一种橡胶颗粒的改性方法及一种改性橡胶混凝土

摘要

本发明属于建筑材料技术领域，具体公开了一种橡胶颗粒的改性方法及一种改性橡胶混凝土。橡胶颗粒的改性方法：先用质量浓度18%-23%的NaOH溶液浸泡橡胶颗粒，然后用水清洗橡胶颗粒1-3遍，再用占橡胶颗粒质量分数1%-1.3%的KH570经乙醇稀释后充分湿润橡胶颗粒，晾干后密封保存橡胶颗粒备用。经上述方法改性过的橡胶颗粒按5%-15%等体积取代部分砂，获得橡胶混凝土。与不经过任何处理的基准橡胶混凝土相比，经过本发明方法处理的橡胶混凝土可有效提高橡胶混凝土的抗压强度和劈拉强度，并对混凝土拌和物的工作性能没有不良影响。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种橡胶颗粒的改性方法及一种改性橡胶混凝土。 

背景技术

近年来，废旧轮胎的产生量随着中国汽车工业的高速发展、汽车的拥有量突飞猛增而大量增加。废旧轮胎具有很强的抗热性、抗机械性，并很难降解，几十年都不会自然消失，被人们称为“黑色污染”， 给环境造成了较大威胁。废旧轮胎是一种再生资源，回收再利用既节约资源又能减少污染，还可创造可观的经济效益。 

橡胶混凝土的出现既可回收利用废旧轮胎橡胶，又可为建筑工程提供一种新型材料。橡胶混凝土的研究始于20世纪80年代末期，国外在橡胶混凝土的力学性能、耐久性能及橡胶混凝土结构性能等方面做了大量研究，而国内的研究起步较晚，成果较少，研究主要集中在材料性能试验方面。大量试验研究表明，与普通混凝土相比，橡胶混凝土具有韧性高、抗震能力强、抗裂抗渗及耐久性能好等优点；与沥青混凝土相比，它又具有刚度相对较大、耐水性好、疲劳寿命长等特点。橡胶混凝土是一种前景较好的新型建筑材料。 

橡胶混凝土的缺点是强度较普通混凝土大幅下降，这很大程度地限制了橡胶混凝土的实际应用。研究表明橡胶混凝土强度大幅下降的主要原因是：橡胶颗粒是有机材料，与无机材料水泥石间的粘结强度远小于骨料与水泥石间的粘结强度，导致混凝土的强度降低。为改善橡胶颗粒与水泥石的粘结性能通常采用以下几种做法：（1）用水浸泡橡胶颗粒，如1993年，Eldin和Senonic用水浸泡橡胶颗粒，结果发现混凝土抗压强度比未处理前提高了16%；（2）无机改性，如2000年，Segre和Joekes等人用NaOH溶液对橡胶粉浸泡处理，提高了橡胶混凝土的强度；（3）有机改性，如，2010年，李悦等人采用硅烷改性的苯丙聚合物乳液X、苯丙聚合物乳液Y、硅烷耦联剂KH-550对橡胶混凝土进行了改性，发现橡胶集料界面改性可以显著提高橡胶集料混凝土的抗弯冲击性能，其中以硅烷改性苯丙乳液的效果最佳。上述方法虽然都不同程度地提高了橡胶混凝土强度，但存在不足之处：水洗处理橡胶颗粒效果不明显；NaOH溶液改性效果与浓度有关，最优浓度没有界定；硅烷溶液的最优掺加量存在问题，容易造成材料浪费或成本增加，改性效果有限；硅烷改性聚合物乳液工艺均较复杂，成本较高。因此，一种同时具有较高性价比和优异性能的橡胶颗粒的改性方法对于提高橡胶混凝土强度、推广橡胶混凝土的应用具有实际意义和价值。 

发明内容

针对现有处理橡胶颗粒方法的不足，本发明旨在研发一种橡胶颗粒的改性方法及一种橡胶混凝土，经过该方法处理过的橡胶颗粒掺加到普通混凝土中后，改性橡胶混凝土的强度与基准普通混凝土强度相比，降低幅度减小，与基准橡胶混凝土相比，强度明显提高。本发明可有力推动橡胶混凝土的大规模应用，而橡胶混凝土的大规模应用可有效降低废旧橡胶对环境造成的污染，变废为宝，有利于建设低碳环保经济社会。同时橡胶混凝土耐久性的提高，节约了维护修复成本，直接经济效益也非常显著。 

