环保耐候木质路面砖及其制备方法.docx
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环保耐候木质路面砖及其制备方法
环保耐候木质路面砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及公路养护材料技术领域，具体涉及一种环保耐候木质路面砖及其制备方法。
背景技术
《交通运输“十二五”规划》中明确指出，到2015年我国高速公路总里程将达到10.8万公里，超过美国的9.2万公里，成为世界第一。
目前，我国已建成世界上规模最大的高速公路系统。
但相比于高速公路的快速发展，我国高速公路附属配套设施仍较落后，性能亟待提高和完善。
目前在高速公路中央分隔带及两侧路基上大量应用水泥和矿渣混合烧制的烧结路面方砖和免烧水泥方砖，其主要成分为碳酸钙和硅酸盐，易脆裂，不耐酸碱腐蚀。
雨雪天高速公路上喷洒的融雪剂和除雪盐水会渗透到方砖的多孔性结构中，加速其腐蚀、粉化。
高速公路中央隔离带和路基方砖的老化和开裂都会加速路基路面的损坏，缩短高速公路使用寿命，增大车辆及人员的危险。
因此，当前急需研究创制一种新型耐老化、耐腐蚀、高强度的高速公路方砖替代品。
发明容
鉴于上述高速公路方砖使用时的不足，本发明的目的是提供一种耐老化、耐腐蚀、高强度的环保耐候木质路面砖。
本发明的技术方案如下：
一种环保耐候木质路面砖的制备方法，包括如下步骤：
S100：
制备刨花，所述刨花的含水率为6％～10％；
S200：
混合；将所述刨花与胶黏剂混合均匀，其中所述刨花与所述胶黏剂的重量份数比为100:
20～50；
S300：
成型；对所述刨花与所述胶黏剂的混合物进行热压成型处理从而得到所述环保耐候木质路面砖；其中所述热压成型处理中热压温度为150～180℃，热压压力为1.5～4.5MPa，热压时间为50～100s/mm。
在其中一个实施例中，所述制备刨花包括如下步骤：
S110：
收集公路两侧的废弃枝干；
S120：
将所述废弃枝干粉碎，然后制成刨花。
在其中一个实施例中，所述制备刨花步骤中还包括干燥的步骤。
在其中一个实施例中，步骤S300中所述热压成型处理为一次热压成型，所述一次热压成型的热压温度为150～180℃，热压时间50～100s/mm，热压压力2.5～4.5MPa。
在其中一个实施例中，步骤S300中热压成型为二次热压成型，所述二次热压成型具体包括如下步骤：
S310：
对所述刨花与所述胶黏剂的混合物进行一次热压成型处理得到一次木质路面砖；所述一次热压成型的热压温度为150～180℃，热压压力为1.5～4.5MPa，热压时间为50～100s/mm；
S320：
在所述一次木质路面砖的表面涂覆胶黏剂；
S330：
对涂覆有胶黏剂的一次木质路面砖进行二次热压成型处理；所述二次热压成型处理中热压温度175±5℃，热压压力3.0～4.0MPa，热压时间60～80s/mm。
在其中一个实施例中，步骤S320中胶黏剂的涂覆量为200～400g/m2。
在其中一个实施例中，所述胶黏剂为热固性树脂。
在其中一个实施例中，所述热固性树脂为酚醛树脂、脲醛树脂以及三聚氰胺改性脲醛树脂中的一种或二种以上的混合物。
本发明还提供一种环保耐候木质路面砖，其采用上述的环保耐候木质路面砖的制备方法制备而成。
在其中一个实施例中，所述环保耐候木质路面砖的密度为0.5～1.2g/cm3。
本发明的有益效果是：
本发明的环保耐候木质路面砖采用了公路两侧的废弃枝桠材为原料来制备路面砖，制成的路面砖为木质的，比较环保，造价低，再者本发明的环保耐候木质路面砖采用酚醛树脂等耐候性热固性树脂为胶合物。
酚醛树脂分子结构为苯环通过亚甲基键交联的立体网络，C-C键比例高，分子稳定性高，耐热、耐水、耐酸碱腐蚀性好。
木质刨花喷施高耐候性、高强度酚醛树脂作为胶合剂，并采用二次表面涂饰的方式制备木质复合材料，固化后其机械强度、耐候性极强，能大大降低水、热、光照辐射、酸碱腐蚀等因素对板材力学性能和形变性能的影响，克服木质板材易吸水，耐候性差等问题。
