层和底层的缝隙中可以设有草本植物种子。
面层100中包括主要由合成树脂和纤维形成的面层基质材料1以及混合在面层基质材料中的面层骨料2。图中未示出的纤维混合在树脂中。所述合成树脂可以选自不饱和聚酯、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂、双马树脂、环氧树脂、聚酚亚胺等中的一种。纤维可以选自玻璃纤维、涤纶纤维、铝纤维、岩棉等中的一种或多种，纤维的长度一般为2～10mm为宜。面层骨料可以选自沙子、机碎石、石渣、石粉、豆石等中的一种或多种。或者，面层骨料也可以采用城市垃圾、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣，废橡胶、废塑料、煤矸石、红矸石、废木屑、碎玻璃及河道或下水道的污泥等材料中的一种或多种，以代替前面所述的面层骨料。
面层100是这样形成的，即将合成树脂、纤维和固化剂按1∶0.2～0.5∶0.08～0.4的重量比混合，以形成面层基质材料，然后面层基质材料与面层骨料混合，以形成面层混料，其中面层基质材料与面层骨料的重量比为1∶10～20，所述面层混料被铺设在一固定表面上，从而在固化后形成面层100。所产生的面层100中含有大量气泡和缝隙。所述缝隙贯通于面层上下表面之间，因此面层100能够透过光线、水和空气。
底层200中包括由辅料与水泥形成的底层基质材料7以及混合在底层基质材料中的底层骨料8。辅料主要包括氯化镁、氯化钙、碳酸钾等物质。底层骨料8可以选自机碎石、豆石或其他骨料。或者，底层骨料也可以采用建筑垃圾、废矿渣、废钢渣、煤矸石、红矸石其中一种或多种，以代替前面所述的底层骨料。
底层200是这样形成的，即将辅料与水按1∶6～20的重量比混合而形成浆状物，其中所述辅料包含重量比为1∶35～55∶3～6的氯化镁、氯化钙和碳酸钾，然后将所述浆状物与水泥混合，以形成底层基质材料浆，在底层基质材料浆中加入底层骨料并混合，以形成底层混料，其中辅料、水泥和底层骨料的重量比为0.05～0.3∶1∶10～20，所述底层混料被铺设在一固定表面上，从而凝固形成底层200。所产生的底层200中含有大量气泡和缝隙。所述缝隙贯通于底层上下表面之间，因此面层100能够透过光线、水和空气。底层200也可以直接与混凝土地面结合，但凝结时间慢，养护时间长。
面层100和底层200是这样结合的，即在面层和底层初步凝固时，将二者以上下叠加的关系迅速结合成一体，此时为最佳。如果面层或底层一方已经凝固了，虽然也能结合但是效果不好。
如果需要在面层100与底层200之间预先布置草本植物种子6，则可在二者结合之前，将草本植物种子6均匀地散布在底层200上，再在底层200上铺设面层100，以使二者结合，草本植物种子则被埋在二者之间，如各图中所示。或者，可以在面层和底层结合之后，向表层上散布草本植物种子6，使草本植物种子落入面层和底层中的缝隙中，由于绝大多数缝隙并非上下笔直的，因此大部分草本植物种子会保留在缝隙中，这种情况未在图中示出。当然，种子也可以在铺设现场撒在铺装材料上，然后浇水，以使种子流入缝隙中。
固化并且彼此结合的面层100和底层200构成了本发明的超强通透性铺装材料。铺装材料的形状取决于用于固化它们的固定平面。如果需要将铺装材料用于平坦地面上，则可以在平坦固定表面上形成铺装预制件，再将铺装预制件铺设到预定的平坦地面上。如果需要将铺装材料用于弯曲地面上，则可将铺装材料预制成所需的弯曲形状，再将它们铺设到预定的弯曲地面上。
作为一种替代，可以直接在地面(平坦或弯曲，可以是混凝土地面)上形成本发明的超强通透性铺装材料。也就是说，先在地面上铺设一层如前所述混合好的底层混料，在底层混料接近完全凝固时，在其上铺设面层混料，使两层彼此结合。当然，也可以直接将混合好的面层混料直接铺设在几乎完全凝固的底层200上，但这样做的话会有面层混料中的树脂堵塞底层中的缝隙，从而导致渗透性下降。
