用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料及施工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料及施工工艺，属于橡塑类废弃物处理【技术领域】，所述路面填料为颗粒状料，所述路面填料的材料为橡塑类废弃物，所述颗粒状料的粒径d的规格为2.36mm～53mm；与现有技术相比，本发明的基于橡塑类废弃物的路面填料用于各类道路路面面层以下各结构层(含路床)的空隙填充，与添加在沥青中形成所谓“橡胶沥青”的用法对比，用量可提高5～20倍；对废旧轮胎及塑料类废弃物只需进行颗粒料加工，粒径规格的选择范围(自由度)较大，与粉状加工对比可大大降低能耗和加工成本；有效地解决了橡塑类废弃物的处理难题。
【专利说明】用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料及施工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及橡塑类废弃物处理【技术领域】，特别是指一种用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料及施工工艺。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的发展和世界各国对生态环境保护的高度重视，大量的车辆橡胶废旧轮胎和塑料类废弃物不断产生，已经是造成环境污染不可忽视的问题，据不完全统计，目前全国拥有各类车辆2.3亿辆，轮胎式各类大小施工机具约8000万台，仅按60%的轮胎更换率，除去不到20%的可回收翻新而外，每年将产生至少6亿条橡胶类废旧轮胎，每条轮胎平均按0.05立方米计算，将有3000万立方米的废旧轮胎废弃，若堆积高度按5米计算，每年堆积占地约6000000平方米，如此一年、两年、五年、十年……的沉积，再加上各类塑料废弃物每年至少在数千万吨以上，对占用土地和污染环境必然是一个巨大的公害。因此，寻求对车辆废旧轮胎和各类塑料废弃物的合理处理方法已十分必要。
[0003]传统的对废旧轮胎的处理方法中，常见的有:(1)回收翻新，但是翻新后的轮胎难免会存在质量安全隐患；(2)煅烧，但是煅烧会产生大量的有害气体，对空气污染十分严重；(3)抛弃大海，则对海洋生态造成破坏。近年来有报道对废旧轮胎进行粉状加工，作为筑路浙青的添加物，故派生出所谓“橡胶浙青”的名称，此种处置方法是基于世界各国对环境保护的高度重视而产生的一种积极方法，但仍不完美:其一，在筑路浙青中的有效添加量很小，一般不能大于20%，否则就会破坏浙青的路用性能；其二，对废旧轮胎的粉状加工，能耗较高，成本较大，不具备经济性；其三，因橡塑类物质与浙青的熔点差异较大(300°C以上)，非化学手段常温下根本不能相溶，其对浙青路用性能不可能有明显改善帮助，且用量多了还会起破坏作用，其科学性、经济性存在质疑。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料及施工工艺，该填料应用于路面面层以下各结构层直至路基顶部(路床范围)的空隙填充，用量大，加工成本低，科学合理地解决了橡塑类废弃物的处理难题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下:
[0006]一种用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料，所述填料为颗粒状料，其材质为橡塑类废弃物，所述颗粒状料的粒径d的规格为2.36mm?53mm。
[0007]进一步的，所述颗粒状料的粒级范围用量的体积百分比为:
[0008]37.5mm < d < 53mm 的颗粒料:0 ?25% ；
[0009]31.5mm < d < 37.5mm 的颗粒料:0 ?40% ；
[0010]19mm < d < 31.5mm 的颗粒料:0 ?60% ；
[0011]9.5mm < d < 19mm 的颗粒料:0 ?90% ；