因此制成的路面砖耐老化、耐腐蚀，其不仅解决了当前高速公路绿化产生的枝桠材废弃物因堆放、填埋、燃烧处理而造成占用土地资源、污染环境等问题，而且满足了高速公路中央隔离带和路基用方砖对其耐老化、耐腐蚀、高强度等性能的要求。
利用绿地废弃物枝桠材生产的木质路面砖替代传统的烧结路面方砖和免烧水泥方砖，变废为宝，节约了土地资源，有利于环境保护，具有很好的社会效益、环境效益、经济效益，符合当前我国节能减排的基本国策。
具体实施方式
为了使本发明的环保耐候木质路面砖及其制备方法的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种环保耐候木质路面砖，其采用公路两侧的废弃枝桠材为原料制成，其原料包括刨花和胶黏剂，其中刨花和胶黏剂的重量份数比为100:
20～50；其中刨花的含水率为6％～10％。
本实施例中的环保耐候木质路面砖的密度为0.5～1.2g/cm3。
上述环保耐候木质路面砖的制备方法，包括如下步骤：
S100：
制备刨花，所述刨花的含水率为6％～10％；本实施例中制备所述刨花的原料为公路两侧的废弃枝干；本实施例中控制刨花的含水率是为了保证制得的路面砖的强度和耐候性；上述制备木质刨花的原料可以是枝桠材，也可以是树干材。
其树种可以是木、桉木、刺槐、火炬树等。
在高速公路绿化养护过程中会产生大量的绿地废弃物，其中包括大量的树木枝桠材。
这种枝桠材废弃物难以处理，通常通过填埋和焚烧对其进行处理，这些处理方式既占用土地资源又污染环境，不利于保护环境。
木质材料具有低碳、环保、可再生、可循环利用等优点，绿地废弃物枝桠材也属于木质材料，有效的利用绿地废弃物枝桠材，使其成为生产高速公路旁路基用路面砖的最佳生态材料，这样既有利于节约能源、节约土地，又有利于环境保护。
S200：
混合；将所述刨花与胶黏剂混合均匀，其中所述刨花与所述胶黏剂的重量份数比为100:
20～50；本步骤中将刨花和胶黏剂混合可以通过将胶黏剂均匀的喷洒在刨花上实现，也可以通过将刨花和胶黏剂通过搅拌来实现；
S300：
成型；对所述刨花与所述胶黏剂的混合物进行热压成型处理从而得到所述环保耐候木质路面砖；其中所述热压成型处理中热压温度为150～180℃，热压压力为1.5～4.5MPa，热压时间为50～100s/mm。
上述热压成型可以在热压机中进行。
较佳的，作为一种可实施方式，所述制备刨花包括如下步骤：
S110：
收集公路两侧的修剪后得到的废弃枝干；
S120：
将所述废弃枝桠材粉碎，然后制成刨花。
步骤S120中制成的刨花的规格最好为长度4mm～7mm，宽度2mm～4mm，厚度2mm至4mm。
较佳的，为了达到刨花的含水率高的要求，所述制备刨花步骤中还包括干燥的步骤。
即对含水率较高的刨花进行干燥处理。
需要说明的是，干燥处理可以在制成刨花的步骤前进行，也可以在制成刨花后进行干燥处理，只要得到的刨花符合含水率要求即可。
较佳的，作为一种可实施方式，步骤S300中所述热压成型处理为一次热压成型，所述一次热压成型的热压温度为150～180℃，热压时间50～100s/mm，热压压力2.5～4.5MPa。
较佳的，作为另一种可实施方式，步骤S300中热压成型为二次热压成型，所述二次热压成型具体包括如下步骤：
S310：
对所述刨花与所述胶黏剂的混合物进行一次热压成型处理得到一次木质路面砖；所述一次热压成型的热压温度为150～180℃，热压压力为1.5～4.5MPa，热压时间为50～100s/mm；
S320：
在所述一次木质路面砖的表面涂覆胶黏剂；
S330：
对涂覆有胶黏剂的一次木质路面砖进行二次热压成型处理；所述二次热压成型处理中热压温度175±5℃，热压压力3.0～4.0MPa，热压时间60～80s/mm。
上述二次热压成型处理中，步骤S320中胶黏剂的涂覆量为200～400g/m2。
进一步的，所述胶黏剂为热固性树脂。
较优的，所述热固性树脂为酚醛树脂、脲醛树脂以及三聚氰胺改性脲醛树脂中的一种或二种以上的混合物。
酚醛树脂胶黏剂可以采用下列方法制成：
向反应釜中加入苯酚溶液，搅拌下加蒸馏水和氢氧化钠溶液；先降温到55±5℃，之后向反应釜中缓慢加入甲醛溶液，85-95℃保温50～70min，40℃条件下，用格式管测树脂粘度为0.5s时，立即降温，冷却到40℃出料。
