一種橡膠水泥基粉的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橡膠水泥基粉，屬于建筑材料領(lǐng)域，旨在解決廢舊橡膠顆粒與水泥基相容性低粘接性差的問題，主要通過向廢舊橡膠顆粒嵌入惰性無機粉末制得，本發(fā)明中，無機惰性粉末材料與橡膠顆?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用需要以任意比例混合，通過物理方法讓無機惰性粉末材料嵌入橡膠粉，能夠顯著增加橡膠水泥基粉與水泥漿體粘合強度，同時增加橡膠水泥基粉密度，便于橡膠水泥基粉在混凝土中均勻分布。
【專利說明】
一種橡膠水泥基粉
[0001] 本申請是原申請"一種用于水泥基材料的廢舊橡膠粉處理方法"的分案申請，原申 請申請日：2014年2月14日，申請?zhí)枺?014100517361。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及建材領(lǐng)域，具體來講是一種橡膠水泥基粉。
【背景技術(shù)】
[0003] 近30年來，美國、加拿大、日本、韓國等發(fā)達(dá)國家已考慮將粉碎的廢舊輪胎橡膠顆 粒應(yīng)用于水泥基材料中，亞利桑那州大學(xué)的Zhu教授(現(xiàn)在是天津大學(xué)教授)通過研究發(fā)現(xiàn)， 拌合760cm3的水泥基材料至少可以利用5個廢舊輪胎所產(chǎn)生的橡膠顆粒，并于2006年8月在 天津市武清區(qū)武香路二百戶東口橋的修建過程中，世界上首次使用橡膠集料混凝土進行了 橋面鋪裝。在迄今7年的使用中，觀察未發(fā)現(xiàn)鋪裝層產(chǎn)生裂紋以及開裂現(xiàn)象。針對觀測結(jié)果， 分析應(yīng)用于橋面鋪裝的橡膠集料混凝土的工程性和經(jīng)濟性。結(jié)果表明：橋面鋪裝是橡膠集 料混凝土有很好適用性和優(yōu)勢的應(yīng)用之一，其耐久性得到初步驗證，值得進一步研究推廣， 因此橡膠水泥基材料可以在很大程度上緩解廢舊輪胎堆積所造成的環(huán)境污染，具有很大的 環(huán)保、社會效益。
[0004] 不少的研究表明，廢橡膠顆粒應(yīng)用于水泥基材料后，水泥基材料的彈性增加可以 改善它的抗沖擊、抗凍、抗裂、吸聲、保溫、隔熱等性能，同時還具有防滑、消聲、防鹽霧腐蝕， 防地基翻堿等性能，但是由于廢橡膠粉的憎水性，與水泥基材料的相容性差，易造成分層， 使其強度大幅下降，較大地限制了其應(yīng)用。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中通過表面改性如超聲波水洗、臭氧或三氧化硫活化、NaOH溶液清洗等 手段使橡膠粉表面結(jié)合上親水的極性基團，如羧基、磺酸基等，來制備相應(yīng)的橡膠水泥基 粉，公開號為CN101638465A的中國發(fā)明專利，公開了一種用于水泥基材料的橡膠顆粒表面 改性方法，具體技術(shù)方案是:先將丙烯酸配制成乙醇溶液，再將平均分子量為1000的聚乙二 醇加入所述的丙烯酸-乙醇溶液中，撒在橡膠顆粒表面，再將作為催化劑過硫酸鉀配制成水 溶液，撒在橡膠顆粒表面。在攪拌機中充分?jǐn)嚢钄?shù)分鐘，然后在8(rc~9(rc進行加熱反應(yīng)1小 時，得到橡膠水泥基粉。雖然該專利技術(shù)比較方便解決了廢橡膠顆粒表面改性，但是實際施 工中由于廢橡膠粉密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥漿密度，使得橡膠粉容易漂浮于混凝土表面，造成攪 拌分層，不利于施工，同時制備的橡膠水泥基粉與水泥基的粘接性仍然不夠，且成本過高， 不利用大面積推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，針對廢橡膠顆粒表面改性成本高又有化學(xué)材料的三廢排放和 水泥漿密度與廢橡膠粉密度差異大引起的施工不便等問題，提供一種更低成本的增強廢舊 橡膠顆粒與水泥基相容性粘接性的方法，本方法使橡膠水泥基粉與水泥基良好地膠結(jié)，同 時根據(jù)橡膠水泥基粉密度與不同密度的水泥漿匹配便于施工，使得橡膠水泥基粉基本按照 設(shè)計要求均勻分布于水泥混凝土中。