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下： 

一种橡胶颗粒的改性方法：先用质量浓度18%-23%的NaOH溶液浸泡橡胶颗粒，然后用水清洗橡胶颗粒1-3遍，再用占橡胶颗粒质量分数1%-1.3%的KH570经乙醇稀释后充分湿润橡胶颗粒（乙醇的用量以能充分湿润橡胶颗粒为准），晾干后密封保存橡胶颗粒备用。

进一步优先，作为方法一：先用质量浓度18%的NaOH溶液浸泡橡胶颗粒24h，然后用水清洗橡胶颗粒1-3遍，再用占橡胶颗粒质量分数1%的KH570经乙醇稀释后充分湿润橡胶颗粒，晾干后密封保存橡胶颗粒备用。 

进一步优先，作为方法二：先用质量浓度23%的NaOH溶液浸泡橡胶颗粒24h，然后用水清洗橡胶颗粒1-3遍，再用占橡胶颗粒质量分数1.3%的KH570经乙醇稀释后充分湿润橡胶颗粒，晾干后密封保存橡胶颗粒备用。 

一种改性橡胶混凝土，包含水泥、水、砂和石子，其特别之处在于：橡胶颗粒按5%-15%等体积取代部分砂，并且所述橡胶颗粒经下述方法改性：先用质量浓度18%-23%的NaOH溶液浸泡橡胶颗粒，然后用水清洗橡胶颗粒1-3遍，再用占橡胶颗粒质量分数1%-1.3%的KH570经乙醇稀释后充分湿润橡胶颗粒，晾干后密封保存橡胶颗粒备用。 

进一步，所述橡胶颗粒也经上述方法一或方法二处理。 

进一步，重量配合比为水泥:水:砂:石子:橡胶颗粒=340:210:594:1190:29.5。 

较好地，水泥选用复合硅酸盐水泥P·C42.5；砂为河砂，细度模数2.65，最大粒径5mm，连续级配，表观密度2500kg/m³；石子为石灰岩碎石，二级配，即5-20mm、20-40mm两种石子，表观密度2732 kg/m³；橡胶颗粒粒径1-3mm，表观密度1119kg/ m³。 

与不经过任何处理的基准橡胶混凝土相比，经过本发明方法处理的橡胶混凝土可有效提高橡胶混凝土的抗压强度和劈拉强度，并对混凝土拌和物的工作性能没有不良影响。与现有橡胶颗粒改性技术相比，本发明的特点是改性效果较好，与同等效果的产品相比，该成本较低，且橡胶颗粒处理工艺简便，清洁环保。 

具体实施方式

术语解释：1、橡胶混凝土：把橡胶颗粒（或粉或其它形状）作为一种掺合料等体积部分取代砂添加到水泥混凝土中制成的一种新型混凝土；2、基准普通混凝土：不掺加橡胶颗粒的普通混凝土；3、基准橡胶混凝土：橡胶颗粒不经过任何处理的橡胶混凝土；4、改性橡胶混凝土：橡胶颗粒经过某种方法的改性过的橡胶混凝土。 

材料规格：水泥选用复合硅酸盐水泥P·C42.5，指标合格；砂为河砂，细度模数2.65，最大粒径5mm，连续级配，表观密度2500kg/m³；石子为石灰岩碎石，二级配，即5-20mm、20-40mm两种石子，表观密度2732 kg/m³，级配合格；橡胶颗粒粒径1-3mm，表观密度1119kg/ m³。 

  

橡胶颗粒的改性方法实施例

实施例1

一种橡胶颗粒的改性方法：配制质量浓度18%的NaOH水溶液；KH570（硅烷偶联剂，液态）取橡胶颗粒质量的1%，用乙醇稀释，得到KH570溶液；先用NaOH水溶液浸泡橡胶颗粒24h，然后用水清洗橡胶颗粒1遍，再用KH570溶液充分湿润橡胶颗粒，晾干后封存备用；其中，乙醇的用量以KH570溶液能充分湿润橡胶颗粒为准。

