基于聚氨酯的道路形成的制作方法
【專利摘要】本文中提供含有聚氨酯材料的道路。道路包括壓實(shí)的原位材料的基層和/或安置在所述基層上的耐磨層。這些層中的一者或兩者可包括聚氨酯材料以結(jié)合所述層中的其它組分且形成能夠承受所述道路的操作負(fù)荷的更穩(wěn)固且耐久的道路結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)將原位土和/或外來(lái)集料與所述聚氨酯材料混合或通過(guò)將所述聚氨酯材料分配于現(xiàn)有的部分形成的耐磨層上，來(lái)將所述聚氨酯材料添加到所述耐磨層中。所述基層可包括或可不包括聚氨酯材料。所述耐磨層中的所述聚氨酯材料的類型、濃度、分布和處理可與所述基層中相同或不同。
【專利說(shuō)明】基于聚氨酯的道路形成
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案
[0002] 本申請(qǐng)案要求2012年4月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案第61/619,430號(hào)和 2012年9月13日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案第61/700, 338號(hào)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。以上確定的 專利申請(qǐng)案均以引用的方式全文并入本文中以達(dá)成所有目的。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明大體上涉及道路形成領(lǐng)域且更具體說(shuō)來(lái)，涉及使用各種設(shè)備，例如取料 機(jī)-穩(wěn)定機(jī)、攪拌機(jī)、鋪路機(jī)、手工工具等來(lái)形成道路的系統(tǒng)和方法，以將基于聚氨酯的材 料施用于道路中。

【背景技術(shù)】
[0004] 典型道路由混凝土、浙青和壓實(shí)土制成。這些道路經(jīng)受由熱循環(huán)、車輛交通和紫外 線（UV)暴露引起的極端應(yīng)力，最終導(dǎo)致道路中的缺陷，例如裂縫和坑洼。此外，混凝土道路 需要將大量的重原料運(yùn)輸?shù)降缆方ㄖさ?，這對(duì)于位于遙遠(yuǎn)位置的公路來(lái)說(shuō)通向礦、油和 氣體管道、測(cè)井工地等是非常昂貴的。浙青可用于需要高度耐久性的應(yīng)用。然而，這一系統(tǒng) 所需的運(yùn)輸重原料的成本對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)也是非常昂貴的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本文中提供含有聚氨酯材料的道路。道路包括壓實(shí)的原位材料的基層和/或安置 在所述基層上的耐磨層。這些層中的一者或兩者可包括聚氨酯材料以結(jié)合層中的其它組分 且形成能夠承受道路的操作負(fù)荷的更穩(wěn)固且耐久的道路結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)將原 位土和/或外來(lái)集料與聚氨酯材料混合或通過(guò)將聚氨酯材料分配于現(xiàn)有的部分形成的耐 磨層上，來(lái)將聚氨酯材料添加到耐磨層中?；鶎涌苫蚩刹话ň郯滨ゲ牧?。耐磨層中的聚 氨酯材料的類型、濃度、分布和處理可與基層中相同或不同。
[0006] 此外，本文中提供形成穩(wěn)定化道路的方法。在一些實(shí)施例中，所述方法涉及使用取 料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)粉碎原位土，將液體聚氨酯組合物（例如，一或多種聚氨酯前體）噴灑于粉碎 的土中，由此形成聚氨酯與土的組合，和壓實(shí)所述組合以形成道路。在一些實(shí)施例中，液體 聚氨酯由直接附接于取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的攪拌機(jī)供應(yīng)。在其它實(shí)施例中，攪拌機(jī)是接近取料 機(jī)-穩(wěn)定機(jī)設(shè)置且經(jīng)連接以便向取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的分配部分供應(yīng)液體聚氨酯。攪拌機(jī)可用 于混合兩種或兩種以上聚氨酯前體和/或混合一或多種聚氨酯前體與用于公路建筑的土 (例如，原位土和/或外來(lái)集料）的全部或一部分。
[0007] 在一些實(shí)施例中，兩種聚氨酯前體（即，多元醇和異氰酸酯）在取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)中 組合（例如，使用攪拌機(jī)、管線式混合器或一些其它方式）且作為聚氨酯混合物遞送到道路 的一或兩個(gè)層中。例如，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可配備有混合裝置，例如管線式混合裝置或分批混 合裝置。然而，混合裝置需要在完成操作后清除聚氨酯混合物以便防止所述混合物在混合 裝置中直接固化和堵塞混合裝置。
[0008] 在一些實(shí)施例中，兩種或兩種以上聚氨酯前體（S卩，多元醇和異氰酸酯）首先分配 于土中且接著彼此組合，例如在用于建筑道路的一或兩個(gè)層的起始材料中。例如，一種聚氨 酯前體可在取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)外部與土料組合，接著與第二前體接觸。具體說(shuō)來(lái)，兩種前體個(gè) 別地分散于起始材料中且接著，這一起始材料與兩種前體一起充分混合，由此組合兩種前 體以及組合兩種前體與起始材料。
[0009] 本文中還提供形成道路的方法。所述方法涉及提供現(xiàn)有的浙青或混凝土道路，將 浙青或混凝土表面粉碎成碎石，混合碎石與聚氨酯混合物以形成混合物，和將所述混合物 壓在土壤的地基層上。所述混合物接著固化，由此形成道路。固化的混合物可實(shí)質(zhì)上不透 水。在一些實(shí)施例中，所述混合物可包括一或多種聚氨酯，和熱穩(wěn)定劑。
[0010] 在一些實(shí)施例中，形成道路的方法涉及提供取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可 配置成粉碎原位土且遞送至少一種聚氨酯前體到粉碎的原位土中。所述方法可繼續(xù)使用 取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)粉碎原位土，且使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)組合粉碎的原位土與所述至少一種聚 氨酯前體。這一組合操作形成聚氨酯填充的土料。聚氨酯填充的土料可或可不包括外來(lái)集 料。在一些實(shí)施例中，聚氨酯填充的土料包括外來(lái)集料，但不包括粉碎的原位土。這種粉碎 的原位土可由取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)或一些其它設(shè)備，例如攪拌機(jī)來(lái)制備。所述方法接著使用取 料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)壓實(shí)聚氨酯填充的土料，由此形成道路的一層。在一些實(shí)施例中，道路的所述 層為耐磨層。所述層可不透水。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述方法還涉及使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)調(diào)節(jié)粉碎的原位土的含水 量。這一調(diào)節(jié)可涉及使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)添加水到粉碎的原位土中或從粉碎的原位土移除 水。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)加熱土壤或添加石灰和/或其它捕水材料到土壤中來(lái)移除水。例如， 取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可配備有含水量測(cè)定儀、噴水器和/或用于水蒸發(fā)的加熱器。此外，在一 些實(shí)施例中，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可配置成使土壤溫度達(dá)到預(yù)定水準(zhǔn)以確保聚氨酯的各種特性 (例如，流動(dòng)特征、混合特征和固化特征）。