其中苯酚溶液、蒸馏水、氢氧化钠溶液和甲醛溶液的质量份数比为20:
5～7:
6～8：
30～40。
本发明还提供采用上述制备方法制备而成的一种环保耐候木质路面砖。
其中，所述环保耐候木质路面砖的密度为0.5～1.2g/cm3。
如非特别说明，以下实施例中采用的原料和设备均为市售。
实施例1：
S100：
将高速公路行道树修剪的树枝桠材进行刨片、筛选制成花刨花，然后将其干燥至含水率为6～8％；
S200：
然后称取木刨花700g和酚醛树脂胶黏剂350g，将酚醛树脂胶黏剂均匀喷洒在木刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的带有胶黏剂的木刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中热压成型，本实施例为一次热压成型，一次热压成型的工艺参数为：
热压温度170℃，热压压力3.5MPa，热压时间70s/mm；
S400：
出板、冷却、裁边；根据规格使用要求制成高速公路用木质路面砖。
本实施例中的木质路面砖的厚度为9.5mm；密度为0.8g/cm3。
进一步的，本实施例中采用的酚醛树脂胶黏剂可以采用下列方法制成：
向反应釜中加入苯酚溶液2000g，搅拌下加蒸馏水600g和氢氧化钠溶液700g；先降温到60度，之后向反应釜中缓慢加入甲醛溶液3400g，85-95℃保温60min，40℃条件下，用格式管测树脂粘度为0.5s时，立即降温，冷却到40℃出料。
实施例2：
S100：
将高速公路行道树修剪的桉树枝桠材进行刨片、筛选制成桉木刨花，然后将其干燥，至含水率为:
7～9％；
S200：
称取桉木刨花720g，酚醛树脂胶黏剂240g，将酚醛树脂胶黏剂均匀喷洒在桉木刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的桉木刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中热压成型，热压工艺参数为：
热压温度150℃，热压压力2.5MPa，热压时间50s/mm；
S400：
出板、冷却、裁边；根据使用要求制成高速公路用木质路面砖。
实施例二中的木质路面砖的厚度为10mm；密度为0.9g/cm3。
实施例3：
S100：
将高速公路行道树修剪的刺槐树枝桠材进行刨片、筛选制成刺槐木质刨花，然后将其干燥至含水率为6～10％；
S200：
称取刺槐木质刨花720g和脲醛树脂胶黏剂280g，将脲醛树脂胶黏剂均匀喷洒在刺槐木质刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的刺槐木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中一次热压成型，一次热压成型的工艺参数为：
热压温度180℃，热压压力4.5MPa，热压时间100s/mm；
S400：
出板、冷却、裁边；根据使用要求制成公路用木质路面砖。
实施例3中的木质路面砖的厚度为9mm；密度为0.5g/cm3。
实施例4：
S100：
将高速公路行道树修剪的火炬树枝桠材进行刨片、筛选制成火炬树木质刨花，然后将其干燥至含水率为6～10％；
S200：
称取火炬树木质刨花700g和三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂280g，将三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂均匀喷洒在火炬树木质刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的火炬树木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中一次热压成型，热压工艺参数为：
热压温度160℃，热压压力3.0MPa，热压时间90s/mm；
S400：
出板、冷却、裁边；根据使用要求制成公路用木质路面砖。