铺装预制件的三维尺寸及形状、面层100和底层200的厚度比可以根据具体的需要而确定。铺装预制件的形状一般为矩形或正多边形，例如正方形、正六边形等，这样容易将它们拼装起来。当然，它们也可以被制作成其他各种所需的形状，例如能够被拼成各种图案的形状。
本发明的一种示例性的矩形铺装预制件显示于图2和3中。应当指出，在图2和3中，为了简化，仅示出了铺装预制件在剖切平面中的详细结构。可以理解，面层100和底层200的各个表面上都分布着孔。
铺装预制件中包括面层100和底层200，它们的材料如前所述。面层100和底层200是分别将混料在各自的矩形模具中凝固的，并且在二者初步凝固后结合在一起，从而形成一体的铺装预制件。如需要，可在二者结合之前在底层200上散布草本植物种子6。
在将本发明的含有草本植物种子的超强通透性铺装材料或预制件铺设在地面上后，由于面层100和底层200均能透过光线、水和空气，因此在适宜的季节、温度、湿度等条件下，位于面层和底层之间或者二者的缝隙中的一些草本植物种子6会发芽、生长，从而在面层100的上表面之外长出草，以达到绿化的目的。草的根部可以沿着底层200中的缝隙在底层中伸展，甚至会延伸到位于底层200下面的地层中。草在生长后会结籽，新的草本植物种子又会有一部分落在面层100中的缝隙中，并且长出新的草。这样就能够实现可持续的绿化。
接下来描述本发明的超强通透性铺装预制件的制作工艺实施例。
实施例1(铺装预制件)
将聚氨酯树脂与玻璃纤维和岩棉按8∶0.5∶1.5的重量比混合在一起进行搅拌，调整粘度至1～3Pa.s范围内即可，然后再按10∶1与固化剂混合。再将下列一种或两种(沙子、机碎石、石渣、石粉、豆石等各种骨料或城市垃圾、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣、废橡胶、废塑料、煤矸石、红矸石、废木屑、碎玻璃及河道或下水道的污泥)按90％的重量比掺入再一起搅拌，然后倒入25cm×25cm×6cm的模具中，制作成面层。将氯化镁2％、氯化钙90％、碳酸钾8％等与水按1∶9混合呈液状，再加入底层0.43kg的水泥，水灰比W/C在0.3～0.6之间调整，与4.3kg机碎石、豆石或其他骨料搅拌后倒入上记装有面层的模具中，制作成底层，然后与面层挤压成型制成预制件。这种规格的预制件可以用作路面砖。其中底层也可用与混凝土地面结合的方法直接制成预制件，其特征是凝结时间慢，养护时间长，强度低，透水性能差。
实施例2(铺装材料)在道路的基础面上先将氯化镁2％、氯化钙90％、碳酸钾8％与水按1∶9混合呈液状加入到路面底层总重的8％～15％水泥中，再与机碎石、豆石或其他骨料搅拌后铺平咂实组成地面的底层。(机碎石、豆石或其他骨料的使用量可根据地面的大小及薄厚来决定用量)。地面的面层是这样形成的，即将环氧树脂与玻璃纤维和岩棉按8∶0.5∶1.5混合在一起进行搅拌，调整粘度至1～3Pa.s范围内即可，然后再接3∶1与固化剂混合，再添入下列一种或两种(沙子、机碎石、石渣、石粉、豆石等各种骨料或城市垃圾、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣、废橡胶、废塑料、煤矸石、红矸石、废木屑、碎玻璃及河道或下水道的污泥)骨料进行搅拌，组成道路的面层。其中的掺入量可根据地面大小和地面的薄厚计算出需求量。底层也可与混凝土地面直接结合的方法制成底层。其特征是凝结时间慢，养护时间长，强度低，透水性能差。