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 本發(fā)明公開了一種橡膠水泥基粉，包括廢舊橡膠顆粒、惰性無機粉末，所述的在本發(fā)明 中，所述惰性無機粉末材料是指不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的無機材料的粉末，包括但不限于硅藻 土、粉煤灰、重晶石粉、鐵礦粉、石英砂粉、石灰石粉、滑石粉、磷礦粉、石棉礦粉、石墨粉、硅 粉等;其粒徑可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，在一個具體實例中，所述惰性無機粉末材料和廢 橡膠顆粒粒徑不小于10目，例如：10目、20目、30目、40目、50目和60目等。
[0008] 在本發(fā)明中，所述惰性無機粉末材料與廢橡膠顆?？梢园匆欢ū壤旌希谝粋€ 具體的實例中，惰性無機粉末材料與廢橡膠顆粒的重量比為3%_70% :97%_30%。兩者的比例 可以根據(jù)實際水泥漿配比的要求進行調(diào)整，當(dāng)水泥漿密度較高時，惰性無機粉末材料與廢 橡膠顆粒的混合物中廢橡膠顆粒的含量比較高，當(dāng)水泥漿密度較低時，惰性無機粉末材料 與廢橡膠顆粒的混合物中惰性無機粉末材料的含量比較高。在本發(fā)明中，惰性無機粉末材 料在混合物中所占重量比例可以是5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%或70%，廢橡膠顆粒在混 合物中所占重量比例可以是95%、90%、80%、70%、60%、50%、40%或30%。
[0009] 所述的惰性無機粉末為全部或者部分嵌入到廢舊橡膠顆粒中。
[0010] 進一步的，本發(fā)明公開的橡膠水泥基粉的制備步驟如下： 1 )、將惰性無機粉末材料與廢橡膠顆?；旌希?2)、用物理方法對步驟1的混合物進行處理，使得惰性無機粉末材料嵌入廢橡膠粉。
[0011] 其中步驟2所述的物理方法可以是包括但不限于機械力碾壓、螺旋擠壓、高速剪 切、氣流磨對撞、超聲波共混處理等方法。通過物理的方法，使得所述惰性無機粉末材料中 的一種或多種嵌入到廢橡膠粉中，這種嵌入可以是全部嵌入，也可以是部分嵌入。通過此方 法得到的橡膠粉混合物中有三種物質(zhì)形態(tài):a.無機惰性粉末材料未嵌入的橡膠粉，b.無機 惰性粉末材料嵌入橡膠粉形成復(fù)合體，c.無機惰性粉末材料單獨存在顆粒。
[0012] 通過步驟1和2的處理，得到的無機惰性粉末材料與橡膠粉鑲嵌的共混物稱為橡膠 水泥基粉，其與水泥有良好的膠結(jié)，從而大幅度提高橡膠水泥基粉與水泥漿體界面粘膠強 度，同時由于無機惰性粉末嵌入橡膠粉里，增大了橡膠水泥基粉的密度使得橡膠粉不容易 向上離析分層，根據(jù)調(diào)節(jié)橡膠顆粒與無機惰性粉末材料比例所得到的橡膠水泥基粉均勻分 散在水泥混凝土中。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于： 1、 無機惰性粉末材料與橡膠顆?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用需要以任意比例混合，根據(jù)水泥基的密 度制備相應(yīng)密度的橡膠水泥基粉，以達(dá)到橡膠水泥基粉與水泥基與均勻混合，避免分層； 2、 本發(fā)明公開的橡膠水泥基粉能夠顯著增加橡膠水泥基粉與水泥漿體粘合強度，同時 增加橡膠水泥基粉密度，便于橡膠水泥基粉在混凝土中均勻分布。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的無機惰性粉末材料與橡膠粉共嵌單體的顯微結(jié)構(gòu)； 圖2為本發(fā)明的橡膠水泥基粉的顯微結(jié)構(gòu)； 圖3為本發(fā)明的橡膠水泥基粉和普通橡膠粉親水性對比，圖中左樣杯中為橡膠水泥基 粉(60目），右樣杯中為普通橡膠粉(60目）； 圖4為本發(fā)明實施例1橡膠混凝土的抗折強度測試結(jié)果； 圖5為本發(fā)明實施例1橡膠混凝土的抗壓強度測試結(jié)果； 圖6為本發(fā)明實施例2的原漿水泥石(左)與3%橡膠水泥石(右)破壞形態(tài)對比圖； 圖7為本發(fā)明實施例2的空白樣水泥石(左)和6%橡膠水泥(右)的彈性模量對比圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0017] 具體實施例1:橡膠混凝土的制品 將18000g 40目廢橡膠粉(90%)與2000g 40目硅藻土（ 10%)通過攪拌器攪拌5分鐘，制備 成混合初料;混合初料通過碾擠機制成橡膠水泥基粉。按照J(rèn)GJ55 - 2000和JTG F30 - 2003 試驗方法制備橡膠混凝土模塊。（見表1) 表1混凝土各項材料用量