[0012] 在一些實(shí)施例中，所述至少一種聚氨酯前體包括第一聚氨酯前體和第二聚氨酯前 體。所述第一聚氨酯前體可為異氰酸酯，而所述第二聚氨酯前體可為多元醇。在一些實(shí)施 例中，所述第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體在分配于粉碎的原位土中之前使用取料 機(jī)-穩(wěn)定機(jī)混合?；蛘?，所述第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體在使用取料機(jī)-穩(wěn)定 機(jī)分配于粉碎的原位土中之后混合于粉碎的原位土中。換句話說(shuō)，所述第一前體和所述第 二前體獨(dú)立地分配于原位土中且只有這樣才混合在一起且與土壤混合。在一些實(shí)施例中， 所述第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體在使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)分配于粉碎的原位土 中期間至少部分地混合。在一些實(shí)施例中，至少一種聚氨酯前體包括異氰酸酯，而實(shí)質(zhì)上無(wú) 多元醇分配于原位土中。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述方法還涉及添加強(qiáng)化組分到粉碎的原位土中。所述強(qiáng)化組 分可為玄武巖纖維、硅石纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維或其各種組合。所述強(qiáng)化組分可作為 所述至少一種聚氨酯前體的一部分添加?；蛘?，所述強(qiáng)化組分可與所述至少一種聚氨酯前 體分別地添加。在一些實(shí)施例中，所述強(qiáng)化組分還包括分散劑，所述分散劑又包括砂。在一 些實(shí)施例中，至少一種聚氨酯前體包括熱穩(wěn)定劑。合適熱穩(wěn)定劑的一些實(shí)例包括氫氧化鋁、 氫氧化鎂、三氧化二銻、五氧化二銻、亞銻酸鈉、硼酸鋅、錫酸鋅、羥基錫酸鋅、紅磷、聚磷酸 銨和其組合。
[0014] 在一些實(shí)施例中，道路的所述層包括在1重量％與10重量％之間的聚氨酯。一或 多種聚氨酯前體可在78° F下具有在20厘泊與2000厘泊之間，或更具體說(shuō)來(lái)在約600厘 泊與1500厘泊之間或甚至在約800厘泊與1200厘泊之間的粘度。在一些實(shí)施例中，道路 的所述層具有在0. 5英寸與15英寸之間的厚度。
[0015] 在一些實(shí)施例中，形成道路的方法涉及遞送至少一種聚氨酯前體到粉碎的原位土 中，混合粉碎的原位土與所述至少一種聚氨酯前體使得這一混合形成聚氨酯填充的土料， 壓實(shí)所述聚氨酯填充的土料，由此形成道路的一層，和固化所述聚氨酯填充的土料，由此形 成固化層。所述固化層實(shí)質(zhì)上不透水。
[0016] 還提供取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)，其包括配置用于遞送至少一種聚氨酯前體的聚氨酯前體 遞送單元和配置用于粉碎原位土的土壤粉碎單元。所述至少一種聚氨酯前體和所述粉碎的 原位土的至少一定程度的混合可通過(guò)所述土壤粉碎單元來(lái)執(zhí)行。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)還包括用 于壓實(shí)聚氨酯填充的土料和形成道路的未固化層的壓實(shí)單元。
[0017] 這些和其它實(shí)施例在下文中參考圖式進(jìn)一步描述。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為根據(jù)某些實(shí)施例的常規(guī)浙青鋪裝系統(tǒng)的橫斷面視圖。
[0019] 圖2為根據(jù)某些實(shí)施例的基于聚氨酯的鋪裝系統(tǒng)的橫斷面視圖。
[0020] 圖3為根據(jù)某些實(shí)施例的用于制造聚氨酯道路的工藝的流程圖。
[0021] 圖4為根據(jù)某些實(shí)施例的用于制造強(qiáng)化聚氨酯道路的工藝的流程圖。
[0022] 圖5為根據(jù)某些實(shí)施例的基于聚氨酯的鋪裝系統(tǒng)的橫斷面視圖。
[0023] 圖6為根據(jù)某些實(shí)施例的基于聚氨酯的鋪裝系統(tǒng)的橫斷面視圖。
[0024] 圖7A為根據(jù)一些實(shí)施例的取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的圖示。
[0025] 圖7B為根據(jù)一些實(shí)施例的另一取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的圖示。
[0026] 圖8為根據(jù)一些實(shí)施例的具有攪拌機(jī)和鋪路機(jī)的公路鋪裝系統(tǒng)的圖示。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 在以下描述中，陳述眾多特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)所提出的概念的充分了解。所提出 的概念可在這些特定細(xì)節(jié)中的一些或全部不存在的情況下實(shí)踐。在其它情況下，熟知的工 藝操作尚未詳細(xì)描述以免不必要地模糊所述的概念。雖然一些概念將結(jié)合特定實(shí)施例加以 描述，但應(yīng)了解，這些實(shí)施例不打算為限制性的。
[0028] 引言
[0029] 常規(guī)道路包括各種材料，例如浙青、混凝土、壓實(shí)土和其它類似材料。聚合物材料 很少用于粘合土壤。所用的聚合物材料（例如乳膠）在暴露于環(huán)境條件，例如水、日光、機(jī) 械應(yīng)激源等時(shí)容易降解。常規(guī)道路的一個(gè)實(shí)例為浙青混凝土系統(tǒng)或僅僅浙青。
[0030] 浙青廣泛用作道路、飛機(jī)場(chǎng)跑道、停車場(chǎng)和其它鋪裝應(yīng)用的鋪裝材料。常規(guī)浙青系 統(tǒng)包括浙青粘合劑和礦物集料（例如石頭、礫石或砂）的復(fù)合物。所述系統(tǒng)經(jīng)受各種應(yīng)激 源，例如溫度變化、凍融循環(huán)和可引起隨時(shí)間降解的強(qiáng)力。舉例來(lái)說(shuō)，在熱氣候中操作典型 鋪裝系統(tǒng)可由于浙青粘合劑的可印性而引起變形和遷移。UV暴露和氧化是引起浙青混凝土 鋪裝系統(tǒng)劣化的其它常見(jiàn)應(yīng)激源。由泄漏的石油產(chǎn)品引起的石油腐蝕也經(jīng)常與常規(guī)浙青有 關(guān)，因?yàn)樵S多浙青粘合劑在與石油產(chǎn)品接觸時(shí)可改變其特性。
[0031] 上文所述的應(yīng)激源可對(duì)常規(guī)浙青系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害，呈洞、裂縫和裂口形式。這種 損害需要昂貴且勞動(dòng)密集的修復(fù)以防止對(duì)鋪裝系統(tǒng)造成的損害惡化且防止對(duì)利用所述鋪 裝系統(tǒng)的車輛或其它設(shè)備造成損害。對(duì)所述鋪裝系統(tǒng)的表面造成的損害可允許水或其它材 料滲入下伏地基層中且危害所述鋪裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性，尤其是在凍融循環(huán)期間。舉例來(lái) 說(shuō)，水可移動(dòng)下伏層的地基土，或可引起下伏金屬結(jié)構(gòu)組件的退化。
[0032] 常規(guī)浙青方法和修復(fù)工作需要高溫來(lái)融化浙青粘合劑且提出多種發(fā)射問(wèn)題。舉例 來(lái)說(shuō)，坑洼典型地使用焦油或趁熱傾瀉的浙青液體來(lái)修復(fù)，所述焦油或趁熱傾瀉的浙青液 體通常在150°C下轉(zhuǎn)移?；蛘?，所述焦油或浙青液體與柴油或煤油混合以供運(yùn)輸，接著在應(yīng) 用之前濾出且通常隨后處置，由此產(chǎn)生廢品。這種類型的修復(fù)工作是昂貴且勞動(dòng)密集的且 可經(jīng)常在其中鋪裝系統(tǒng)上的應(yīng)激源尤其難以承受的區(qū)域中加以重復(fù)。修復(fù)材料典型地展現(xiàn) 不同于下伏浙青混凝土的色彩特征，引起在美學(xué)上不具備吸引力的鋪裝應(yīng)用。此外，常規(guī)道 路的構(gòu)建需要將大量的重原料運(yùn)輸?shù)戒佈b工地，且如果例如公路將鋪裝于遙遠(yuǎn)位置處，則 通向礦、油和氣體管道、測(cè)井工地等可為非常昂貴的。