[0012]4.75mm < d < 9.5mm 的颗粒料:0 ?100% ；
[0013]2.36mm 彡 d 彡 4.75mm 的颗粒料:0 ?90%。
[0014]一种用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料的施工工艺，包括:
[0015]步骤1:将相应粒级砂石集料的一部分按照一定比例替换为权利要求1-2中任一权利要求所述的用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料，并混合搅拌均匀，形成混合料；
[0016]步骤2:将所述混合料在路面面层以下的相应结构层摊铺，形成路面面层以下的结构层；
[0017]步骤3:将摊铺后的结构层进行压实成型；
[0018]步骤4:将成型的结构层进行养护；
[0019]步骤5:自下而上逐层进行其它结构层的施工。
[0020]进一步的，所述步骤I中拟替换的砂石集料按2?3倍的体积比作为替换的填料。
[0021]进一步的，所述混合料中，所述用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料的体积百分比一般为O?45%。
[0022]进一步的，所述混合料中，所述用于路面面层以下结构层相应粒级的橡塑类废弃物填料的体积百分比为15-25 %。
[0023]本发明具有以下有益效果:
[0024]与现有技术相比，本发明的基于橡塑类废弃物的路面填料用于各类道路路面面层以下各结构层的空隙填充，与添加在浙青中形成所谓“橡胶浙青”的用法对比，用量可提高5?20倍；对废旧轮胎及塑料类废弃物只需进行颗粒料加工，粒径规格的选择范围(自由度)较大，与粉状加工对比可大大降低能耗和加工成本；有效地解决了橡塑类废弃物的处理难题。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
[0026]一方面，本发明提供一种基于橡塑类废弃物的路面填料，该路面填料为颗粒料，该路面填料的材料为橡塑类废弃物，该颗粒料的粒径d的规格为2.36mm?53mm。
[0027]按照目前《公路路面基层施工技术规范》(以下简称《规范》)，对底基层、基层集料粒级划分是:级配碎砾石粒级分别是53、37.5,31.5,19,9.5,4.75,2.36,0.6,0.075mm，是依赖粒径为53、37.5、19、9.5、4.75mm五个粒级的集料作为骨架，从实体体积上依次逐级按次粒级作为本粒级空隙填充料来使用，故废旧橡塑类粒料加工粒径控制，只需在53、37.5、19,9.5,4.75mm以下的五个粒级即可，这样对废旧轮胎及塑料类废弃物只需进行颗粒料加工，粒径规格的选择范围(自由度)较大，与粉状加工对比可大大降低能耗和加工成本，一般在80 以上；
[0028]作为路面面层以下的集料物结构层，其集料自然堆积体开口空隙率多在30?45%之间，是按照密实原理思考，让同粒级硬质骨料处于紧密接触状态形成骨架，其空隙由次粒级集料嵌入，以此类推逐级填充压实形成路面面层以下的各结构层，据此，若把废旧轮胎及塑料类废弃物按照路面基层材料技术规范加工成相应粒级的颗粒料，适量地用于逐级填充集料空隙一并压实形成面层以下的结构层，是科学、合理、可行的；
[0029]并且，本发明的基于橡塑类废弃物的路面填料专用于道路“路堤”、“路床”、“底基层”、“基层”材料的空隙填充，通过合理级配、拌和均匀、铺筑压实形成路面面层以下的各结构层，也就是用于各类道路路面面层以下各结构层的空隙填充，与添加在浙青中形成所谓“橡胶浙青”的用法对比，用量可提高5?20倍；
[0030]近年来全国每年新建、改建的公路里程均在2?3万公里，路面面层以下各结构层需要数以亿立方米计的大量砂石集料铺筑，把橡塑类废弃物加工成颗粒料用于填充集料空隙，可以有效地解决了橡塑类废弃物的处理难题。
[0031]故而，与现有技术相比，本发明的基于橡塑类废弃物的路面填料用于各类道路路面面层以下各结构层的空隙填充，与添加在浙青中形成所谓“橡胶浙青”的用法对比，用量可提高5?20倍；对废旧轮胎及塑料类废弃物只需进行颗粒料加工，粒径规格的选择范围(自由度)较大，与粉状加工对比可大大降低能耗和加工成本；有效地解决了橡塑类废弃物的处理难题。
