[發(fā)明專利]基于廢棄COVID-19口罩的土工材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115058083A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁魯強(qiáng);胡世飛;肖成志;張小寧;馬偉偉;李海濱
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué);中建六局建設(shè)發(fā)展有限公司;中國建筑第六工程局有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L75/04;C08L23/06;C08K3/34;E01C3/00;B32B11/00;B32B11/04;B32B33/00
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發(fā)明公開了一種基于廢棄COVID?19口罩的土工材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明合理利用廢棄COVID?19口罩和工業(yè)廢棄物硅灰，得到具有防滲保濕功能的防水土工布和具有治本消脹功能的復(fù)合改良材料，將防水土工布和復(fù)合改良材料應(yīng)用于膨脹土路基工程中，不僅可以降低膨脹土的塑性及脹縮性，提高硅灰改良膨脹土的延展性和柔韌性，還可以阻礙路基內(nèi)外部水分遷移重布和局部積聚，同時解決了廢棄COVID?19口罩和硅灰的堆積和處理問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路工程領(lǐng)域，尤其適用于我國具有周期性干濕-凍融循環(huán)現(xiàn)象的季凍區(qū)路基工程建設(shè)，具體是一種基于廢棄COVID-19口罩的土工材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

膨脹土是一種具有強(qiáng)脹縮性、多裂隙性和強(qiáng)度易衰變性的高塑性黏土。但是由于其分布范圍較廣，是我國路基工程不得不就地采用建筑材料，存在大范圍隱藏災(zāi)害性，具有“工程癌癥”之稱。出現(xiàn)這種問題的根本原因在于膨脹土富含親水性黏土礦物成分，如蒙脫石、伊利石等，在路基含水狀態(tài)變化時極易發(fā)生吸水膨脹、失水收縮現(xiàn)象，嚴(yán)重降低路基工程的服役性能，如果不做前期處理而將其直接應(yīng)用于路基工程建設(shè)中，勢必引起路基差異沉降、失穩(wěn)變形、路面開裂和局部塌陷等一系列路基路面病害。

目前，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者、工程設(shè)計(jì)和施工單位通常采用物理置換處理方法和化學(xué)材料改良固化方法來盡量抵制膨脹土路基病害頻發(fā)問題，并一致認(rèn)為：(1)換填法是較為理想的物理處理方式，能夠起到治本消脹效果，但有時會因非膨脹性的優(yōu)質(zhì)路基填料運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)成本過大等原因根本無法實(shí)現(xiàn)；(2)將水泥、石灰等傳統(tǒng)的化學(xué)改良劑與膨脹土混合使用，通過一系列水化反應(yīng)和火山灰反應(yīng)來降低土體的膨脹性及塑性，同時提高土體的強(qiáng)度是國內(nèi)外廣泛采用的經(jīng)典方法，但是該類化學(xué)改良材料的生產(chǎn)往往會伴隨著較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，已然不符合低碳、綠色發(fā)展理念。

冶煉金屬硅或硅鐵所產(chǎn)生的硅灰是一種粒徑較小的粉末狀工業(yè)廢棄物，主要成分為SiO₂(≥90％)，具有活性高、比表面積大以及火山灰屬性明顯的特征。目前，文獻(xiàn)CN108385662A中提出了一種基于硅灰改良膨脹土性質(zhì)的方法，該方法在一定程度上雖能降低膨脹土的脹縮性，但同時也會顯著降低土體的延展性和柔韌性，極易導(dǎo)致膨脹土路基結(jié)構(gòu)在循環(huán)交通動荷載作用下發(fā)生突然性垮塌現(xiàn)象。上述硅灰改良膨脹土的方法雖然在一定程度上降低了膨脹土路基土體的體變對水分變化的敏感性，提高了土體的剛度、強(qiáng)度，但是當(dāng)面臨自然降水和地下水位變化時路基內(nèi)部勢必會發(fā)生不均勻的水分遷移和局部積聚現(xiàn)象，這將導(dǎo)致硅灰改良膨脹土路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大大折扣，仍存在較大的濕化軟化“水毀”災(zāi)變風(fēng)險。因此，如何從根本上遏制外界水分的侵入以及減緩路基內(nèi)部水分遷移是路基工程長期服役性能研究方向的熱點(diǎn)。

2020年全球新冠疫情爆發(fā)后，COVID-19口罩幾乎成為每個人出行的標(biāo)配，也因此產(chǎn)生了極大量的廢棄COVID-19口罩，這無疑給廢棄物回收處理單位帶來史無前例的壓力與挑戰(zhàn)。單只COVID-19口罩按照質(zhì)量百分比約由23％的憎水性紡粘無紡布(外層)、24％的熔噴布(中層)、23％的親水性紡粘無紡布(內(nèi)層)、22％的耳帶和8％的鼻夾共5部分組成。典型的COVID-19口罩的內(nèi)中外三層材料的基體均為超細(xì)聚丙烯(PP)纖維制成，倘若①直接丟棄于自然環(huán)境中，聚丙烯會隨時間的推移逐漸老化、分解，最終變成難以過濾分離的微塑料顆粒，整個自然降解過程大約需要400～500年，極易引發(fā)一系列“口罩污染”問題；②直接快速焚燒處理勢必造成大面積的空氣污染，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，違背低碳環(huán)保理念。因此，尋求能夠切實(shí)有效解決廢棄COVID-19口罩大量堆積問題的方法和技術(shù)是世界各國面臨的共性難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種基于廢棄COVID-19口罩的土工材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明解決所述方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種基于廢棄COVID-19口罩的土工材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

步驟1、廢棄COVID-19口罩的回收與處理；