实施例3(绿化用铺装预制件)按图1，将丙烯酸树脂与玻璃纤维和岩棉(按8∶0.5∶1.5)混合在一起进行搅拌，调整粘度至1～3Pa.s范围内，然后加入10％固化剂混合，再将下列一种或两种(沙子、机碎石、石渣、石粉、豆石等各种骨料或城市垃圾、建筑垃圾、废矿渣、煤矸石、红矸石)按10∶1的重量比掺入进行搅拌，倒入46cm×26cm×2cm的模具中，铺平压实后再在上面撒上草本植物种子，然后将氯化镁2％、氯化钙90％，碳酸钾8％与水按1∶9混合呈液状，加入到重量为5.2kg且占总重量6％～8％的水泥中，再与5.2kg的机碎石、豆石或其他骨料搅拌后倒入装有草本植物种子的面层模具当中，覆盖在草本植物种子上面，通过面层的缝隙可以长出草本植物，草根则通过底层的缝隙向下延伸到地下。其中，石子的比重不同用量不同。
根据本发明的原理，在原材料中除去了碳纤维和陶瓷纤维，制造时不需要用抽真空或辊压的方法除去其中的固体结块和气泡。本发明采用氯化镁、氯化钙、碳酸钾、水泥等物质再掺入机碎石、豆石或其它骨料混合，制成高强度、高透水性的上下结合体，以代替上述的抽真空和辊压赶走气泡和固体结块增加强度的方法。
本发明采用的原材料是比较大的颗粒状的石子、石渣或城市垃圾、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣、废橡胶、废塑料、煤矸石、红矸石、废木屑、碎玻璃及河道或下水道的污泥的再利用，来制造面层。以保证它良好的透水性和防滑性。由于骨料与骨料之间缝隙比较大，本发明还可以用于在中间植被。草本植物种子通过缝隙得到充足的阳光空气和水而生长出来，植物的根则向下延伸到地底。即保护了环境，美化了城市，又能成为高强度低成本的良好铺装材料。
面层加入树脂后，使其粘接牢固，强度高，具有耐磨性、耐老化、耐腐蚀性，美观亮丽等特点。树脂内加入纤维可以使其形成网状结构。提高了物理和力学的性能，使面层增加韧性、提高抗折强度，另外加入纤维后，可由低粘度变为高粘度。加入骨料使其具有更高的强度和耐磨性。
底层加入氯化镁、氯化钙、碳酸钾的作用是减少水泥的用量，减少水泥用量的目的是为了种植。并有早强、增强、速凝、减水的效果。
应当指出，前面给出的材料配比只是示例性的，而非局限性的。在本发明的范围内，可以对它们作出调整。
权利要求
1.一种铺装材料，包括面层和底层，其中面层包含由合成树脂、纤维和固化剂按1∶0.2～0.5∶0.08～0.4的重量比形成的面层基质材料以及混合在面层基质材料中的面层骨料，其中面层基质材料与面层骨料的重量比为1∶10～20；底层包含由辅料和水泥形成的底层基质材料以及混合在底层基质材料中的底层骨料，其中所述辅料包含重量比为1∶35～55∶3～6的氯化镁、氯化钙和碳酸钾，辅料、水泥和底层骨料的重量比为0.05～0.3∶1∶10～20；所述面层和底层上下叠加并且结合在一起；所述面层和底层中含有大量气泡和上下贯通的缝隙，以使所述铺装材料具有通透性。
2.如权利要求1所述的铺装材料，其特征在于，所述面层和底层之间布有草本植物种子。
3.如权利要求1所述的铺装材料，其特征在于，所述面层和底层中的缝隙中布有草本植物种子。
4.如权利要求1所述的铺装材料，其特征在于，所述面层骨料选自下列一组材料中的一种或多种沙子、机碎石、石渣、石粉、豆石、城市垃圾、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣，废橡胶、废塑料、煤矸石、红矸石、废木屑、碎玻璃及河道或下水道的污泥等；所述底层骨料选自下列一组材料中的一种或多种机碎石、豆石、建筑垃圾、废矿渣、废钢渣、煤矸石、红矸石等。
5.如权利要求1所述的铺装材料，其特征在于，所述合成树脂选自下列一组材料中的一种不饱和聚酯、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂、双马树脂、环氧树脂、聚酚亚胺等；所述纤维选自下列一组材料中的一种或多种玻璃纤维、涤纶纤维、铝纤维、岩棉等；纤维的长度为2～10mm左右。