[0032]具体的，颗粒状料的粒级范围用量的体积百分比为:
[0033]37.5mm < d 彡 53mm 的颗粒料:0 ?25% ;
[0034]31.5mm < d < 37.5mm 的颗粒料:0 ?40% ；
[0035]19mm < d < 31.5mm 的颗粒料:0 ?60% ；
[0036]9.5mm < d < 19mm 的颗粒料:0 ?90% ；
[0037]4.75mm < d < 9.5mm 的颗粒料:0 ?100% ；
[0038]2.36mm < d < 4.75mm 的颗粒料:0 ?90%。
[0039]按照《规范》规定，对底基层、基层集料粒级划分是:级配碎砾石粒级分别是53、37.5,31.5,19,9.5,4.75,2.36,0.6,0.075mm，是依赖粒径为 53,37.5,19,9.5,4.75,2.36mm六个粒级的集料作为骨架，从实体体积上依次逐级按次粒级作为本粒级空隙填充料来使用，故废旧橡塑类粒料加工粒径控制:只需分别在53、37.5,19,9.5,4.75,2.36mm以下的六个粒级即可，这样把橡塑类废旧材料加工成颗粒料就比加工成粉状料大大降低了能耗和成本。
[0040]因《规范》中骨架粒料粒径小于53mm的是100 %,次级粒料粒径是37.5mm,该粒径筛孔通过率是90?100%，说明粒径大于37.5mm小于53mm的粒料含量只能是O?10%，即其公称粒径是37.5mm，用于填充上粒级(粒径大于37.5mm小于55mm)集料空隙的集料含量，考虑到旧橡塑粒料是弹性物，其密度通常为0.8?1.1，压缩比一般是2?3，因此粒径小于53mm，大于37.5mm的废旧橡塑粒料用量可在O?25%范围内选择，具体要取样实验确定。
[0041 ] 粒径小于37.5mm的粒料筛孔通过率是90?100 % ,次级粒料粒径是31.5mm,该粒径筛孔通过率分别是81?94%或90?100%或100%，说明粒径大于31.5mm，小于37.5mm的集料含量只能在O?19%之间，考虑到旧橡塑粒料是弹性物，其密度通常为0.8?1.1，压缩比一般是2?3，因此粒径小于37.5mm，大于31.5mm的废旧橡塑粒料用量可在O?40%范围内选择，具体要取样实验确定。
[0042]粒径小于31.5mm的粒料筛孔通过率是81?94%或90?100%或100%，次级粒料粒径是19mm，该粒径筛孔通过率分别是63?81 %或73?88%或85?100%，说明粒径大于19mm，小于31.5mm的集料含量只能在O?37%之间，考虑到旧橡塑粒料是弹性物，其密度通常为0.8?1.1,压缩比一般是2?3,因此粒径小于31.5mm,大于19mm的废旧橡塑粒料用量可在O?60%范围内选择，具体要取样实验确定。
[0043]粒径小于19mm的粒料筛孔通过率是63?81 %或73?88%或85?100%，次级粒料粒径是9.5mm,该粒径筛孔通过率分别是45?66%或49?69%或52?74%，说明粒径大于9.5mm,小于19mm的集料含量只能在26?55%之间，考虑到旧橡塑粒料是弹性物，其密度通常为0.8?1.1，压缩比一般是2?3，因此粒径小于19mm，大于9.5mm的废旧橡塑粒料用量可在O?90%范围内选择，具体要取样实验确定。
[0044]粒径小于9.5mm的粒料筛孔通过率是45?66 %或49?69 %或52?74 %，次级粒料粒径是4.75mm,该粒径筛孔通过率分别是27?51 %或29?54%，说明粒径大于4.75mm,小于9.5mm的集料含量只能在73?49%之间，考虑到旧橡塑粒料是弹性物，其密度通常为0.8?1.1，压缩比一般是2?3，因此粒径小于9.5mm,大于4.75mm的废旧橡塑粒料用量可在O?100%范围内选择，具体要取样实验确定。
[0045]粒径小于4.75mm的粒料筛孔通过率分别是27?51 %或29?54%，说明粒径大于2.36mm,小于4.75mm的集料含量只能在73?46%之间，考虑到旧橡塑粒料是弹性物，其密度通常为0.8?1.1，压缩比一般是2?3，因此粒径小于4.75mm，大于2.36mm的废旧橡塑粒料用量可在O?90%范围内选择，具体要取样实验确定。