[0033] 如果常規(guī)浙青系統(tǒng)的表面不經(jīng)處理，那么所述表面的機(jī)械和化學(xué)特性會(huì)對(duì)其上行 進(jìn)的車輛造成危害。舉例來(lái)說(shuō)，這些系統(tǒng)因?yàn)檎闱嗟慕M成而具有粗糙表面。表面的粗糙度 可通過(guò)利用特定尺寸的礦物集料而稍微減輕。例如，稍微更平滑的表面可通過(guò)利用如與大 型、有缺口的礦物集料相比精細(xì)的礦物集料來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，即使使用精細(xì)的礦物集料，表面 仍是粗糙的且浙青路面容易遇到問(wèn)題，例如基質(zhì)的變形和損失，這可引起在所述表面上行 進(jìn)的車輛的輪胎磨損。輪胎更換在許多行業(yè)，例如商業(yè)運(yùn)輸行業(yè)和賽車行業(yè)中占操作成本 的一大部分。其它危險(xiǎn)由常規(guī)浙青鋪裝系統(tǒng)的表面造成，例如在濕潤(rùn)條件下由于路面的光 滑表面而打滑的風(fēng)險(xiǎn)。基質(zhì)的損失，例如松散礦物集料的撞出，也可通過(guò)撞擊在表面上行進(jìn) 的車輛而危害車輛。粗糙表面可另外制造除冰困難，因?yàn)楸鶗?huì)留在路面表面的粗糙地勢(shì)的 溝槽中，這可惡化危險(xiǎn)的行進(jìn)條件。
[0034] 提供使用聚氨酯材料形成道路的方法以及用于形成所述道路的設(shè)備。在一些實(shí)施 例中，使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)來(lái)粉碎原位土且組合粉碎的原位土與至少一種聚氨酯前體，由 此形成聚氨酯填充的土料。在其它實(shí)施例中，聚氨酯可在攪拌機(jī)或其它設(shè)備中與土壤組合。 所述方法接著使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)或其它設(shè)備壓實(shí)聚氨酯填充的土料。這些操作中的一些 也可由其它設(shè)備，例如混合器和壓實(shí)機(jī)執(zhí)行，所述設(shè)備可不為取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的一部分。在 一些實(shí)施例中，根本不使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)且上文陳述的操作由其它類型的設(shè)備來(lái)執(zhí)行。 此外，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可包括負(fù)責(zé)不同操作的多個(gè)單元，例如聚氨酯供應(yīng)單元、土壤粉碎單 元和土壤壓實(shí)單元。
[0035] 在本發(fā)明的上下文內(nèi)，"原位土料"是指任何已存在的土料，例如砂、粉塵、粘土、巖 石和已存在于公路形成工地處且未向其運(yùn)輸?shù)钠渌亮稀Ａ硪环矫?，先前未存在于地基?的任何材料（除聚氨酯前體以外）均可稱為"外來(lái)集料"。換句話說(shuō)，外來(lái)集料是從其它位 置，例如附近的挖掘工地被帶到公路建筑工地的材料。外來(lái)集料的一些實(shí)例包括砂、礫石、 碎石等。原位土料和外來(lái)集料的其它實(shí)例提供于下文中。在一些實(shí)施例中，原位土料和外 來(lái)集料均與一或多種聚氨酯前體組合。或者，原位土料和外來(lái)集料中僅一者可與聚氨酯前 體組合。在一些實(shí)施例中，不使用外來(lái)集料用于道路形成且所有材料（除聚氨酯前體以外） 均來(lái)自土壤。
[0036] 粉碎的原位土和/或外來(lái)集料可與一種聚氨酯前體（例如，異氰酸酯）、兩種聚氨 酯前體（例如，異氰酸酯和多元醇）或多種聚氨酯前體組合。當(dāng)使用單一聚氨酯前體時(shí)，其 與存在于粉碎的原位土中的材料（例如水）反應(yīng)。當(dāng)使用多種聚氨酯前體時(shí)，這些前體可彼 此反應(yīng)且在一些實(shí)施例中與水反應(yīng)。因而，可在通過(guò)添加水和/或從粉碎的原位土和/或 從粉碎之前的原位土移除水進(jìn)行處理期間嚴(yán)密地控制粉碎的原位土的含水量。在一些實(shí)施 例中，當(dāng)混合粉碎的原位土與所述至少一種聚氨酯前體時(shí)，粉碎的原位土中的含水量是在5 重量％與20重量％之間。含水量可取決于粉碎的原位土的類型。例如，碎花崗巖的含水量 可為約5-10重量％，而砂壤土的含水量可為約10重量％和20重量％。
[0037] 水可固化的聚氨酯前體可為異氰酸酯或包括一些異氰酸酯的預(yù)聚物。在一些實(shí)施 例中，游離NC0的含量可在約3 %與25 %之間。異氰酸酯和包括預(yù)聚物的預(yù)聚物組合物的 各種實(shí)例描述于下文中。這些水可固化的聚氨酯前體可包括在約5%與50%之間的環(huán)烷和 芳族加工油以供降低粘度且增加所述材料的體積（相對(duì)于價(jià)格），由此增加濕潤(rùn)性特征。
[0038] 當(dāng)使用多種聚氨酯前體時(shí)，這些前體可在引入粉碎的原位土中之前，在引入粉碎 的原位土中之時(shí)，或在引入粉碎的原位土中之后組合。舉例來(lái)說(shuō)，異氰酸酯可與多元醇在分 批混合器中混合，或在所述混合物分配于粉碎的原位土中之前使用管線式混合器混合。分 批混合可在公路建筑工地上執(zhí)行以減少組合兩種反應(yīng)性組分與將所述混合物引入粉碎的 原位土中之間的時(shí)間。分批混合允許精確地控制組成，實(shí)現(xiàn)材料在所述混合物的良好分布， 和制造小批量的材料，但可中斷連續(xù)的公路建筑過(guò)程。管線式混合器可提供有效混合，而無(wú) 過(guò)早固化的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)椴牧显诨旌现蠹纯谭峙溆诜鬯榈脑煌林小Ｈ欢?，所述混合器可?每次混合操作后需要充分地清潔或處置。在一些實(shí)施例中，兩種或兩種以上前體是在所述 混合器中可稍后用所述前體、空氣和/或溶劑中的一者凈化且清潔的一小部分中組合。
[0039] 至少一定程度的混合可在通過(guò)分配噴嘴的特定定向和設(shè)計(jì)、產(chǎn)生各種空氣渦流和 其它類似技術(shù)將兩種或兩種以上聚氨酯前體（先前未混合）分配于地基中時(shí)實(shí)現(xiàn)。所述多 種聚氨酯前體的進(jìn)一步混合可在粉碎的原位土中實(shí)現(xiàn)，如下文進(jìn)一步描述。在一些實(shí)施例 中，不執(zhí)行聚氨酯前體的預(yù)先混合且所有混合均在這些前體被引入粉碎的原位土中之后實(shí) 現(xiàn)。這種特征減少了與混合的聚氨酯前體接觸的設(shè)備組件的清潔。舉例來(lái)說(shuō)，用于混合多 種聚氨酯前體和粉碎的原位土的取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的切割器/傾架可容易通過(guò)使不具有分配 的聚氨酯前體的礫石或一些其它研磨集料傾斜來(lái)清潔。
[0040] 除了使整體鋪裝過(guò)程高效且簡(jiǎn)化設(shè)備的清潔以外，將多種聚氨酯前體混入粉碎的 原位土地基中還允許所述聚氨酯前體更充分分布于土中和使用所述土作為混合介質(zhì)以實(shí) 現(xiàn)高剪切混合，這在例如纖維的固體組分用于聚氨酯前體中時(shí)可為特別合適的。在一些實(shí) 施例中，用于粉碎原位土的取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的同一切割器/傾架也用于將多種聚氨酯前體 混入粉碎的原位土中。在一些實(shí)施例中，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可配備有用于進(jìn)一步組合所述一 或多種聚氨酯前體與粉碎的原位土的額外設(shè)備。例如，另一土壤傾斜裝置或土壤混合裝置 可設(shè)置于取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)上且相對(duì)于所述機(jī)器的動(dòng)作在主要的切割器/傾架之后定位。
[0041] 在一些實(shí)施例中，所述多種聚氨酯前體均相對(duì)于取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的動(dòng)作分配在相 同位置處。相同位置分配可有助于混合所述前體，因?yàn)樵诜峙淦陂g將發(fā)生一定程度的混合。 在一些實(shí)施例中，至少一種前體是分配在不同位置處。這種特征可允許在引入另一前體且 例如使這兩種前體反應(yīng)之前實(shí)現(xiàn)粉碎的原位土與一種分配的前體之間至少一定程度的混 合。當(dāng)聚氨酯前體與外來(lái)集料組合時(shí)，可使用交錯(cuò)引入不同的聚氨酯前體的相同方法。此 夕卜，可在攪拌機(jī)中使用不同的聚氨酯前體的交錯(cuò)引入。
