玻纖復材回收利用塑料路面
PlasticRoad(現 CirculinQ B.V.)概念的第一個示范項目涉及在荷蘭茲沃勒市安裝30米長的自行車/人行道,這有助于解決該市反復發生的洪水挑戰。隨后在荷蘭和墨西哥安裝了其他幾個示范自行車/人行道路段。
從英國倫敦的橋梁在創紀錄的歐洲熱浪中需要箔紙包裹,到孟加拉國和巴基斯坦的數百萬居民被洪水淹沒家園,再到多個地區的山體滑坡摧毀了道路并摧毀了整個村莊,最近的新聞充滿了極端天氣如何影響世界許多地區基礎設施的報道。為了應對氣候變化的破壞,各國政府和非政府組織越來越多地探索開發技術,以“加固”道路、橋梁和其他關鍵基礎設施免受破壞。
世界上許多地方的極端天氣使民用基礎設施不堪重負。嚴重的風暴和強降雨會給城市環境帶來問題, 因為大量的不透水表面——混凝土或瀝青道路和人行道,加上大量設計用來排水的建筑,而不是收集和滲透。當雨水無法吸收到其降落的表面時——就像在田野等自然區域一樣,森林和湖泊——它傾向于收集并 (通過重力)流向地勢較低的地區。暴雨期間水量和 行進速度的快速增加可能會迅速淹沒雨水下水道,導致災難性的洪水、污水排放和侵蝕。
前瞻性的城市規劃者正在轉向各種技術,通過創 造在當地收集和滲透水的機會,更好地處理城市和郊 區的嚴重雨水事件。這些技術包括透水混凝土,其特點是有孔,使雨水能夠進入底土;活動屋頂,種植了 多肉植物,可以吸收大量雨水并將其儲存在樹葉和莖中;雨水花園,意味著臨時收集并保持一到兩天的水,然后慢慢釋放到土壤中;以及屋頂安裝的蓄水池,用于收集和過濾當地用水。
CirculinQ(前身為 PlasticRoad)是另一種收集強降雨并將其緩慢釋放回當地土壤或雨水下水道的技術, 使最初的強沖洗水能夠通過,同時有助于避免淹沒當 地基礎設施。耐用的模塊化鋪砌系統采用卡扣式模 塊,包括由玻璃纖維增強的消費后回收(PCR-postconsumer recycled)玻纖聚丙烯復材(GR/PP)注塑成型的 三層夾層結構。該系統臨時儲存雨水徑流,并將多余 的雨水滲透到當地底土中,有助于降低洪水風險,同 時為城市環境中的當地含水層充電。
CirculinQ 系統被稱為 CCL-circular, climate-adaptive, lightweight(環形、氣候適應性、輕型),適用于人行道、 自行車道、停車位、人行道、平臺/公共廣場和學校操 場。幾個荷蘭示范項目和一個墨西哥項目已經證明了 該系統在不同環境和土壤條件下的好處。目前正在部署商業技術。
迭代設計
2013 年,荷蘭最大的道路建設者 KWS Infra B.V. (Vianen)開發了當時被稱為 PlasticRoad 的最初概念。為了驗證這一概念,2014 年,KWS(隸屬于荷蘭 阿默斯福特的歐洲主要建筑服務企業 Koninklijke VolkerWessels B.V.)與潛在客戶進行了一項可行性研 究,得出了一份希望納入不斷發展的概念的功能清 單。2015 年,這一概念在公眾和國際媒體的廣泛報道 下推出。Wavin B.V.(荷蘭茲沃勒)是一家主要用于排 水和供水的塑料管制造商,該公司尋求并找到了發展 合作伙伴,并開始完善這些概念。
2016年,該團隊轉向工程和原型設計。早期的原 型安裝在荷蘭烏得勒支的KWS現場,隨后進行了廣泛 的現場測試和現場監測,后者由視覺傳感平臺/智能傳 感器供應商Zensors股份有限公司(美國加利福尼亞州 舊金山)合作提供動力。此外,道達爾公司(法國 Courbevoie)作為該項目的 PCR 塑料供應商加入。
同時,該團隊探索了哪些聚合物最適合模塊化鋪 路單元。到 2018 年,荷蘭茲沃勒和吉托恩安裝了 30 米長的自行車/人行道,開始了鋪設系統的首次試驗。 在此期間,該團隊還探索了多個卡扣式連接器設計, 以實現模塊化鋪砌系統各部分和各部分之間部件的快速連接/斷開,以及雨水溢洪道系統的選項。這導致了 鋪路裝置設計和安裝的進一步優化。