[0046]作为本发明的一种改进，颗粒料的各个粒径范围的重量百分比为:
[0047]37.5mm < d < 53mm 的颗粒料:0 ?10% ；
[0048]31.5mm < d < 37.5mm 的颗粒料:0 ?19% ；
[0049]19mm < d < 31.5mm 的颗粒料:0 ?31% ；
[0050]9.5mm < d < 19mm 的颗粒料:0 ?36% ；
[0051]4.75mm < d < 9.5mm 的颗粒料:0 ?39% ；
[0052]2.36mm < d < 4.75mm 的颗粒料:0 ?35%。
[0053]《规范》中规定了如下一种情况:
[0054]骨架粒料粒径小于等于53mm的是100%,次级粒料粒径是37.5mm,该粒径筛孔通过率是90?100 %，说明粒径大于37.5mm小于等于53mm的粒料含量< 10 %，即其公称粒径是37.5mm，用于填充上粒级(粒径小于53mm)集料空隙的集料含量，因此粒径大于37.5mm,小于等于53mm的废旧橡塑粒料用量可在O?10%范围内选择；
[0055]粒径小于37.5mm的粒料筛孔通过率是90?100 %,次级粒料粒径是31.5mm,该粒径筛孔通过率是81?94%,说明粒径大于31.5mm,小于等于37.5mm的集料含量可在O?19%范围内选择；
[0056]粒径小于31.5mm的粒料筛孔通过率是81?94%,次级粒料粒径是19mm,该粒径筛孔通过率是63?81 %,说明粒径大于19mm,小于等于31.5mm的集料含量可在O?31 %范围内选择；
[0057]粒径小于19mm的粒料筛孔通过率是63?81 %,次级粒料粒径是9.5mm,该粒径筛孔通过率是45?66%,说明粒径大于9.5mm,小于等于19mm的集料含量可在O?36%范围内选择；
[0058]粒径小于9.5mm的粒料筛孔通过率是45?66 %,次级粒料粒径是4.75mm,该粒径筛孔通过率是27?51 %，说明粒径大于4.75mm,小于等于9.5mm的集料含量可在O?39%范围内选择；
[0059]考虑对废旧橡塑类粒料加工的能耗和成本以及力学强度因素，一般就不必加工粒径小于4.75mm的废旧橡塑类粒料了，如确有必要加工，《规范》中规定，粒径小于4.75mm的粒料筛孔通过率是27?51 %，次级粒料粒径是2.36mm,该粒径筛孔通过率是16?35 %，说明粒径大于等于2.36mm，小于等于4.75mm的集料含量可在O?39%范围内选择；
[0060]考虑橡塑类细粒级粒料加工能耗和成本较高，对粒径小于2.36mm的粒料就不必再加工了。
[0061]具体的，颗粒料的各个粒径范围的重量百分比优选为:
[0062]37.5mm < d < 53mm 的颗粒料:6% ；
[0063]31.5mm < d < 37.5mm 的颗粒料:9% ；
[0064]19mm < d < 31.5mm 的颗粒料:13% ;
[0065]9.5mm < d < 19mm 的颗粒料:17% ;
[0066]4.75mm < d < 9.5mm 的颗粒料:21% ；
[0067]2.36mm < d < 4.75mm 的颗粒料:34%。
[0068]作为本发明的另一种改进，颗粒料的各个粒径范围的重量百分比可以为:
[0069]31.5mm < d < 37.5mm 的颗粒料:0 ?10% ；
[0070]19mm < d < 31.5mm 的颗粒料:2 ?27% ；
[0071]9.5mm < d < 19mm 的颗粒料:4 ?39% ；
[0072]4.75mm < d < 9.5mm 的颗粒料:0 ?40% ；
[0073]2.36mm < d < 4.75mm 的颗粒料:0 ?37%。
[0074]《规范》中还规定了如下另一种情况:
[0075]粒径小于37.5mm的粒料筛孔通过率是100 %,次级粒料粒径是31.5mm,该粒径筛孔通过率是90?100%，说明粒径大于31.5mm，小于等于37.5mm的集料含量可在O?10%范围内选择；