[0042] 道路可包括基層和安置在所述基層上的耐磨層。這些層中的一者或兩者可包括聚 氨酯材料以結(jié)合層中的其它組分且形成能夠承受道路的操作負(fù)荷的更穩(wěn)固且耐久的結(jié)構(gòu)。 例如，耐磨層可包括聚氨酯材料，所述材料可以液體形式施用且因此可稱為液體施用的聚 氨酯材料。在一些實(shí)施例中，基層包括液體施用的聚氨酯材料。耐磨層的聚氨酯材料可與 基層的聚氨酯材料相同或不同。此外，耐磨層中的聚氨酯材料的濃度可與基層的聚氨酯材 料的濃度相同或不同。
[0043] 道路形成實(shí)例
[0044] 取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)和下文進(jìn)一步描述的其它類型的設(shè)備可用于由現(xiàn)有路基通過(guò)粉 碎路基材料的上部部分且壓實(shí)剩余部分來(lái)制備新的表面材料。這些機(jī)器可包括旋轉(zhuǎn)切割組 合件、刮板、螺旋輸送器和設(shè)計(jì)成粉碎、回收、壓實(shí)和以其它方式穩(wěn)定化未處理的原位土料 或現(xiàn)有路基的其它系統(tǒng)。實(shí)例取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)由康涅狄格州韋斯特波特（Westport，CT)的 特雷克斯（Terex) ?以針對(duì)切割深度小于10英寸的小型工作的型號(hào)R350和R446,和針對(duì) 具有最大20英寸的切割深度的道路的型號(hào)RS950B制造，根據(jù)一些實(shí)施例，這些型號(hào)適用于 形成更耐久的基層。
[0045] 在一些實(shí)施例中，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)是部署在其中需要公路形成的工地上。取料 機(jī)-穩(wěn)定機(jī)通過(guò)粉碎、切割和/或敲碎原位土料且接著將其壓實(shí)成道路的致密或"穩(wěn)定化" 土層而由原位土料形成耐磨層和/或基層。基層可形成于原位土料中12英寸到20英寸深 處。耐磨層可具有在0. 5英寸到16英寸之間或更具體說(shuō)來(lái)在2英寸與6英寸之間的厚度。 耐磨層的厚度取決于道路的應(yīng)用（例如負(fù)荷承載需求）和所述基層的完整性。例如，用于 支撐步行交通和輕型車輛交通（例如自行車、高爾夫球車、摩托車等）的道路可具有0.5英 寸薄的耐磨層。需要支撐重設(shè)備的公路可具有厚得多的耐磨層。在一些實(shí)施例中，耐磨層 可在實(shí)質(zhì)上無(wú)基層的情況下使用或與具有極少支撐的基層一起使用。所述道路的一個(gè)實(shí)例 是經(jīng)歷多個(gè)凍融循環(huán)，從而引起基層中的材料移動(dòng)的公路。這種公路可由足夠強(qiáng)的耐磨層 形成，所述耐磨層不需要來(lái)自基層的大量支撐。這種耐磨層可用由水支撐的冰層作類比說(shuō) 明。在一些實(shí)施例中，浮動(dòng)的耐磨層可制得比公路通常所需（例如，40英尺寬）更寬以便在 較大區(qū)域上分布負(fù)荷。因此，可制得基于聚氨酯的道路以由甚至極其脆弱且可移動(dòng)的基底 支撐大負(fù)荷。
[0046] 一或多種聚氨酯前體可遞送到粉碎的原位土，即至少部分地已經(jīng)粉碎的原位土 中。在一些實(shí)施例中，所述一或多種聚氨酯前體是遞送到原位土中，同時(shí)此土正在進(jìn)行粉 碎。所述粉碎操作是用于向所述土和所述聚氨酯前體提供一定程度的混合且在一些實(shí)施例 中，提供完全混合。在所述粉碎操作后可提供額外混合。舉例來(lái)說(shuō)，可執(zhí)行含有所述一或多 種聚氨酯前體的粉碎的原位土的額外傾斜。
[0047] 所述原位土與所述一或多種聚氨酯材料的重量比可在約30 : 1與10 : 1之間 或更具體說(shuō)來(lái)，在約25 : 1與12 : 1之間，或甚至更具體說(shuō)來(lái)，在約20 : 1與16 : 1之 間。即使在極低的聚氨酯含量下，所得的層與常規(guī)鋪裝系統(tǒng)相比仍具有充足的穩(wěn)定化程度 (例如"R值"）。在本發(fā)明的上下文內(nèi)，"R值"是使用由加利福尼亞州運(yùn)輸局（D印artment of Transportation for the State of California)在 2000 年 3 月發(fā)布且以引用的方式 全文并入本文中的加利福尼亞測(cè)試301 (California Test 301)來(lái)計(jì)算。在相關(guān)部分中，力口 利福尼亞測(cè)試301規(guī)定，"當(dāng)材料處于飽和狀態(tài)時(shí)測(cè)定材料的R值，使得當(dāng)施加16. 8kN負(fù) 荷（2. 07MPa)時(shí)，水將從壓實(shí)的測(cè)試樣本中滲出。由于并非總是有可能制備在規(guī)定負(fù)荷下 將滲出水的測(cè)試樣本，故有必要測(cè)試在不同含水量下制備的一系列樣本。"關(guān)于R值測(cè)試的 其它細(xì)節(jié)可發(fā)現(xiàn)于加利福尼亞公路設(shè)計(jì)手冊(cè)（California Highway Design Manual)的章 節(jié)600中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示對(duì)于各種類型的土和聚氨酯負(fù)荷，R值為25-48。舉例來(lái)說(shuō)，在風(fēng) 化花崗巖（95重量％ )中使用具有5重量％負(fù)荷的單包聚氨酯（即，水可固化的）制備的 樣品指示R值為41。當(dāng)5. 5重量％的類似聚氨酯添加到碎石（94. 5重量％ )中時(shí)，R值為 48。最后，3%的這種聚氨酯與97%的砂壤土混合所產(chǎn)生的R值為25。在一些實(shí)施例中，所 得到的道路的R值對(duì)于磨損層（即，頂層）來(lái)說(shuō)是在約15與60之間或更具體說(shuō)來(lái)，在約 30與50之間。單包聚氨酯可包括一或多種二苯基甲烷-二異氰酸酯（例如可獲自賓夕法 尼亞州匹茲堡（Pittsburgh,PA)的拜耳材料科技有限責(zé)任公司（Bayer Material Science LLC)的MONDUR ? MRS 5和也可獲自賓夕法尼亞州匹茲堡的拜耳材料科技有限責(zé)任公 司的MONDUR? MR-Light)和例如催化劑。在特定實(shí)施例中，MONDUR?MRS 5在配 方中的重量比可在約50 %與90 %之間或更具體說(shuō)來(lái)，在約60 %與80 %之間，或甚至更具體 說(shuō)來(lái)，在約70%與75%之間。MONDUR ? MR Light在配方中的重量比可在約1%與50% 之間或更具體說(shuō)來(lái)，在約10%與40%之間，或甚至更具體說(shuō)來(lái)，在約20%與30%之間。
[0048] 較低的土與聚氨酯的比率可用于增加穩(wěn)定化程度或必要時(shí)R值，例如25 : 1、 22 : 1或20 : 1的土與聚氨酯的比率提供增加的土穩(wěn)定性。在一些實(shí)施例中，對(duì)于將在基 層之上接受額外耐磨層的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，基層應(yīng)采用大于22 : 1的比率（例如，在約22 : 1與 30 : 1之間或更具體說(shuō)來(lái)，在25 : 1與30 : 1之間）。在形成基層之后，將耐磨層添加于 所述基層之上。在一些實(shí)施例中，所述工藝不涉及新的基層形成且使用先前存在的基層。 [0049] 任選地，允許所述基層在添加耐磨層之前固化。由聚氨酯形成的基層的固化時(shí)間 典型地為8小時(shí)到48小時(shí)，視所述基層的含水量和堆積密度而定。所述基層還可包括浙 青、水泥、飛灰或通常用于改進(jìn)土壤穩(wěn)定化的其它材料，且在添加耐磨層之前可任選地給出 足以使這些材料固化的時(shí)間。