6.一种制造如权利要求1所述的铺装材料的方法，包括以下步骤将合成树脂、纤维和固化剂按1∶0.2～0.5∶0.08～0.4的重量比混合，以形成面层基质材料，然后面层基质材料与面层骨料混合，以形成面层混料，其中面层基质材料与面层骨料的重量比为1∶10～20，所述面层混料被铺设在一固定表面上，从而在固化后形成面层；将辅料与水按1∶6～20的重量比混合而形成浆状物，其中所述辅料包含重量比为1∶35～55∶3～6的氯化镁、氯化钙和碳酸钾，然后将所述浆状物与水泥混合，以形成底层基质材料浆，在底层基质材料浆中加入底层骨料并混合，以形成底层混料，其中辅料、水泥和底层骨料的重量比为0.05～0.3∶1∶10～20，所述底层混料被铺设在一固定表面上，从而凝固形成底层；在面层和底层初步凝固时，将二者以上下叠加的关系迅速结合成一体，以形成铺装材料。
7.如权利要求6所述的铺装材料制造方法，其特征在于，在面层和底层结合之前，在底层上散布草本植物种子。
8.如权利要求6所述的铺装材料制造方法，其特征在于，在面层和底层结合之后，向表层上散布草本植物种子，使草本植物种子落入面层和底层中的缝隙中。
9.一种铺装预制件，包括面层和底层，所述铺装预制件为板状，并且多个铺装预制件可以在地面上彼此拼装在一起而形成连续的表面，其中面层包含由合成树脂、纤维和固化剂按1∶0.2～0.5∶0.08～0.4的重量比形成的面层基质材料以及混合在面层基质材料中的面层骨料，其中面层基质材料与面层骨料的重量比为1∶10～20；底层包含由辅料和水泥形成的底层基质材料以及混合在底层基质材料中的底层骨料，其中所述辅料包含重量比为1∶35～55∶3～6的氯化镁、氯化钙和碳酸钾，辅料、水泥和底层骨料的重量比为0.05～0.3∶1∶10～20；所述面层和底层上下叠加并且结合在一起；所述面层和底层中含有大量气泡和上下贯通的缝隙，以使所述铺装预制件具有通透性。
10.一种制造如权利要求9所述的铺装预制件的方法，包括以下步骤将合成树脂、纤维和固化剂按1∶0.2～0.5∶0.08～0.4的重量比混合，以形成面层基质材料，然后面层基质材料与面层骨料混合，以形成面层混料，其中面层基质材料与面层骨料的重量比为1∶10～20，所述面层混料被填充在具有预定尺寸的模具中，从而在固化后形成面层；将辅料与水按1∶6～20的重量比混合而形成浆状物，其中所述辅料包含重量比为1∶35～55∶3～6的氯化镁、氯化钙和碳酸钾，然后将所述浆状物与水泥混合，以形成底层基质材料浆，在底层基质材料浆中加入底层骨料并混合，以形成底层混料，其中辅料、水泥和底层骨料的重量比为0.05～0.3∶1∶10～20，所述底层混料被填充在具有所述预定尺寸的模具中，从而凝固形成底层；在面层和底层初步凝固时，将二者以上下叠加的关系迅速结合成一体，以形成铺装预制件。
全文摘要
本发明公开了一种超强通透性铺装材料、由这种材料制成的铺装预制件以及它们的制造方法。所述铺装材料及其预制件包括面层和底层，其中面层主要由面层基质材料、纤维和骨料制成，底层主要由底层基质材料和骨料制成。面层和底层中含有大量气泡和上下贯通的缝隙，以使铺装预制件及其预制件具有通透性。面层和底层上下叠加在一起，二者之间以及二者的缝隙中可以布置草本植物种子。本发明的铺装材料及其预制件可以用于铺设路面、地面、坡面、建筑物表面等，以提供出渗水、防滑、绿化等目的。
文档编号E01C13/08GK1532338SQ03107630
公开日2004年9月29日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日
发明者王丹, 丹 王 申请人:王丹, 丹 王