PlasticRoad試驗路段的強化監測是2019年的重點。對傳感器數據進行了收集和分析,獲得的見解導 致了額外的設計修改。該團隊還探討了該系統是否可 以用于停車場。到2020 年,VolkerWessels和Wavin的50/50合資企業 PlasticRoad B.V.成立,系統組件的模具 工具投入使用,哈登堡生產設施和維亞寧辦公室開始擴建。隨著系統接近商業化,進行了額外的設計更 改。2022年,該公司為荷蘭市場的工業規模制造做好 了準備。2023年,PlasticRoad成為CirculinQ。
設計成果
該系統由消費后來源的玻纖聚丙烯復材(GR/PP)模制而成,將有用材料從垃圾填埋場轉移出去,并可在使用壽命結束時再次回收。
底座上的高凸臺通過模制穿孔過濾雨水,連接到甲板的下側,并提供具有優異剛度和強度的開放式箱體。 CCL裝置過濾和儲存雨水,將其緩慢釋放到底土,以幫助防止洪水和土壤沉降。
CirculinQ 模塊化鋪砌系統適用于重新開發或新建,具有三層結構:下部結構將水保持并滲入土壤,同時允許電纜和其他服務穿過;蜂窩PP/玻璃纖維甲板卡扣適合模制到下部結構中的高凸臺(增加剛度/強度),一些型號的艙口便于清潔(頂部);耐磨表面,甲板頂部的一層薄薄的骨料,增加了抓地力。
三層結構
按照設計,模塊化鋪砌段長2455 毫米×高405毫米/厚,有多種寬度:1210、1810、2410、3010和3610毫米。模塊質量<43 公斤/平方米,但它可以承受5噸的軸載荷,并提供 300/286 升/平方米的總/凈雨水緩沖容量。
單元可以通過沿所有四邊的卡扣配合進行連接; 橡膠花鍵/墊圈密封連接模塊之間的間隙。單獨的部件 或完整的模塊可以在任何時候斷開和更換。
模塊采用底座、甲板和耐磨表面三層結構。所有 產品均由回收玻纖聚丙烯復材(GR/PP)注塑成型, 預期使用壽命為 30 年。復雜的下部結構坐落在路基 上。它在雨水滲入或排入雨水下水道之前臨時儲存雨水。(有些型號還通過地板和側壁表面的一系列粗孔和 中孔過濾水。)B 側的高凸臺增加了剛度/強度,并將 下部結構卡扣在甲板下側。
甲板是一種蜂窩 PP/玻璃纖維結構,與下部結構的凸臺相連,形成了一個開口側的剛性箱形結構。耐磨表面是施加在甲板頂部的一層薄骨料層,即使在潮濕天氣下也能為輪胎和鞋子提供抓地力(安全防滑性 (SRT- safety skid resistance )值>60)。選項包括荷蘭碎 石、紅色碎石、金剛砂或煅燒鋁土礦(結合值=2.4 牛 頓/平方毫米),顏色為紅色、深灰色或淺灰色,帶或不帶線/車道標記。
磨損表面可保護底層組件免受風化,防止微塑料釋放。每個模塊的中心/頂部和邊緣之間有一個1-2-度的斜坡,這會導致雨水流到側面,落入排水溝,并在 之前流入下部結構的蓄水區。之后,水會慢慢滲入當地土壤或排入雨水下水道。
每個模塊的頂部和側面之間的輕微坡度會導致雨水流到側面,然后落入排水溝。水最初進入粗濾器(沿左右兩側的淺灰色部分),被迫穿過地板和凸起側壁的穿孔,捕獲樹葉和較大的碎屑。接下來,水進入模塊的中心(深藍色),再次被迫穿過地板和凸臺側壁上的較小(中等)穿孔。水收集在下部結構的底部,通過下部結構的穿孔底部,然后通過位于砂床上的土工布,慢慢滲入土壤。
CirculinQ系統最初提供了三種變體。優質 CCL300 型號具有集成的雨水過濾和排水功能,使地方當局能夠消除通過雨水溝與專用雨水溝的連接。這些可清 潔的裝置收集和過濾徑流,凈化其中的污垢和植物材料,然后將水滲透到當地的底土中,為當地的含水層補給。除了通過下部結構中的孔進行粗過濾和中等過濾外,CCL-300裝置還具有柔性聚丙烯管的精細過濾器,該過濾器用回收的聚丙烯非織造布包裹,并具有智能傳感器,可在需要更換過濾器時發出警報。CCL300單元的年度維護包括使用街道清潔器來清除模塊側 面的粗碎屑。每隔三到五年,排水溝就需要用壓力清洗機沖洗一次。每五到十年更換一次超細柔性過濾器。為過濾器中的智能傳感器供電的電池每五年更換一次。
