高性能路用橡胶混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水泥基建筑材料技术领域，尤其涉及一种高性能路用橡胶混凝土及其制备方法。本方案中的高性能路用橡胶混凝土，组成原料为水泥、粉煤灰、河砂、橡胶集料、改性橡胶粉、钢渣粗集料、减水剂、增强助剂和水。改性橡胶粉制备工艺为：轮胎破碎得橡胶粉，将橡胶粉与水玻璃溶液混匀后加入调粘共聚物溶液后干燥。调粘共聚物由异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、N,N

【技术实现步骤摘要】
高性能路用橡胶混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于水泥基建筑材料
，尤其涉及一种高性能路用橡胶混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国家基础设施投资建设力度不断增加和国民对高效通勤需求不断扩大，市政道路和高速公路建设迅速，水泥混凝土由于强度高、原料廉价、刚度大，被作为我国道路、桥梁最主要的结构。
[0003]水泥混凝土的主要原料为水泥、掺合料组成的胶凝材料，砂石组成粗细骨料，以及减水剂、膨胀剂等功能助剂，水泥混凝土作为路面结构的主要强度来源来自于水泥的水化，水泥的主要活性矿物成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙，该活性组分与水发生水化反应，生成具有一定胶凝强度的水泥石胶凝体，将砂石骨料进行粘合，从而形成路面结构，但是，传统的水泥混凝土路面由于刚度大、变形性能小，非常容易导致路面裂缝产生，并且，水泥混凝土路面在服役过程中不耐磨，长久使用容易发生表面磨损，混凝土作为微观多孔材料，雨水等十分容易渗入路面结构内部，对于冬季气温低于0摄氏度的我国北方地区，混凝土经受多次冻融循环容易发生破坏，甚至断板。例如，目前用于路面材料的多为普通水泥混凝土，即素混凝土，每立方水泥混凝土各成分的重量：水泥：P
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O42.5：375Kg~429Kg；中砂： 720Kg~847Kg；石子：1066Kg~1080Kg。该材料存在三方面缺点：
①
在重载交通作用下，此种材料制成的路面板易发生断裂，即断板现象，影响道路行驶安全。
②
受混凝土自身性质影响，该材料受冻融环境、雨水浸泡侵蚀等影响，耐久性能大大下降。
③
受车辆碾压磨损，路面易出现多处表面破损且发生频率高，使维护成本增加。
[0004]随着城市化的不断发展，我国逐渐成为汽车消费大国，汽车废旧轮胎产量逐年增加，如何将废旧轮胎进行回收利用成为一个技术难题，近年来，将废旧橡胶轮胎进行破碎后用于公路路面铺装成为行业热点，目前形成的主要应用方式是将橡胶进行破碎后作为沥青改性剂或骨料应用于沥青混合料中，也有诸多研究人员和施工人员将橡胶颗粒直接或进行改性后作为骨料用于水泥混凝土道路的铺设。李宁以嵌锁密实水泥混凝土为基础，掺加粒径为0.42mm的废旧轮胎橡胶，使其不仅具有橡胶粉混凝土的优点，同时能够解决橡胶粉水泥混凝土强度不足问题，并通过橡胶粉表面处理使嵌锁密实水泥混凝土与橡胶粉水泥混凝土能够有效结合，采用橡胶粉等体积置换部分砂，分析橡胶粉掺量以及橡胶粉种类对水泥混凝土的抗压强度和抗弯拉强度的作用，试验结果表明:橡胶粉掺量和种类对混凝土的强度有显著的影响，总体是随着橡胶粉掺量的增加强度降低；专利文献CN107188488A公开了以水泥、橡胶粉、河砂、碎石、水、减水剂、钛酸酯偶联剂、橡胶胶乳、疏水改性纤维素、木质素、粒化高炉矿渣粉等原料制备的混凝土，具有抗折强度、抗冲击性、底板抗冲磨性、耐磨性、温缩性、干缩性、抗冻性、极限应变能力、降噪性、容重、抗腐蚀性等性能优于普通水泥混凝土路面；且后期养护费用低于普通水泥混凝土路面等特点，CN108033740A公开了一种高抗压强度橡胶集料混凝土，包括混凝土基料、橡胶集料、钢纤维、减水剂，混凝土基料包括纳
米二氧化硅；其中，混凝土基料包括胶凝材料、石子和砂子，其质量比为0.9～1.1:0.6～0.9:1.4～1.8；胶凝材料包括水泥和纳米二氧化硅，流动性、保水性能良好，节约水泥熟料，制备过程简单、环保，易于施工；CN107602145A公开了一种高韧混凝土，原料包括石子、高分子纤维、水性丙烯酸、弹性橡胶颗粒、水泥、沙子、粉煤灰、稀释剂、明胶，由于高分子纤维不会产生自组装效应，所以高分子纤维是呈现网状的，避免车辆在行驶过程中，将其中的沙石骨料等向外带出。然而，现有技术橡胶混凝土仍然存在承压能力低、抗变形性差、成本高、工艺复杂、耐久性差，环保不足，橡胶易上浮等缺陷。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高性能路用橡胶混凝土及其制备方法，通过调整混凝土原料组成，制备一种具有承压能力强、高韧性、高抗变形性以及高耐久性的匀质高性能路用橡胶混凝土材料。