[0050] 耐磨層可通過(guò)使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)且調(diào)節(jié)所述機(jī)器以形成比用于形成上述基層 更淺的切口而形成于基層之上。盡管基層典型地以12英寸到20英寸厚形成，但耐磨層可 在1到8英寸厚范圍內(nèi)，優(yōu)選地在一些實(shí)施例中為4英寸厚。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可適當(dāng)?shù)亟?jīng) 調(diào)節(jié)以在基層中的所需厚度處形成較淺的切口，例如4英寸深，且在這一過(guò)程期間使用取 料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)中的噴頭施用液體聚氨酯混合物。舉例來(lái)說(shuō)，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可配備有用于 控制土壤剖面和切割/傾斜深度的聲納單元。已發(fā)現(xiàn)經(jīng)由攪拌機(jī)混合器向取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī) 供應(yīng)液體聚氨酯以便保持聚氨酯充分混合且能夠容易地按需要分配的優(yōu)選方法。在某些實(shí) 施例中，攪拌機(jī)混合器是內(nèi)置于或附接于所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)工具。在其它實(shí)施例中，攪拌 機(jī)混合器是向取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)供應(yīng)液體聚氨酯的獨(dú)立系統(tǒng)且可拖曳在獨(dú)立車輛后面或在 其中運(yùn)輸。攪拌機(jī)混合器的優(yōu)選實(shí)施例是具有螺旋輸送器系統(tǒng)的雙軸混合器，如所屬領(lǐng)域 中通常已知。
[0051] 圖1為根據(jù)某些實(shí)施例的常規(guī)浙青鋪裝系統(tǒng)100的橫斷面視圖。所述浙青鋪裝系 統(tǒng)100包括礦物集料102和聚氨酯粘合劑104。所述浙青鋪裝系統(tǒng)進(jìn)一步包括在所述浙青 鋪裝系統(tǒng)100的表面中的孔口 106或破裂。
[0052] 強(qiáng)化或密封鋪裝系統(tǒng)減輕上文所述的道路損壞和輪胎磨損問(wèn)題，使表面更平滑且 實(shí)質(zhì)上防止例如如上所述的熱循環(huán)、UV暴露、氧化、基于石油的腐蝕和車輛交通的應(yīng)激源對(duì) 道路造成損壞。聚氨酯材料提供增加的抗滑和高的濕摩擦系數(shù)以降低在濕潤(rùn)條件下打滑的 風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在所述聚氨酯材料除聚氨酯前體以外還包括一或多種填充劑，例如纖維、砂等 時(shí)。平滑的地形表面還會(huì)改進(jìn)浙青路的噪聲特征且改進(jìn)行駛質(zhì)量。浙青路的密封和強(qiáng)化會(huì) 降低基質(zhì)損失，由此降低因松散礦物集料沖擊而對(duì)車輛造成的損壞。通過(guò)實(shí)現(xiàn)所述更平滑 的地形表面還會(huì)使除冰更容易。
[0053] 浙青混凝土鋪裝系統(tǒng)可使用聚氨酯材料來(lái)密封，所述材料覆蓋所述鋪裝系統(tǒng)的頂 面。在某些實(shí)施例中，所述材料可通過(guò)在浙青混凝土鋪裝系統(tǒng)的頂面上噴灑聚氨酯混合物 以產(chǎn)生密封的浙青路來(lái)施用。圖2為根據(jù)某些實(shí)施例的穩(wěn)定化道路200的橫斷面視圖。所 述穩(wěn)定化道路200包括基層208?；鶎?08可包括較大的集料微粒202和較小的集料微粒 204。較小的集料微粒204在較大的集料微粒之間形成空隙。較大的集料微粒202和較小 的集料微粒204可由原位土和/或外來(lái)集料形成?？卓?206是安置在基層208中。密封層 210是安置在基層208上，實(shí)質(zhì)上覆蓋所述基層的頂面且填充所述孔口的空間。密封層210 的頂面包括實(shí)質(zhì)上連續(xù)且均一的地形，與基層208的頂層形成對(duì)比，基層208的頂面包括有 缺口且斷裂的地形。
[0054] 在一些實(shí)施例中，可提供強(qiáng)化鋪裝系統(tǒng)。現(xiàn)有的浙青鋪裝系統(tǒng)可經(jīng)粉碎以形成浙 青碎石且與一或多種聚氨酯前體混合以產(chǎn)生混合物。所述混合物可接著分布于處理或未處 理的地基上且允許固化。除了提供結(jié)構(gòu)上更合理的鋪裝結(jié)構(gòu)，這些實(shí)施例還提供再循環(huán)現(xiàn) 有的浙青鋪裝材料的方法。再循環(huán)或回收現(xiàn)有的浙青鋪裝材料會(huì)消除獲得新的礦物集料的 需要，省錢(qián)，減少自然資源的使用，且消除填埋浙青廢物的需要。當(dāng)回收在工地上完成時(shí)，運(yùn) 輸成本也由于消除裝運(yùn)額外集料的需要和將移除的浙青鋪裝材料拖運(yùn)到填埋場(chǎng)的需要而 極大地降低。
[0055] 可另外拋擲到填埋場(chǎng)中或燃燒的鋪裝系統(tǒng)的回收和再循環(huán)可產(chǎn)生使?fàn)可娴剿?鋪裝系統(tǒng)的安裝和維護(hù)中的團(tuán)體獲得碳信用額的機(jī)會(huì)。使用聚氨酯材料作為密封劑或修復(fù) 劑會(huì)減少通常與標(biāo)準(zhǔn)鋪裝材料安裝和修復(fù)技術(shù)相關(guān)且與現(xiàn)有的鋪裝系統(tǒng)的更換相關(guān)的環(huán) 境有害發(fā)射物的量。與聚氨酯材料的使用相關(guān)的發(fā)射物減少成果也可提供獲得碳信用額的 機(jī)會(huì)。
[0056] 聚氨酯材料可與其它碳信用額計(jì)劃組合使用。舉例來(lái)說(shuō)，聚氨酯材料可在某些實(shí) 施例中與生物浙青組合使用。生物浙青可包括具有由糖、糖蜜、稻、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或 由機(jī)油的分餾制得的浙青的浙青混凝土。生物浙青提供額外益處，即其展現(xiàn)多種顏色，視所 述實(shí)施例而定。一般來(lái)說(shuō)，具有較淺顏色的表面比具有較深顏色的表面吸收較少熱。生物 浙青用于例如傾向于城市熱島效應(yīng)的區(qū)域中，致力于降低由表面吸收的熱。與生物浙青組 合使用聚氨酯材料可提供獲得額外碳信用額的機(jī)會(huì)。
[0057] 圖3為說(shuō)明根據(jù)某些實(shí)施例的用于制造密封路的工藝300的各種操作的流程圖。 工藝300可以在操作302中提供一條路開(kāi)始。例如，可提供浙青路。工藝300可繼續(xù)在操 作304中在所述路的頂面上施用聚氨酯混合物。在某些實(shí)施例中，在所述路的頂面上施用 聚氨酯混合物可包括使用無(wú)空氣噴霧器在所述路的頂面上噴灑所述聚氨酯混合物以形成 連續(xù)且均一的表面。在其它實(shí)施例中，在所述路的頂面上施用聚氨酯混合物可涉及在所述 頂面上傾瀉所述聚氨酯混合物且在所述頂面上散布所述聚氨酯混合物以形成實(shí)質(zhì)上連續(xù) 且均一的表面。工藝300可繼續(xù)在操作306中使所述聚氨酯混合物固化以形成密封層。任 選地，使所述聚氨酯混合物固化的步驟可包括使用人為方式來(lái)加快固化時(shí)間，例如通過(guò)使 用空氣流或施加熱。任選地，可與使所述聚氨酯混合物固化的步驟同時(shí)或在所述步驟之前 采用應(yīng)用額外表面紋理化的步驟。
[0058] 在某些實(shí)施例中，強(qiáng)化浙青路面可通過(guò)再循環(huán)現(xiàn)有的浙青鋪裝系統(tǒng)來(lái)制造。例如， 現(xiàn)有的浙青鋪裝系統(tǒng)可在工地回收且可將浙青混凝土粉碎以形成具有所需尺寸和堅(jiān)實(shí)度 的浙青碎石。所述碎石可接著與聚氨酯混合物混合以產(chǎn)生混合物，所述混合物可接著施用 于地基且允許固化。所述聚氨酯用作回收的碎石的粘合劑。回收浙青混凝土之后可立即在 工地上使用移動(dòng)式取料機(jī)和移動(dòng)式混合器粉碎所述材料且混合聚氨酯材料。在強(qiáng)化浙青路 面中的聚氨酯混合物可覆蓋每加侖20到50平方英尺的面積，諸如每加侖20到30平方英 尺。
[0059] 圖4為說(shuō)明根據(jù)某些實(shí)施例的用于制造新道路的工藝400的各種操作的流程圖。 道路可為用于驅(qū)動(dòng)汽車的公路（例如10英尺寬的道路）、人行道（例如側(cè)道、公園路）、鐵 路軌道的底座、停車場(chǎng)等。新道路可建造于現(xiàn)有的道路上，其可包括例如強(qiáng)化浙青路面?，F(xiàn) 有的道路可用于提供基層。例如，所述基層可保持不變，或可至少部分地由現(xiàn)有基層的材料 形成新的基層。因而，現(xiàn)有的道路的材料是稱作原位土料?；蛘?，可在先前不具有任何道路 的位置處建造新道路。存在于地基中的材料也可稱作原位土料。無(wú)論先前道路存在或不存 在，原位土料可用于形成新道路。這些原位土料可經(jīng)粉碎或不粉碎。如果經(jīng)粉碎，那么原位 土料可與至少一種聚氨酯前體和在一些實(shí)施例中的外來(lái)集料組合。此外，例如玄武巖纖維、 硅石纖維、玻璃纖維和聚丙烯纖維的各種強(qiáng)化組分可作為外來(lái)集料或作為一或多種聚氨酯 前體的一部分添加?？偟恼f(shuō)來(lái)，工藝400可以在操作402中提供原位土開(kāi)始。在一些實(shí)施 例中，在操作402期間提供的原位土可為先前的浙青公路。這種類型的公路可包括固化的 浙青混凝土復(fù)合物作為基層，所述復(fù)合物可經(jīng)粉碎（如下文解釋）或保持不變。