实施例4的木质路面砖的厚度为9mm；密度为1.2g/cm3。
实施例5：
S100：
将高速公路行道树修剪的树枝桠材进行刨片、筛选制成树刨花，然后将其干燥至含水率为6～10％；
S200：
称取木质刨花720g和酚醛树脂胶黏剂144g，将酚醛树脂胶黏剂均匀喷洒在木质刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中采用二次热压成型成型。
其中S300包括如下步骤：
S310：
一次热压成型得到一次成型木质路面砖，其中第一次热压工艺参数为：
热压温度180℃，热压压力3.5MPa，热压时间70s/mm；
S320：
第一次热压成型后，在一次成型木质路面砖的上下表面各涂布酚醛树脂胶黏剂，其中酚醛树脂胶黏剂的涂覆量为250g/m2；
S330：
将涂覆有胶黏剂的一次成型木质路面砖再次放入热压机中二次热压成型；二次热压成型的工艺参数为：
热压温度180℃，热压压力3.5MPa，热压时间70s/mm。
S400：
二次热压成型完成后，出板、冷却、裁边；根据使用要求制成公路用木质路面方砖。
实施例5制得的木质路面砖的厚度为9mm；密度为1.0g/cm3。
实施例6：
S100：
将高速公路行道树修剪的桉树枝桠材和树枝桠材进行刨片、筛选制成木质刨花，然后将其干燥至含水率为6～10％；
S200：
称取木质刨花720g和酚醛树脂胶黏剂360g，将酚醛树脂胶黏剂均匀喷洒在木质刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机过二次热压成型成型。
其中S300包括如下步骤：
S310：
一次热压成型得到一次成型木质路面砖，其中第一次热压工艺参数为：
热压温度170℃，热压压力2.5MPa，热压时间100s/mm；
S320：
第一次热压成型后，在一次成型木质路面砖的上下表面各涂布酚醛树脂胶黏剂，其中酚醛树脂胶黏剂的涂覆量为200g/m2；
S330：
将涂覆有胶黏剂的一次成型木质路面砖再次放入热压机中二次热压成型；二次热压成型的工艺参数为：
热压温度170℃，热压压力3.0MPa，热压时间为60s/mm。
S400:
二次成型完成后，出板、冷却、裁边；根据使用要求制成公路用木质路面砖。
实施例6制成的木质路面砖的厚度为9～10mm；密度为0.6g/cm3。
实施例7：
S100：
将高速公路行道树修剪的刺槐树枝桠材进行刨片、筛选制成木质刨花，然后将其干燥至含水率为6～10％；
S200：
称取木质刨花720g和酚醛树脂胶黏剂350g，将酚醛树脂胶黏剂均匀喷洒在木质刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中进行二次热压成型。
其中S300包括如下步骤：
S310：
一次热压成型得到一次成型木质路面砖，其中第一次热压工艺参数为：
热压温度150℃，热压压力4.5MPa，热压时间为50s/mm；
S320：
第一次热压成型后，在一次成型木质路面砖的上下表面各涂布酚醛树脂胶黏剂，其中酚醛树脂胶黏剂的涂覆量为400g/m2；
S330：
将涂覆有胶黏剂的一次成型木质路面砖再次放入热压机中二次热压成型；二次热压成型的工艺参数为：
热压温度175℃，热压压力4.0MPa，热压时间为80s/mm。
S400:
二次成型完成后，出板、冷却、裁边；根据使用要求制成高速公路用木质方砖。
实施例7制成的木质路面砖的厚度为9.5mm；密度为1.1g/cm3。
实施例8：
S100：
将高速公路行道树修剪的火炬树枝桠材进行刨片、筛选制成木质刨花，然后将其干燥至含水率为:
6～10％；
S200：
称取木质刨花720g、酚醛树脂胶黏剂100g、脲醛树脂150g和三聚氰胺改性脲醛树脂105g，将三种胶黏剂均匀喷洒在木质刨花表面并使胶黏剂和木质刨花混合均匀；
S300：
将混合均匀的木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中进行二次热压成型。
其中S300包括如下步骤：
S310：
一次热压成型得到一次成型木质路面砖，其中第一次热压工艺参数为：