[0006]具体的，本专利技术高性能路用橡胶混凝土，组成原料为水泥、粉煤灰、河砂、橡胶集料、改性橡胶粉、钢渣粗集料、减水剂、增强助剂和水，其中水泥、粉煤灰为胶凝材料，水胶比为水与胶凝材料的质量比。本专利技术研究表明，采用水泥和粉煤灰双组合形成的水泥浆与改性橡胶粉更具相容性，改性橡胶粉的充分分散降低了水泥浆的密度，提高了自身粘度，从而避免橡胶集料的上浮，由此，橡胶集料可进行直接添加，无需再经改性处理。
[0007]优选的，本专利技术高性能路用橡胶混凝土，由如下原料组成：水泥340-500份，粉煤灰34-40份，河砂600-730份，橡胶集料40-80份，改性橡胶粉40-80份，钢渣粗骨料900-1400份，减水剂6-15份，增强助剂3-6份，水胶比为0.28-0.32。
[0008]优选的，所述河砂为中砂。
[0009]优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率≥25%。
[0010]优选的，所述橡胶集料由废旧轮胎粉碎而成，粒径为2-4mm。
[0011]优选的，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，更优选的，水泥选自PO42.5普通硅酸盐水泥或PO42.5R普通硅酸盐水泥。
[0012]优选的，所述改性橡胶粉制备工艺为：将废旧轮胎破碎细磨至136-258μm得橡胶粉，将橡胶粉与水玻璃溶液混合均匀，再加入调粘共聚物溶液充分混合，干燥得改性橡胶粉，橡胶粉、水玻璃溶液与调粘共聚物重量比为：1:2-2.5：0.8；所述调粘共聚物由异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、磷酸氢二(甲基丙烯酰氧乙基)酯按摩尔比1:3.6：0.06:0.02聚合而成；水玻璃主要成分为硅酸钠，通过其在橡胶粉表面的附着，提高了橡胶粉四周添加粉煤灰的水泥浆的悬浮性，使橡胶粉在水泥浆中充分分散悬浮，调粘共聚物具有主链-支链结构，支链结构含有酰胺、磷酸等官能团，可与水玻璃协同提高橡胶粉在水泥浆中的分散性，本专利技术在橡胶再利用时采用橡胶集料和改性橡胶粉的双掺形式，本专利技术研究表明，采用双掺形式可提高废弃轮胎的利用效率，与单掺橡胶集料替代细骨料或单掺橡胶粉替代粉料相比，双掺形式更有利于抑制橡胶在水泥浆中的上浮问题，并且，双掺过程仅需对橡胶粉进行水玻璃和调粘共聚物简单处理，无需对橡胶颗粒进行改性，简化了工艺流程，提高了混匀效果。
[0013]优选的，所述增强助剂为氟硅酸盐、醇胺、磷酸二氢铝、十八烷基二甲基苄基氯化铵、聚丙烯酸钠混合物，氟硅酸盐、醇胺、磷酸二氢铝、十八烷基二甲基苄基氯化铵、聚丙烯
酸钠质量比例为2:1：0.5:0.3:0.1。现有技术中利用废弃橡胶进行混凝土制作时常出现混凝土拌合与施工过程橡胶颗粒上浮现象，部分技术人员对橡胶颗粒进行再利用时对其进行复杂的表面改性，成本高，环保性能不足，本专利技术经过大量实验，研制由氟硅酸盐、醇胺、磷酸二氢铝、十八烷基二甲基苄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能路用橡胶混凝土，其特征在于，由如下原料组成：水泥340-500份，粉煤灰34-40份，河砂600-730份，橡胶集料40-80份，改性橡胶粉40-80份，钢渣粗骨料900-1400份，减水剂6-15份，增强助剂3-6份，水胶比为0.28-0.32；所述改性橡胶粉制备工艺为：将废旧轮胎破碎细磨至136-258μm得橡胶粉，将橡胶粉与水玻璃溶液混合均匀，再加入调粘共聚物溶液充分混合，干燥得改性橡胶粉，橡胶粉、水玻璃溶液与调粘共聚物重量比为：1:2-2.5：0.8；所述调粘共聚物由异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、磷酸氢二(甲基丙烯酰氧乙基)酯按摩尔比1:3.6：0.06:0.02聚合而成；所述增强助剂为氟硅酸盐、醇胺、磷酸二氢铝、十八烷基二甲基苄基氯化铵、聚丙烯酸钠混合物，氟硅酸盐、醇胺、磷酸二氢铝、十八烷基二甲基苄基氯化铵、聚丙烯酸钠质量比例为2:1：0.5:0.3:0.1。2.根据权利要求1所述的高性能路用橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕嘉，高政，叶锦华，叶春琳，马瑞，赵利东，孙景凤，薛刚，杨圣春，
申请(专利权)人：北京都市绿源环保科技有限公司内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：