[0076]粒径小于31.5mm的粒料筛孔通过率是90?100 %,次级粒料粒径是19mm,该粒径筛孔通过率是73?88%，说明粒径大于19mm，小于等于31.5mm的集料含量可在2?27%范围内选择；
[0077]粒径小于19mm的粒料筛孔通过率是73?88 %,次级粒料粒径是9.5mm,该粒径筛孔通过率是49?69%,说明粒径大于9.5mm,小于等于19mm的集料含量可在4?39%范围内选择；
[0078]粒径小于9.5mm的粒料筛孔通过率是49?69 %,次级粒料粒径是4.75mm,该粒径筛孔通过率是29?54%,说明粒径大于4.75mm,小于等于9.5mm的集料含量可在O?40%范围内选择；
[0079]考虑对废旧橡塑类粒料加工的能耗和成本以及力学强度因素，一般就不必加工粒径小于4.75mm的废旧橡塑类粒料了，如确有必要加工，《规范》中还规定，粒径小于4.75mm的粒料筛孔通过率是29?54%，次级粒料粒径是2.36mm,该粒径筛孔通过率是17?37%，说明粒径大于等于2.36mm，小于等于4.75mm的集料含量可在O?37%范围内选择；
[0080]考虑橡塑类细粒级粒料加工能耗和成本较高，对粒径小于2.36mm的粒料就不必再加工了。
[0081]作为本发明的进一步改进，颗粒料的各个粒径范围的重量百分比可以为:
[0082]19mm < d 彡 31.5mm 的颗粒料:0 ?15% ;
[0083]9.5mm < d < 19mm 的颗粒料:11 ?48% ；
[0084]4.75mm < d 彡 9.5mm 的颗粒料:0 ?45% ;
[0085]2.36mm < d < 4.75mm 的颗粒料:0 ?37%。
[0086]《规范》中还规定了如下再一种情况:
[0087]粒径小于31.5mm的粒料筛孔通过率是100 %,次级粒料粒径是19mm,该粒径筛孔通过率是85?100%,说明粒径大于19mm,小于等于31.5mm的集料含量可在O?15%范围内选择；
[0088]粒径小于19_的粒料筛孔通过率是85?100%,次级粒料粒径是9.5mm,该粒径筛孔通过率是52?74%,说明粒径大于9.5mm,小于等于19_的集料含量可在11?48%范围内选择；
[0089]粒径小于9.5mm的粒料筛孔通过率是52?74%,次级粒料粒径是4.75mm,该粒径筛孔通过率是29?54%,说明粒径大于4.75mm,小于等于9.5mm的集料含量可在O?45%范围内选择；
[0090]考虑对废旧橡塑类粒料加工的能耗和成本以及力学强度因素，一般就不必加工粒径小于4.75mm的废旧橡塑类粒料了，如确有必要加工，《规范》中还规定，粒径小于4.75mm的粒料筛孔通过率是29?54%，次级粒料粒径是2.36mm,该粒径筛孔通过率是17?37%，说明粒径大于等于2.36mm，小于等于4.75mm的集料含量可在O?37%范围内选择；
[0091]考虑橡塑类细粒级粒料加工能耗和成本较高，对粒径小于2.36mm的粒料就不必再加工了。
[0092]上述橡塑类废弃物为废旧轮胎，该废旧轮胎优选通过切割加工形成本发明的基于橡塑类废弃物的路面填料；切割加工相对于粉状加工对比可大大降低能耗和加工成本。
[0093]另一方面，本发明提供一种基于橡塑类废弃物的路面填料的施工方法，包括:
[0094]步骤1:将砂石集料的一部分按照一定比例替换为上述用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料，并混合搅拌均匀，形成混合料；
[0095]本步骤中，砂石集料是指传统的用于路面面层以下各层的级配碎砾石，该砂石集料同样满足《规范》的规定；
[0096]步骤2:将混合料在路面面层以下的结构层摊铺，形成路面面层以下的结构层；
[0097]步骤3:将摊铺后的结构层进行压实成型；
[0098]步骤4:将成型的结构层进行养护；
[0099]步骤5:自下而上逐层进行其它结构层的施工。
[0100]本发明的基于橡塑类废弃物的路面填料的施工方法中，将一部分的砂石集料按照一定的比例替换为基于橡塑类废弃物的路面填料，适用于路面面层以下的所有结构层，用量大，有效地解决了橡塑类废弃物的处理难题。
