[發明專利]一種改善橡膠混凝土中橡膠－水泥石基體的界面處理劑

無效

• 申請號: 200710177053.0
• 申請日: 2007-11-09
• 公開（公告）號: CN101182157A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 李悅;王敏;金彩云;吳玉生;韓兆興
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C04B24/28
• 分類號: C04B24/28
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域。該種界面處理劑能夠顯著改善橡膠集料混凝土中橡膠顆粒和水泥石基體之間的界面粘結強度，進而提高混凝土的強度和耐久性，同時不影響混凝土的工作度。

背景技術

混凝土材料是目前人類應用最為廣泛的建筑材料，但是混凝土本身固有的高脆性、易開裂等缺點，嚴重影響了混凝土結構的耐久性。目前常用的降低混凝土的脆性的方法包括纖維增強、聚合物改性等，但是二者的應用會顯著提高混凝土的價格，而且纖維和聚合物本身也是通過消耗大量資源而生產的。廢舊橡膠是固體工業廢棄物的一種，隨著橡膠工業及汽車工業的發展，大量的廢舊輪胎、橡膠制品及其邊角廢料不斷增多。例如，美國每年產生2.7億個橡膠輪胎，迄今為止，已經3億多個橡膠輪胎未做任何處理。在我國，隨著汽車工業的飛速發展，廢舊輪胎的產生量逐年增加，2005年我國廢舊輪胎的產生量已經接近1億條，據不完全統計，其中約有20％左右的輪胎沒有得到回收利用。這些輪胎不僅對環境造成了巨大的威脅，而且是一種嚴重的資源浪費。因此對廢舊輪胎的處理問題已經成為嚴重的社會問題，世界各國一直致力于尋求創新性的解決方法。

將廢舊輪胎破碎成橡膠顆粒摻加在混凝土中，從而改善混凝土的脆性是20世紀90年代以來國外研發的一種創新性方法。制備出的橡膠集料混凝土具有許多獨特的優點：混凝土的脆性顯著降低，當橡膠粉摻量達到一定程度后，水泥混凝土表現出彈性，形成“彈性混凝土”。該種混凝土還具有抗沖擊、減震抗震、輕質保溫、降噪隔音、透氣透水等功能，是一種優良的建筑功能材料。但是研究表明，隨著橡膠粉摻量的增加，混凝土抗壓強度會顯著降低，因此過低的橡膠混凝土強度會大大限制橡膠混凝土的應用范圍和領域。

混凝土中集料和水泥基體的界面黏結強度對混凝土的整體強度等性能具有顯著的影響，目前提高橡膠混凝土強度的重要方法之一就是通過橡膠粉顆粒表面的預處理來改善橡膠混凝土的性能。目前已有的預處理方法包括清水沖洗、Na(OH)溶液腐蝕和四氯化碳溶液清洗處理等，上述方法雖然在一定程度上能夠提高混凝土的強度，但對強度的提高效果都有限，且都存在著各種問題。例如，清水清洗過的橡膠混凝土強度提高不明顯；Na(OH)溶液具有強烈的腐蝕性，對人體有害且會造成混凝土的破壞性堿骨料反應；四氯化碳溶液也具有毒性和強烈的揮發性，且價格很高。因此，尋求一種價格適中且性能優異的界面處理劑對于改善橡膠混凝土的性能具有重要的意義和實用價值。

發明內容

針對已有的橡膠集料—水泥石基體界面處理材料和方法的不足之處，本發明的目的是制備出一種橡膠集料—水泥石基體界面處理劑。與未處理過的橡膠集料混凝土相比，界面劑預處理過橡膠集料混凝土的強度有顯著提高，且對混凝土的工作度無不良。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：采用苯乙烯—丙烯酸酯—有機硅偶聯劑共聚物、乙烯—醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇PVA偶聯劑均勻混合制成。各組分的重量百分比分別為：苯乙烯—丙烯酸酯—有機硅偶聯劑共聚物占40～70％、乙烯——醋酸乙烯酯共聚物占20～40％、聚乙烯醇PVA偶聯劑10～20％，三種材料要求混合均勻。

使用方法：使用制成的橡膠集料—水泥石基體界面劑對橡膠顆粒的表面進行了預處理，界面劑的用量為橡膠用量的1～2％，首先將界面劑溶解在40～90℃的溫水中，充分分散和攪拌均勻，然后將橡膠顆粒和界面劑水溶液攪拌均勻，最后放在干燥的環境下直到橡膠顆粒表面完全干燥。經過界面劑處理過的橡膠顆粒直接摻加在水泥混凝土中使用。

與未經過表面處理的橡膠集料混凝土相比，本發明的橡膠集料—水泥石基體界面劑可以有效地提高橡膠顆粒與水泥石基體之間的界面黏結強度，進而提高橡膠集料混凝土的抗壓強度6％以上，并且對混凝土的工作性沒有不良影響。與現有的橡膠集料界面預處理技術相比，本發明的特點在于產品能更有效地提高界面黏結強度和混凝土整體抗壓強度，且價格低、工藝流程安全、簡單實用，易于實現工程應用。

具體實施方式

復合界面劑的配方(重量比，單位kg)為：苯乙烯—丙烯酸酯—有機硅偶聯劑共聚物占40～70％、乙烯——醋酸乙烯酯共聚物占20～40％、PVA偶聯劑10～20％，三種材料按比例混合均勻。界面劑的用量為橡膠顆粒用量的1～2％，首先將界面劑溶解在40～90℃的溫水中，充分分散和攪拌均勻，然后將橡膠顆粒和界面劑水溶液攪拌均勻，最后放在干燥的環境下直到橡膠顆粒表面完全干燥。經過界面劑處理過的橡膠顆粒直接摻加在水泥混凝土中使用。