[0060] 在一些實(shí)施例中，工藝400可涉及提供取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)。各種取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的 實(shí)例在下文中參考圖7A和7B描述。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可配置成粉碎原位土且遞送至少一種 聚氨酯前體到粉碎的原位土中，如下文進(jìn)一步描述。
[0061] 工藝400可繼續(xù)在任選操作404期間粉碎原位土。例如，固化的浙青混凝土復(fù)合 物可粉碎成浙青碎石。任選地，將固化的浙青混凝土復(fù)合物粉碎成碎石的步驟之前可為從 地基移除所述固化的浙青混凝土復(fù)合物的步驟。在一些實(shí)施例中，原位土未粉碎且用作基 層。聚氨酯材料可傾瀉于原位土之上，使得一些聚氨酯材料透入原位土中。此外，可供應(yīng)外 來(lái)集料且與聚氨酯材料組合，且此舉將層組合于原位土之上。
[0062] 操作404可涉及使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的切割輪切割原位土且使其傾斜。粉碎化程 度可通過(guò)設(shè)計(jì)切割輪、所述輪的旋轉(zhuǎn)速度、取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的線性速度和其它因素來(lái)確定。 在一些實(shí)施例中，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的線性速度是在約0. 1英里/小時(shí)與2. 5英里/小時(shí)之 間或更具體說(shuō)來(lái)，在約〇. 5英里/小時(shí)與1. 5英里/小時(shí)之間。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)可配備有 聲納系統(tǒng)以控制粉碎化的深度。在一些實(shí)施例中，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)是配備有全球定位系統(tǒng) (GPS)以控制取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的速度和位置。除了控制取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)的速度以外，還可通 過(guò)調(diào)節(jié)切割/傾斜輪和刀片與圍繞所述輪的區(qū)室的壁之間的距離來(lái)控制粉碎化。所述距離 可在一些實(shí)施例中在0. 5英尺與2英尺之間變化。
[0063] 工藝400接著涉及遞送至少一種聚氨酯前體到原位土中或外來(lái)集料中。所述至少 一種聚氨酯前體可在土粉碎化之前，在土粉碎化期間和/或在土粉碎化之后遞送到土中， 如下文參考圖7A進(jìn)一步描述。當(dāng)使用多種前體時(shí)，不同前體可在粉碎化過(guò)程的不同階段 (即，之前、期間或之后）添加。當(dāng)在原位土粉碎化之后添加一或多種前體時(shí)，可提供所述土 的額外傾斜以確保原位土與所述前體的混合。
[0064] 當(dāng)使用多種前體時(shí)，這些前體可在分配于所述土中之前，在分配于所述土中時(shí)，和 /或在分配于所述土中之后混合在一起。在分配之前預(yù)混合前體可用于確保不同前體之間 的充分接觸。然而，所述混合物通常需要在分配完成之后從設(shè)備中充分清潔以避免聚氨酯 恰在所述設(shè)備中固化。所述前體混入所述土中可有助于在分配另一組分之前分散一些前體 和用一或多種組分充分潤(rùn)濕原位土。例如，水可用作一種聚氨酯前體且可已經(jīng)存在于所述 土中或在所述過(guò)程的早期引入。另一方面，催化劑可為引入所述土中的最后一種前體。延 遲催化劑引入可用于確保在固化聚氨酯之前原位土與其它前體的適當(dāng)混合。換句話說(shuō)，延 遲固化，這允許執(zhí)行其它操作，例如混合。
[0065] 分配于原位土中的聚氨酯前體的量取決于道路的設(shè)計(jì)（例如，所需強(qiáng)度）、原位土 的類型、聚氨酯前體的類型和其它因素。在一些實(shí)施例中，所有聚氨酯前體與接受這些前體 的原位土的重量比可在約2重量％與20重量％之間或更具體說(shuō)來(lái)，在約5重量％與10重 量％之間。應(yīng)注意，一些原位土和甚至一些粉碎的原位土可實(shí)質(zhì)上不含聚氨酯前體且這種 土不用于確定所述聚氨酯前體的重量比。此外，所述聚氨酯前體在粉碎的原位土中的分布 可為不均勻的。例如，接近道路表面的聚氨酯前體可多于遠(yuǎn)離所述表面的聚氨酯前體。在 一些實(shí)施例中，道路可具有兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的層，所述層基于這些層中所提供的聚氨 酯前體的量而不同。
[0066] 在一些實(shí)施例中，工藝400可繼續(xù)在操作406中使原位土（例如，粉碎的原位土或 甚至更具體說(shuō)來(lái)，預(yù)浙青碎石）與一或多種聚氨酯前體（例如，聚氨酯混合物）混合以形成 混合物。前體與原位土的混合可使用用于粉碎原位土的同一裝置來(lái)執(zhí)行。在一些實(shí)施例中， 額外裝置可用于確保先前粉碎的土與聚氨酯前體的適當(dāng)混合。例如，一種裝置可用于粉碎 原位土，而另一裝置可用于混合粉碎的原位土與一或多種聚氨酯前體。在一些實(shí)施例中，這 些裝置均可用于混合原位土與所述一或多種聚氨酯前體。換句話說(shuō)，在原位土的粉碎化期 間可發(fā)生一定程度的混合且額外混合是由另一設(shè)備提供。
[0067] 工藝400可繼續(xù)在操作408中將所述混合物壓在鋪裝地基層上。各種類型的設(shè)備 可用于這種目的，例如一或多種輥、振動(dòng)土壤壓實(shí)機(jī)、撞錘、板式壓實(shí)機(jī)等。在一些實(shí)施例 中，輥可為羊腳圓筒和/或振動(dòng)輥?？偟恼f(shuō)來(lái)，可使用任何以下壓實(shí)方法：靜態(tài)、沖擊、振動(dòng)、 回轉(zhuǎn)、滾動(dòng)、捏合和其各種組合。在一些實(shí)施例中，在操作408之后，土壤壓實(shí)為至少約90% 或甚至至少約95%。
[0068] 任選地，操作408之前可為處理準(zhǔn)備施用所述混合物的鋪裝地基的步驟。所述任 選的處理地基的步驟可涉及土層的平滑化或平整和/或應(yīng)用礫石基層。工藝400可繼續(xù)在 操作410中使所述混合物或更具體說(shuō)來(lái)，所述混合物中的聚氨酯前體固化。任選地，固化可 涉及使用人為方式來(lái)加速固化時(shí)間，例如通過(guò)使用空氣流或施加熱。在一些實(shí)施例中，道路 層的紋理化是在聚氨酯前體完全固化之前，例如在壓實(shí)操作408之后8小時(shí)內(nèi)或更具體說(shuō) 來(lái)，在4小時(shí)內(nèi)或甚至在2小時(shí)內(nèi)執(zhí)行。任選地，可與使所述混合物固化的步驟同時(shí)或在所 述步驟之前采用應(yīng)用額外表面紋理化的步驟。
[0069] 圖5為根據(jù)某些實(shí)施例的基于聚氨酯的鋪裝系統(tǒng)500的橫斷面示意圖。鋪裝系統(tǒng) 500包括大微粒502 (例如，礦物集料）、小微粒503 (例如砂、粉塵、灰塵、纖維等）和聚氨酯 粘合劑501。在一些實(shí)施例中，大微粒502中的一些或全部是通過(guò)原位土的粉碎化形成的。 在相同或其它實(shí)施例中，大微粒502中的一些或全部可添加到原位土中。同樣，在一些實(shí)施 例中，小微粒503中的一些或全部是通過(guò)原位土的粉碎化形成的。在相同或其它實(shí)施例中， 小微粒503中的一些或全部可添加到原位土中。如果微粒（大和/或?。┨砑拥皆煌?中，那么這些微粒可首先與一或多種聚氨酯前體預(yù)混合，分配于粉碎的原位土中，和/或在 原位土粉碎化期間或之前分配于原位土中。例如，纖維可添加到一種聚氨酯前體中或直接 分配于粉碎的原位土中。
[0070] 圖5說(shuō)明可設(shè)置于基底（未顯示）之上的呈單層形式的鋪裝系統(tǒng)500,其可或可不 包括聚氨酯粘合劑。大微粒502和/或小微粒503在這個(gè)層內(nèi)的分布可為均一的（顯示于 圖5中）或非均一的（未顯示）。例如，較多的大微粒502可遠(yuǎn)離所述層的表面定位，而較 多的小微粒503可更接近所述層的表面定位。所述分布可用于形成具有實(shí)質(zhì)上均一的表面 的鋪裝系統(tǒng)。以類似方式，聚氨酯粘合劑在所述層內(nèi)的分布可為均一的或非均一的。聚氨 酯粘合劑501用于改進(jìn)道路的R值和穩(wěn)定性。在這個(gè)實(shí)施例中，使用單組的上述操作以形 成鋪裝系統(tǒng)500且在這個(gè)鋪裝系統(tǒng)500上未形成額外耐磨層。
