[發明專利]高性能路用橡膠混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 202110016875.0
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112341104B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 呂嘉;高政;葉錦華;葉春琳;馬瑞;趙利東;孫景鳳;薛剛;楊圣春
• 申請（專利權）人: 北京市政路橋股份有限公司;北京都市綠源環保科技有限公司;內蒙古科技大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B20/02
• 代理公司: 北京繪聚高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11832
• 代理人: 羅碩

本發明涉及水泥基建筑材料技術領域，尤其涉及一種高性能路用橡膠混凝土及其制備方法。本方案中的高性能路用橡膠混凝土，組成原料為水泥、粉煤灰、河砂、橡膠集料、改性橡膠粉、鋼渣粗集料、減水劑、增強助劑和水。改性橡膠粉制備工藝為：輪胎破碎得橡膠粉，將橡膠粉與水玻璃溶液混勻后加入調粘共聚物溶液后干燥。調粘共聚物由異戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、N,N?二甲基丙烯酰胺、磷酸氫二(甲基丙烯酰氧乙基)酯聚合而成；增強助劑為氟硅酸鹽、醇胺、磷酸二氫鋁、十八烷基二甲基芐基氯化銨、聚丙烯酸鈉混合物。本方案中的高性能路用橡膠混凝土承壓能力強、高韌性、高抗變形性以及高耐久性，可用于重載交通下的公路路面工程。

技術領域

本發明屬于水泥基建筑材料技術領域，尤其涉及一種高性能路用橡膠混凝土及其制備方法。

背景技術

隨著國家基礎設施投資建設力度不斷增加和國民對高效通勤需求不斷擴大，市政道路和高速公路建設迅速，水泥混凝土由于強度高、原料廉價、剛度大，被作為我國道路、橋梁最主要的結構。

水泥混凝土的主要原料為水泥、摻合料組成的膠凝材料，砂石組成粗細骨料，以及減水劑、膨脹劑等功能助劑，水泥混凝土作為路面結構的主要強度來源來自于水泥的水化，水泥的主要活性礦物成分為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣，該活性組分與水發生水化反應，生成具有一定膠凝強度的水泥石膠凝體，將砂石骨料進行粘合，從而形成路面結構，但是，傳統的水泥混凝土路面由于剛度大、變形性能小，非常容易導致路面裂縫產生，并且，水泥混凝土路面在服役過程中不耐磨，長久使用容易發生表面磨損，混凝土作為微觀多孔材料，雨水等十分容易滲入路面結構內部，對于冬季氣溫低于0攝氏度的我國北方地區，混凝土經受多次凍融循環容易發生破壞，甚至斷板。例如，目前用于路面材料的多為普通水泥混凝土，即素混凝土，每立方水泥混凝土各成分的重量：水泥：P?O42.5：375Kg~429Kg；中砂： 720Kg~847Kg；石子：1066Kg~1080Kg。該材料存在三方面缺點：①在重載交通作用下，此種材料制成的路面板易發生斷裂，即斷板現象，影響道路行駛安全。②受混凝土自身性質影響，該材料受凍融環境、雨水浸泡侵蝕等影響，耐久性能大大下降。③受車輛碾壓磨損，路面易出現多處表面破損且發生頻率高，使維護成本增加。

隨著城市化的不斷發展，我國逐漸成為汽車消費大國，汽車廢舊輪胎產量逐年增加，如何將廢舊輪胎進行回收利用成為一個技術難題，近年來，將廢舊橡膠輪胎進行破碎后用于公路路面鋪裝成為行業熱點，目前形成的主要應用方式是將橡膠進行破碎后作為瀝青改性劑或骨料應用于瀝青混合料中，也有諸多研究人員和施工人員將橡膠顆粒直接或進行改性后作為骨料用于水泥混凝土道路的鋪設。李寧以嵌鎖密實水泥混凝土為基礎，摻加粒徑為0.42mm的廢舊輪胎橡膠，使其不僅具有橡膠粉混凝土的優點，同時能夠解決橡膠粉水泥混凝土強度不足問題，并通過橡膠粉表面處理使嵌鎖密實水泥混凝土與橡膠粉水泥混凝土能夠有效結合，采用橡膠粉等體積置換部分砂，分析橡膠粉摻量以及橡膠粉種類對水泥混凝土的抗壓強度和抗彎拉強度的作用，試驗結果表明:橡膠粉摻量和種類對混凝土的強度有顯著的影響，總體是隨著橡膠粉摻量的增加強度降低；專利文獻CN107188488A公開了以水泥、橡膠粉、河砂、碎石、水、減水劑、鈦酸酯偶聯劑、橡膠膠乳、疏水改性纖維素、木質素、?；郀t礦渣粉等原料制備的混凝土，具有抗折強度、抗沖擊性、底板抗沖磨性、耐磨性、溫縮性、干縮性、抗凍性、極限應變能力、降噪性、容重、抗腐蝕性等性能優于普通水泥混凝土路面；且后期養護費用低于普通水泥混凝土路面等特點，CN108033740A公開了一種高抗壓強度橡膠集料混凝土，包括混凝土基料、橡膠集料、鋼纖維、減水劑，混凝土基料包括納米二氧化硅；其中，混凝土基料包括膠凝材料、石子和砂子，其質量比為0.9～1.1:0.6～0.9:1.4～1.8；膠凝材料包括水泥和納米二氧化硅，流動性、保水性能良好，節約水泥熟料，制備過程簡單、環保，易于施工；CN107602145A公開了一種高韌混凝土，原料包括石子、高分子纖維、水性丙烯酸、彈性橡膠顆粒、水泥、沙子、粉煤灰、稀釋劑、明膠，由于高分子纖維不會產生自組裝效應，所以高分子纖維是呈現網狀的，避免車輛在行駛過程中，將其中的沙石骨料等向外帶出。然而，現有技術橡膠混凝土仍然存在承壓能力低、抗變形性差、成本高、工藝復雜、耐久性差，環保不足，橡膠易上浮等缺陷。