實施例1橡膠混凝土的抗折、抗壓強度測試結(jié)果見圖3和圖4。
[0018] 從對比的抗折、抗壓強度測試結(jié)果可以看到，在橡膠水泥基粉摻加比例為5%時，抗 折強度高于未加橡膠水泥基粉的水泥混凝土;在橡膠水泥基粉摻加比例為5%，10%和15%時， 抗壓強度高于未加橡膠水泥基粉的水泥混凝土。這說明橡膠微粒與水泥漿之間的粘結(jié)很 好，當(dāng)橡膠水泥構(gòu)成的混凝土受力時，橡膠微粒受力時的各向異性分解了力；當(dāng)橡膠水泥基 粉摻加比例較大時，柔性支撐點增多，強度降低。
[0019] 具體實施例2:彈性水泥漿石塊的制品 將40 kg 40目廢橡膠粉(80%)與10 kg 40目硅藻土 (20%)通過攪拌器攪拌5分鐘，制備 成混合初料;混合初料通過碾擠機制成橡膠水泥基粉。按照重量比4%、6%和8%在水泥漿中添 加橡膠水泥基粉，制得橡膠水泥石。
[0020] 表2橡膠水泥石體系力學(xué)性能
[0022] 通過水泥石機械性能分析可以發(fā)現(xiàn)，提高水泥石彈性的主要表現(xiàn)在泊松比的增 加、彈性模量的降低。通過對比不同加量的橡膠水泥基粉加量的水泥石彈性模量的動態(tài)測 試發(fā)現(xiàn)，常規(guī)水泥漿彈性模量僅為12.6GPa，而橡膠水泥基粉加量達(dá)到6%時，彈性模量提高 為17.3GPa，強度方面常規(guī)水泥漿強度為21MPa，而加量達(dá)到6%的橡膠粉混合物的水泥漿強 度提尚到31 MPa。
[0023] 具體實施例3泌頁1井現(xiàn)場應(yīng)用 基本情況介紹，井身結(jié)構(gòu)：
[0024] 設(shè)計總替量37.7 m3,實際替量38 m3。
[0025]固井質(zhì)量 固井質(zhì)量基本情況介紹:封固層位:2588-3707m，實測人工井底:3644m。
[0026] 結(jié)論： (1) 橡膠水泥基粉改性后效果明顯，能夠作為油井水泥外加劑，能夠改善水泥漿的彈 塑，但是對抗壓強度一定的降低，但是能夠明顯提高抗折強度； (2) 通過實驗表明，橡膠水泥基粉加量應(yīng)該控制在3%-6%之間，超過85°C建議使用數(shù)量 為3~5%左右為宜； (3) 橡膠水泥基粉-水泥漿體系具有較好的膨脹性，且防氣竄性能良好； (4) 泌頁1井現(xiàn)場應(yīng)用效果表明：橡膠水泥基粉能夠有效的保證一、二界面的封固質(zhì)量。
[0027] 綜合評定：良好的力學(xué)性能，彈性和韌性明顯改善;基本性能良好，滿足水平井固 井需求，優(yōu)良率:90%。
[0028] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種橡膠水泥基粉，其特征在于，包括廢舊橡膠顆粒、惰性無機粉末，所述的惰性無 機粉末為全部或者部分嵌入到廢舊橡膠顆粒中。2. 如權(quán)利要求1所述的橡膠水泥基粉，其特征在于，所述的廢舊橡膠顆粒的粒徑不小于 10目。3. 如權(quán)利要求1所述的橡膠水泥基粉，其特征在于，所述的惰性無機粉末粒徑不小于 10目。4. 如權(quán)利要求1所述的橡膠水泥基粉，其特征在于，惰性無機粉末材料選自硅藻土、粉 煤灰、重晶石粉、鐵礦粉、石英砂粉、石灰石粉、滑石粉、磷礦粉、石棉礦粉、石墨粉、硅粉中的 一種或幾種。5. 如權(quán)利要求1-4之一所述的橡膠水泥基粉，其特征在于，所述的制備步驟如下： 1 )、將惰性無機粉末材料與廢橡膠顆?；旌希? 2 )、用物理方法對步驟1的混合物進行處理，使得惰性無機粉末材料嵌入廢橡膠粉。6. 如權(quán)利要求5所述的橡膠水泥基粉，其特征在于，步驟2的物理方法選自機械力碾 壓、螺旋擠壓、高速剪切、氣流磨對撞、超聲波共混處理。
【文檔編號】C04B14/02GK106007437SQ201610374408
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年2月14日
【發(fā)明人】楊蟬聰, 詹忠
【申請人】四川金摩爾環(huán)保新材料有限責(zé)任公司