[0071] 圖6為根據(jù)某些實(shí)施例的基于聚氨酯的鋪裝系統(tǒng)600的橫斷面示意圖。鋪裝系統(tǒng) 600包括與小微粒602 (例如，由原位土形成）組合的大微粒603 (例如，礦物集料）。小微 粒602的一些實(shí)例包括砂、粉塵、灰塵等。聚氨酯粘合劑601用于改進(jìn)道路的基層604的R 值和穩(wěn)定性。在這個(gè)實(shí)施例中，使用取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)、基層604和耐磨層608形成鋪裝系統(tǒng) 600的兩個(gè)獨(dú)立層。耐磨層608典型地比基層604薄。耐磨層608可用于改進(jìn)道路對(duì)車輛 交通的阻力。
[0072] 取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)實(shí)例
[0073] 圖7A為根據(jù)一些實(shí)施例的取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)700的圖示。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)700可用 于由現(xiàn)有路基通過(guò)粉碎路基材料且通過(guò)壓實(shí)剩余的土制備新的表面材料。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī) 700可包括旋轉(zhuǎn)切割組合件、一或多種刮板、螺旋輸送器和設(shè)計(jì)成粉碎、回收、壓實(shí)和以其它 方式穩(wěn)定化經(jīng)處理或未處理的原位土料或現(xiàn)有路基的其它系統(tǒng)。具體說(shuō)來(lái)，取料機(jī)-穩(wěn)定 機(jī)700可配置成執(zhí)行一或多個(gè)以下操作：粉碎原位土，遞送至少一種聚氨酯前體，混合所遞 送的聚氨酯前體與原位土以形成混合物，和壓實(shí)所述混合物。在一些實(shí)施例中，取料機(jī)-穩(wěn) 定機(jī)700是配置成執(zhí)行更少操作或更多操作。例如，可由除取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)700以外的一 些設(shè)備執(zhí)行土壤壓實(shí)。在同一個(gè)或另一實(shí)例中，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)700也可配置成添加最初 未存在于原位土中的額外集料到原位土中（例如巖石、纖維）。
[0074] 圖7A中顯示的取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)700包括三個(gè)單元：聚氨酯供應(yīng)單元702、土壤粉 碎單元704和土壤壓實(shí)單元706。聚氨酯供應(yīng)單元702是配置成供應(yīng)一或多種聚氨酯前體。 其可呈卡車形式，具有一或多個(gè)包括聚氨酯前體的容器。在一些實(shí)施例中，桶或圓筒是定位 于所述卡車上。土壤粉碎單元704可配置成粉碎原位土且可包括土壤切割/傾斜輪。土壤 壓實(shí)單元706可包括羊腳圓筒和/或振動(dòng)輥。在一些實(shí)施例中，土壤壓實(shí)單元706還包括 一排進(jìn)一步輔助土壤壓實(shí)的橡膠輪胎。在一些實(shí)施例中，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)700包括更少或 更多的單元。例如，聚氨酯供應(yīng)單元702可與土壤粉碎單元704和/或土壤壓實(shí)單元706 組合。一個(gè)所述實(shí)例在下文中參考圖7B進(jìn)一步描述。
[0075] 除了供應(yīng)一或多種聚氨酯前體、粉碎原位土和壓實(shí)所述土之外，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī) 700還配置成使所述聚氨酯前體彼此（如果使用多種前體）且與粉碎的原位土混合。圖7A 描述，土壤粉碎單元704是配置成執(zhí)行所述功能。然而，其它單元也可用于執(zhí)行這些功能。 具體說(shuō)來(lái)，顯示土壤粉碎單元704包括用于從聚氨酯供應(yīng)單元702抽吸一或多種聚氨酯前 體的泵708。在一些實(shí)施例中，各聚氨酯前體具有指定的泵。顯示土壤粉碎單元704包括聚 氨酯前體混合器710a-710c和聚氨酯前體分配器712a-712c。盡管顯示了三組（各包括一 個(gè)混合器和一個(gè)分配器），但可使用任何數(shù)目的組。此外，一個(gè)混合器可供應(yīng)多個(gè)分配器。 在一些實(shí)施例中，混合器和分配器可整合到同一裝置中。所述分配器可在粉碎所述土之前 (例如分配器712a)，在粉碎所述土?xí)r（例如分配器712b)，和/或在所述土粉碎化之后（例 如分配器712c)分配混合的聚氨酯前體。
[0076] 圖7B為根據(jù)一些實(shí)施例的另一取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)720的圖示。這個(gè)取料機(jī)-穩(wěn)定 機(jī)720表示單一單元且可用于陡坡和其它難以到達(dá)的區(qū)域上的操作。所有公路形成操作均 由這個(gè)單一單元執(zhí)行。為了接近難以到達(dá)的位置，取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)720使用履帶726 (代替 輪子）且可配備有絞盤(pán)728。在操作期間，絞盤(pán)728可通過(guò)提供額外力以移動(dòng)取料機(jī)-穩(wěn)定 機(jī)720的絞索729連接到另一物體730。取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)720包括切割/傾斜輪722以及 土壤壓實(shí)圓筒724。聚氨酯分配系統(tǒng)未顯示，但其可類似于上文參考圖7A所述的系統(tǒng)。
[0077] 圖8為根據(jù)一些實(shí)施例的公路鋪裝系統(tǒng)800的圖示。公路鋪裝系統(tǒng)800可包括攪 拌機(jī)802和鋪路機(jī)804。攪拌機(jī)802可用于混合土壤與一或多種聚氨酯前體。例如，分散的 原位土或外來(lái)土可裝載于攪拌機(jī)802中且與一或多種聚氨酯前體組合。在一些實(shí)施例中， 額外聚氨酯前體可在所述混合物從攪拌機(jī)802卸載之后添加到所述混合物中。此外，從攪 拌機(jī)802卸載的混合物可在形成所述路面期間與額外土組合。在這些實(shí)施例中，公路鋪裝 系統(tǒng)800也可為例如土壤粉碎單元，例如上文參考圖7A所述的單元。在一些實(shí)施例中，從 攪拌機(jī)802出來(lái)的混合物不包括任何聚氨酯。例如，強(qiáng)化纖維可與一或多種集料組合以形 成混合物，所述混合物稍后與聚氨酯前體組合。
[0078] 攪拌機(jī)802可為一種機(jī)器，其中材料同時(shí)經(jīng)研磨和混合，有時(shí)與聚氨酯混合。在一 些實(shí)施例中，攪拌機(jī)802為連續(xù)混合器，其可設(shè)置于上文參考圖7A和7B所述的單元之一 上。連續(xù)攪拌機(jī)可在短時(shí)間（例如，數(shù)秒）內(nèi)獲得充分混合的均勻混合物。這個(gè)時(shí)間可表 示所述材料在連續(xù)攪拌機(jī)中的滯留時(shí)間。在高固體含量下混合材料需要研磨機(jī)槳葉的強(qiáng)制 混合動(dòng)作。攪拌機(jī)802可包括具有頂部入口和在另一端的底部排料的水平箱形腔室。攪拌 機(jī)802可包括兩個(gè)具有對(duì)置槳葉和驅(qū)動(dòng)組合件的軸。
[0079] 鋪路機(jī)804可類似于用于將浙青鋪設(shè)于公路、橋梁、停車場(chǎng)和其它所述位置的鋪 路機(jī)。所述混合物可從攪拌機(jī)802遞送且進(jìn)入鋪路機(jī)的料斗中。鋪路機(jī)804的傳送帶可接 著將所述混合物從所述料斗傳送到螺旋輸送器。所述螺旋輸送器將一堆材料放置在整平板 前面。所述整平板又取走這堆材料且將其散布于公路的整個(gè)寬度上，且提供最初壓實(shí)。壓 實(shí)機(jī)（未顯示）也可為公路鋪裝系統(tǒng)800的一部分且可跟隨鋪路機(jī)804。