[0101]上述步骤I中的砂石集料替换为2?3倍体积比的路面填料。
[0102]利用本发明的路面填料替换砂石集料时，可以有多种替换方式，例如:1重量份的砂石集料替换为I重量份的路面填料，或者，I体积份的砂石集料替换为I体积份的路面填料。然而，在实施过程中，发明人发现，无论是同等重量份的替换还是同等体积份的替换，都会导致路面密实度不足，从而影响了路面的施工质量。
[0103]经过深入研究，发明人发现，由于旧橡塑粒料是弹性物，其通常压缩比一般是2?3，I体积份的砂石集料需要2?3体积份的基于橡塑类废弃物的路面填料替换，这样，在碾压整形后，该路面填料压缩为I体积份，保证了混合料的体积与原定砂石集料的体积相同，从而使得到的结构层的厚度与原计划的厚度相同，保证了该结构层的质量，并且可以更进一步的加大橡塑类废弃物的用量。
[0104]上述混合料中，基于橡塑类废弃物的路面填料的体积百分比一般可以为O?45%;为保证路面面层以下的结构层的质量，基于橡塑类废弃物的路面填料的用量不得超过总用量的45%。
[0105]具体的，相应粒级的混合料中，基于橡塑类废弃物的路面填料的体积百分比优选为15-25%，在此范围内，既能保证路面面层以下的结构层的质量较高，又可以保持较高的路面填料的用量，当体积百分比不在此范围内时，经实验发现，路面质量都会有所下降。
[0106]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料，其特征在于，所述填料为颗粒状料，其材质为橡塑类废弃物，所述颗粒状料的粒径d的规格为2.36mm?53mm。
2.根据权利要求1所述的用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料，其特征在于，所述颗粒状料的粒级范围用量的体积百分比为: 37.5mm < d彡53mm的颗粒料:0?25% ； 31.5mm < d < 37.5mm 的颗粒料:0 ?40% ； 19mm < d < 31.5mm 的颗粒料:0 ?60% ； 9.5mm < d ^ 19mm 的颗粒料:0 ?90% ； 4.75mm < d < 9.5mm 的颗粒料:0 ?100% ； 2.36mm ^ d ^ 4.75mm 的颗粒料:0 ?90%。
3.一种用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料的施工工艺，其特征在于，包括: 步骤1:将相应粒级的砂石集料的一部分按照一定比例替换为权利要求1-2中任一权利要求所述的用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料，并混合搅拌均匀，形成混合料； 步骤2:将所述混合料在路面面层以下的相应结构层摊铺，形成路面面层以下的结构层； 步骤3:将摊铺后的结构层进行压实成型； 步骤4:将成型的结构层进行养护； 步骤5:自下而上逐层进行其它结构层的施工。
4.根据权利要求3所述的用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料的施工工艺，其特征在于，所述步骤I中拟替换的砂石集料按2?3倍的体积比进行替换作为空隙填料。
5.根据权利要求4所述的用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料的施工工艺，其特征在于，所述混合料中，所述用于路面面层以下相应结构层的橡塑类废弃物填料的体积百分比为O?45%。
6.根据权利要求5所述的用于路面面层以下结构层的橡塑类废弃物填料的施工工艺，其特征在于，所述混合料中，所述用于路面面层以下结构层相应粒级的橡塑类废弃物填料的体积百分比为15-25%。
【文档编号】E01C3/04GK104264558SQ201410471207
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】桂勘 申请人:六盘水智立达科技发展有限公司