  

实施例2

一种橡胶颗粒的改性方法：配制质量浓度23%的NaOH水溶液；KH570（硅烷偶联剂，液态）取橡胶颗粒质量的1.3%，用乙醇稀释，得到KH570溶液；先用NaOH水溶液浸泡橡胶颗粒24h，然后用水清洗橡胶颗粒3遍，再用KH570溶液充分湿润橡胶颗粒，晾干后封存备用；其中，乙醇的用量以KH570溶液能充分湿润橡胶颗粒为准。

改性橡胶混凝土实施例

实施例3

改性橡胶混凝土：橡胶颗粒按10%等体积取代部分砂，重量配合比为水泥:水:砂:石子:橡胶颗粒=340:210:594:1190:29.5，并且所述橡胶颗粒按实施例1方法改性。

拌和工艺： 

1）按照配合比称取石子、水泥、砂、橡胶颗粒和水；

2）先把石子加入拌合锅内，再把橡胶颗粒拌入水泥中一起加入拌合锅中，之后加入砂，启动拌合锅搅拌10s，最后加入水拌合2min30s。

  

实施例4

与实施例3的不同之处在于：所述橡胶颗粒按实施例2方法改性。

  

对照例1

基准普通混凝土：重量配合比为：水泥:水:砂:石子=340:210:660:1190。

拌和工艺： 

1）按照配合比称取石子、水泥、砂和水；

2）先把石子加入拌合锅内，再把水泥加入拌合锅中，之后加入砂，启动拌合锅搅拌10s，最后加入水拌合2min30s。

  

对照例2

基准橡胶混凝土：橡胶颗粒按10%等体积取代部分砂，重量配合比为水泥:水:砂:石子:橡胶颗粒=340:210:594:1190:29.5，并且所述橡胶颗粒未经任何处理。

拌和工艺： 

1）按照配合比称取石子、水泥、砂、橡胶颗粒和水；

2）先把石子加入拌合锅内，再把橡胶颗粒拌入水泥中一起加入拌合锅中，之后加入砂，启动拌合锅搅拌10s，最后加入水拌合2min30s。

  

对照例3

改性橡胶混凝土：橡胶颗粒按10%等体积取代部分砂，重量配合比为水泥:水:砂:石子:橡胶颗粒=340:210:594:1190:29.5，并且所述橡胶颗粒经质量浓度20%的NaOH溶液浸泡24h后用水清洗1遍。

拌和工艺： 

1）按照配合比称取石子、水泥、砂、橡胶颗粒和水；

2）先把石子加入拌合锅内，再把橡胶颗粒拌入水泥中一起加入拌合锅中，之后加入砂，启动拌合锅搅拌10s，最后加入水拌合2min30s。

  

对照例4

改性橡胶混凝土：橡胶颗粒按10%等体积取代部分砂，重量配合比为水泥:水:砂:石子:橡胶颗粒=340:210:594:1190:29.5，并且所述橡胶颗粒经占橡胶颗粒质量分数1%的KH570加乙醇稀释后充分湿润。

拌和工艺： 

1）按照配合比称取石子、水泥、砂、橡胶颗粒和水；

2）先把石子加入拌合锅内，再把橡胶颗粒拌入水泥中一起加入拌合锅中，之后加入砂，启动拌合锅搅拌10s，最后加入水拌合2min30s。

实施例3改性橡胶混凝土、实施例4改性橡胶混凝土和对照例1基准普通混凝土、对照例2基准橡胶混凝土、对照例3改性橡胶混凝土、对照例4改性橡胶混凝土的性能对比结果见下表，可知：经过本发明方法处理过的橡胶颗粒掺加到普通混凝土中后，改性橡胶混凝土的强度与基准普通混凝土强度相比，降低幅度减小，与基准橡胶混凝土相比，强度明显提高，与单独NaOH或KH570改性橡胶混凝土相比，强度增幅显著。