[0080] 在一些實(shí)施例中，可使用其它類型的混合器（例如，刀片和雙刀片混合器）。其它 類型的設(shè)備可包括自動(dòng)傾卸卡車、滑移式裝載機(jī)（skid steer)、鏟土機(jī)、裝載機(jī)、輥和各種 手工工具，例如振動(dòng)板式壓實(shí)機(jī)和手夯。
[0081] 聚氨酯材料實(shí)例
[0082] 用于形成道路的一或多種聚氨酯前體可包括一或多種異氰酸酯（例如預(yù)聚物異 氰酸酯）、一或多種多元醇、熱穩(wěn)定劑、填充材料和/或其它材料。這些其它材料的一些實(shí)例 包括催化劑、染料、顏料、表面活性劑、塑化劑、溶劑、發(fā)泡劑、分散劑、交聯(lián)劑、阻燃劑、光穩(wěn) 定劑、除酸劑、抗靜電劑和抗氧化劑。所有這些材料在本文中統(tǒng)稱為前體。在將所述前體分 配于粉碎的原位土中之前，在將所述前體分配于所述土中期間，和/或在將所述前體分配 于所述土中之后，所述前體用于聚氨酯混合物。
[0083] 聚氨酯由單體或聚合異氰酸酯與多元醇的反應(yīng)形成。用于公路形成應(yīng)用的異氰酸 酯可包括一或多個(gè)異氰酸酯（NC0)官能團(tuán)，典型地為至少兩個(gè)NC0官能團(tuán)。合適的異氰酸酯 包括（但不限于）常規(guī)脂族、環(huán)脂族、芳基和芳族異氰酸酯。一些更特定的實(shí)例包括二苯基 甲烷二異氰酸酯（MDI)、聚合二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI)和其組合。聚合二苯基甲烷二 異氰酸酯也可稱為聚亞甲基聚亞苯基聚異氰酸酯。其它合適的異氰酸酯的實(shí)例包括（但不 限于）甲苯二異氰酸酯（tdi)、六亞甲基二異氰酸酯（hdi)、異佛爾酮二異氰酸酯（iroi)、萘 二異氰酸酯（NDI)和其組合。這些異氰酸酯中的一或多者可用于形成異氰酸酯-預(yù)聚物。
[0084] 在某些實(shí)施例中，可使用單體MDI或聚合MDI。已發(fā)現(xiàn)MDI聚氨酯具有有利的熱穩(wěn) 定性，其可適用于一些公路應(yīng)用。另外，MDI聚氨酯對(duì)混凝土和鋼均展現(xiàn)卓越的粘著力。單 體MDI和聚合MDI的基本結(jié)構(gòu)顯示于下文中。
[0085]

【權(quán)利要求】
1. 一種形成道路的方法，所述方法包含： 提供取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)，其中所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)是配置成粉碎原位土且組合至少一種 聚氨酯前體到所述粉碎的原位土中； 使用所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)粉碎所述原位土； 使用所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)組合所述粉碎的原位土與所述至少一種聚氨酯前體，其中所 述組合形成聚氨酯填充的土料；和 使用所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)壓實(shí)所述聚氨酯填充的土料，其中所述壓實(shí)形成所述道路的 一層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述道路的所述層是耐磨層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在固化所述聚氨酯填充的土料后，所述道路的所 述層不透水。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含使用所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)調(diào)節(jié)所述粉碎 的原位土的含水量，其中所述調(diào)節(jié)包含添加水到所述粉碎的原位土中或從所述粉碎的原位 土移除水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種聚氨酯前體包含第一聚氨酯前體和 第二聚氨酯前體，其中所述第一聚氨酯前體包含異氰酸酯且其中所述第二聚氨酯前體包含 多元醇。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體在與 所述粉碎的原位土組合之前使用所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)混合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體個(gè)別 地分配且混合在一起，同時(shí)使用所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)與所述粉碎的原位土組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體在分 配所述第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體期間且在使用所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)使所述 第一聚氨酯前體和所述第二聚氨酯前體與所述粉碎的原位土組合之前至少部分地混合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種聚氨酯前體包含異氰酸酯或含異氰 酸酯的預(yù)聚物中的一者，且其中實(shí)質(zhì)上無(wú)多元醇分配于所述粉碎的原位土中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含添加強(qiáng)化組分到所述粉碎的原位土中， 其中所述強(qiáng)化組分包含選自包含玄武巖纖維、硅石纖維、玻璃纖維和聚丙烯纖維的群組的 材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述強(qiáng)化組分包含玄武巖纖維。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述強(qiáng)化組分是作為所述至少一種聚氨酯前體 的一部分添加。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述強(qiáng)化組分與所述至少一種聚氨酯前體分開(kāi) 添加。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述強(qiáng)化組分進(jìn)一步包含分散劑，所述分散劑 包含砂或煙霧狀二氧化硅中的一者。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種聚氨酯前體包含熱穩(wěn)定劑，所述熱 穩(wěn)定劑選自由氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻、五氧化二銻、亞銻酸鈉、硼酸鋅、錫酸鋅、羥 基錫酸鋅、紅磷、聚磷酸銨和其組合組成的群組。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述道路的所述層包含在1重量％與10重量％ 之間的聚氨酯。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種聚氨酯前體在78° F下具有在20 厘泊與2000厘泊之間的粘度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述道路的所述層具有在0. 5英寸與15英寸之 間的厚度。
19. 一種形成道路的方法，所述方法包含： 遞送至少一種聚氨酯前體到粉碎的原位土中； 混合所述粉碎的原位土與所述至少一種聚氨酯前體，其中所述混合形成聚氨酯填充的 土料；和 壓實(shí)所述聚氨酯填充的土料，由此形成所述道路的一層， 其中在固化所述聚氨酯填充的土料后，所述道路的所述層實(shí)質(zhì)上不透水。
20. -種用于形成道路的取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)，所述取料機(jī)-穩(wěn)定機(jī)包含： 配置用于遞送至少一種聚氨酯前體的聚氨酯前體遞送單元； 配置用于粉碎原位土的土壤粉碎單元， 其中所述至少一種聚氨酯前體和所述粉碎的原位土的至少一定程度的混合是通過(guò)所 述土壤粉碎單元來(lái)執(zhí)行；和 用于壓實(shí)聚氨酯填充的土料和形成所述道路的未固化層的壓實(shí)單元。
【文檔編號(hào)】E01C21/00GK104302840SQ201380018573
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月3日
【發(fā)明者】肖恩·薩默斯·韋弗 申請(qǐng)人:肖恩·薩默斯·韋弗