热压温度160℃，热压压力1.5MPa，热压时间为90s/mm；
S320：
第一次热压成型后，在一次成型木质路面砖的上下表面各涂布酚醛树脂胶黏剂，其中酚醛树脂胶黏剂的涂覆量为300g/m2；
S330：
将涂覆有胶黏剂的一次成型木质路面砖再次放入热压机中二次热压成型；二次热压成型的工艺参数为：
热压温度175℃，热压压力4.0MPa，热压时间为80s/mm。
S400:
二次成型完成后，出板、冷却、裁边；根据使用要求制成高速公路用木质方砖。
实施例8制得的木质路面砖的厚度为9mm；密度为0.7g/cm3。
实施例9：
S100：
将高速公路行道树修剪的刺槐树枝桠材进行刨片、筛选制成木质刨花，然后将其干燥至含水率为6～10％；
S200：
称取木质刨花720g和脲醛树脂胶黏剂350g，将脲醛树脂胶黏剂均匀喷洒在木质刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中进行二次热压成型处理。
其中步骤S300包括如下步骤：
S310：
一次热压成型得到一次成型木质路面砖，其中第一次热压工艺参数为：
热压温度175℃，热压压力3.8MPa，热压时间为60s/mm；
S320：
第一次热压成型后，在一次成型木质路面砖的上下表面各涂布酚醛树脂胶黏剂，其中酚醛树脂胶黏剂的涂覆量为280g/m2；
S330：
将涂覆有胶黏剂的一次成型木质路面砖再次放入热压机中二次热压成型；二次热压成型的工艺参数为：
热压温度175℃，热压压力4.0MPa，热压时间为80s/mm。
S400:
二次成型完成后，出板、冷却、裁边；根据使用要求制成高速公路用木质方砖。
实施例9制得的木质路面砖的厚度为9mm；密度为0.9g/cm3。
实施例10：
S100：
将高速公路行道树修剪的刺槐树枝桠材进行刨片、筛选制成木质刨花，然后将其干燥至含水率为6～10％；
S200：
称取木质刨花720g和三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂350g，将三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂均匀喷洒在木质刨花表面，使二者混合均匀；
S300：
将混合均匀的木质刨花均匀铺装在模具中预压成型；然后放入热压机中进行二次热压成型处理。
其中步骤S300包括如下步骤：
S310：
一次热压成型得到一次成型木质路面砖，其中第一次热压工艺参数为：
热压温度175℃，热压压力3.8MPa，热压时间为60s/mm；
S320：
第一次热压成型后，在一次成型木质路面砖的上下表面各涂布酚醛树脂胶黏剂，其中酚醛树脂胶黏剂的涂覆量为280g/m2；
S330：
将涂覆有胶黏剂的一次成型木质路面砖再次放入热压机中二次热压成型；二次热压成型的工艺参数为：
热压温度175℃，热压压力4.0MPa，热压时间为80s/mm。
S400：
二次热压成型完成后，出板、冷却、裁边；根据使用要求制成高速公路用木质方砖。
实施例10制成的木质路面砖的厚度为10mm；密度为1.1g/cm3。
以上各实施例的性能测试结果见下表。
其中木质路面砖的静曲强度是参照国标GB/T17657-2013进行测试。
耐候性加速老化实验方法为：
先盐水煮4h，然后-30℃冰冻8h，再120℃烘4h，如此为一个循环，反复3个循环。
通过上表可以看出，本发明的木质路面砖的强度较高，并且其耐候性很好。
本发明利用绿地废弃物枝桠材生产的方砖替代传统的烧结路面方砖和免烧水泥方砖，变废为宝，节约了土地资源，有利于环境保护，具有很好的社会效益、环境效益、经济效益，符合当前我国节能减排的基本国策。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利围的限制。
应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护围。
因此，本发明专利的保护围应以权利要求为准。
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