不可清潔的 CCL-200 型號還通過底座上的孔進行 粗過濾,但它不提供精細過濾。該型號通過傳統管道直接連接到當地的雨水下水道。在風暴期間,單位會 臨時收集多余的水,并將其滲透到當地土壤中。如果 在水滲入之前超過了系統的儲存能力,多余的徑流會 被分流到雨水下水道,并有足夠的延遲,以幫助超載 的系統處理涌入的水。 第三種選擇,CL-100,是一種重量輕、不具備蓄 水能力的鋪路選擇。從本質上講,該模型的特點是其 他系統的頂部/防滑甲板為彎曲/圓形結構,而不是矩形。
循環使用
CirculinQ 在結構(PCR 塑料)和功能(雨水過濾 和滲透)方面已經是綠色的,但它希望該系統最終實現零浪費和完全循環,將損壞的部件或整個單元移除,并回收/升級為用于新安裝的單元。
據報道,與混凝土或瀝青相比,該系統已經提供了更長的使用壽命、更低的擁有成本和減少的溫室氣體排放。它還減 少了塑料垃圾,并在大雨期間更好地管理雨水徑流CirculinQ 董事總經理Jeroen Oudshoorn回憶道: “雖然重新設計基礎設施解決方案令人生畏,但也令人興奮。 ” 。 “我們問自己, ‘如果我們能把一次性塑料回收成實用、有價值、可持續、易于安裝的東西,讓城市變得更宜居、更可愛,同時利用現有資源 (塑料垃圾),會怎么樣導致這么多問題?”我們精心設計了我們的CCL系列產品,使其成為目前可用的最圓形的鋪路解決方案。
它們解決了與塑料垃圾、城市 水管理和土壤沉降有關的復雜的現代挑戰。你可以用 它們來建造自行車道、人行道、停車場和廣場。它們是應對洪水、侵蝕和軟土沉降的綜合解決方案,而且可以減少72%的有害排放,是焚燒、傾倒或出口塑料垃圾的可持續替代方案。
當配備傳感器時,它們可以 提供交通信息,并在需要維護時發出警報。它們是一 條道路加上一個臨時儲水和排水系統——所有這些都 被整合成一個可持續的、防氣候的結構,完美地解決了當今一些最嚴重的城市基礎設施挑戰。 ”
與傳統的鋪路相比,CirculinQ 的系統會檢查所有的箱子。它使用旨在再次回收的 PCR 塑料;在功能上,它有助于基礎設施適應氣候變化;它提供了更低的擁有成本和更長的使用壽命;將單元運輸到安裝速度快 70%的建筑工地所需的能源減少了 80%;并且需要較少的重型機械。
CirculinQ研發經理兼Wavin Group發現經理T&I Marcel Jager 補充道: “由于CCL組件的使用壽命長且 采用模塊化形式,其擁有成本比傳統技術低得 多。 ” “這些重量輕的預制構件維護成本低。它們 的重量為 40 公斤/平方米,是世界上最輕的鋪路結 構。將它們運輸到建筑工地所需的能源減少了 80%, 減少了一項工作的總運輸次數,并且安裝的重型機械 也減少了連接器、安裝和更換就像使用樂高積木一樣簡單,因此安裝速度高達70%,大大減少了麻煩的延遲。在整個使用壽命內,它們可以反復拆卸進行維護 或修理,然后重新安裝。由于它們是用回收材料生產 的,生產它們所用的原材料減少了75%。 ”
他補充說,模塊可以直接放置在最小的沙床上, 不需要底基層,大大減少了土方工程、成本和施工延 誤。由于底土仍然可以進入,所以在鋪路表面下鋪設 電纜或管道很簡單。這些裝置非常適合在軟土地區使 用,一旦安裝,可以最大限度地減少進一步的沉降和干旱。Jager 補充道: “CCL的整體蓄水量高達300升/ 平方米,即使是高達100毫米/小時的極端降雨,也可 以減少有害影響,甚至在地下水位高達40厘米的地 區,就像我們在荷蘭一樣。 ” 。 商業推廣于2022年開始。與此同時,該公司繼續完善 和改進這項技術,并最終希望將其應用范圍擴大到城市高速公路。
注:原文見,《 CirculinQ: Glass fiber, recycled plastic turn paving into climate solutions 》 2023.8.30
楊超凡 2923.8.31










































