一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂及制备方法

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂及制备方法。


背景技术：

2.近年来，废旧轮胎的产生量随着中国汽车工业的高速发展、汽车拥有量的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。橡胶混凝土正是回收利用废旧轮胎橡胶掺入普通混凝土中而制成的一种新型材料建筑材料。但橡胶混凝土的缺点也较为明显，即抗压强度较普通混凝土大幅下降，在很大程度上限制了橡胶混凝土的工程应用。研究表明，橡胶混凝土抗压确定较低的主要原因是：橡胶颗粒与水泥基体间的粘结强度远小于骨料与水泥基体的粘结强度，导致混凝土强度降低。
3.为改善橡胶颗粒与水泥基体的粘结性能，通常采用以下几种做法：
4.(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。
5.(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。
6.(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。
7.上述方法虽然都不同程度地提高了橡胶混凝土强度，但均存在不足之处：具体的：水洗处理橡胶颗粒的效果不明显；naoh溶液改性方法较为繁琐，具有一定危险性，且改性效果与浓度有关，但最佳浓度难以确定；而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。


技术实现要素：

8.针对目前的处理方法虽然能从一定角度改善橡胶颗粒与水泥基体的粘结性能，但相对应的也存在的一定的缺陷和问题，本发明提供一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂及制备方法。
9.本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂，包括以下质量份的原料：环氧树脂z44 60份、吐温2份、底涂原液cs-20 1份、op-10 2份、聚乙烯醇8份、硅烷偶联剂kh-570 6份、75％乙醇溶液112份。
10.本发明还提供一种上述的橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)将吐温、底涂原液cs-20、op-10混合后加入z44中，搅拌均匀形成混合溶液ⅰ；
12.(2)将聚乙烯醇加入混合溶液ⅰ中，边加边搅拌均匀形成混合溶液ⅱ；
13.(3)将硅烷偶联剂kh570加入混合溶液ⅱ中，再加入乙醇溶液，搅拌均匀形成混合溶液ⅲ，即得到橡胶颗粒改性剂。
14.本发明还提供一种上述的橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂的使用方法，取橡胶颗粒改性剂均匀地喷洒至橡胶颗粒表面使其完全湿润，静置20min后即可将橡胶颗粒掺入混凝土拌和物中。
15.上述的橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂的使用方法，橡胶颗粒改性剂的添加量为橡胶颗粒的20％。
16.本发明的有益效果：本发明制备的橡胶颗粒改性剂，打破了目前常用的橡胶颗粒改性方法，利用橡胶颗粒改性剂处理后的橡胶颗粒具有两种效果，(1)在橡胶颗粒表面包裹了一层环氧类粘结剂薄膜，其与水泥基体具有较强的粘接效果；(2)在橡胶颗粒表面枝接了一种双性化学键，其中有机键与橡胶颗粒牢固键合，另一端的无机键与水泥基体牢固键合，在此两种效果的影响下，橡胶颗粒可与水泥基体可靠粘结，从而提高橡胶混凝土的强度。
17.本发明的橡胶改性剂制备工艺简便，使用方便，既不会影响混凝土的基础性能，同时还能提高抗压强度，具有较高性价比和优异性能，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。
具体实施方式
18.针对目前的橡胶混凝土改性处理方法具有的问题和缺陷，本发明提供一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂及制备方法。下面结合实施例对本发明进一步说明。
19.实施例1：本实施例提供一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂，该改性剂包括以下质量份的原料：环氧树脂z44 60份、吐温2份、底涂原液cs-20 1份、op-10 2份、聚乙烯醇8份、硅烷偶联剂kh-5706份、75％乙醇溶液112份。
20.其中底涂原液cs-20包括水溶性环氧树脂(》90％)、丙烯酸乳液(《10％)、甲醛(《5％)和水。
21.橡胶颗粒改性剂的制备工艺包括以下步骤：
22.(1)将吐温、底涂原液cs-20、op-10混合后加入z44中，搅拌均匀形成混合溶液ⅰ；
23.(2)取聚乙烯醇加入混合溶液ⅰ中，边加边搅拌均匀形成混合溶液ⅱ24.(3)将硅烷偶联剂kh570加入混合溶液ⅱ中，再加入乙醇溶液，搅拌均匀形成混合溶液ⅲ，即橡胶颗粒改性剂。
25.将制备得到的橡胶颗粒改性剂对橡胶颗粒进行改性，使用方法为：
26.取橡胶颗粒质量的20％的橡胶颗粒改性剂均匀地喷洒至橡胶颗粒表面使其完全湿润，静置20min后即可将橡胶颗粒掺入混凝土拌和物中。
27.为了验证本发明实施例1制备的橡胶颗粒改性剂在橡胶混凝土中的应用效果，本发明还提供了以下对比例进行对比说明，其中所用材料均为同一批原料，水泥为复合硅酸盐水泥，强度等级为42.5；砂为河砂，细度模数为3.2；石子为石灰岩碎石；橡胶颗粒的粒径为2-3mm。其中下方所提到的普通混凝土配合比为：水∶水泥∶砂∶石子＝21∶34∶66∶119；橡胶混凝土(橡胶颗粒改性与不改性)配合比为：水∶水泥∶砂∶橡胶颗粒∶石子＝21∶34∶60∶3∶119
28.对比例1：本对比例以普通混凝土作为对比例。
29.对比例2：本对比例以未改性的橡胶颗粒制备得到普通橡胶混凝土。
30.对比例3：本对比例采用水浸泡橡胶颗粒的方式对橡胶颗粒进行处理，然后用其制备橡胶混凝土。
31.处理方法为：将粒径2-3mm的橡胶颗粒用清水清洗2-3遍后置于阴凉处晾干，然后按照配比制备橡胶混凝土。
32.对比例4：本对比例采用无机改性的方式对橡胶颗粒进行改性处理，然后用其制备橡胶混凝土。
33.处理方法为：用20％的naoh水溶液对橡胶颗粒进行改性。处理方法为：配制浓度20％的naoh水溶液，将粒径2～3mm的橡胶颗粒浸泡在naoh水溶液24h，然后取出橡胶颗粒用清水清洗2～3遍至ph为7，晾干后制备橡胶混凝土。
34.对比例5：本对比例采用有机改性的方式对橡胶颗粒进行改性处理，然后用其制备橡胶混凝土。所用试剂为：浓度20％的naoh水溶液和液态硅烷偶联剂kh570，其中kh570是取橡胶颗粒质量的1％，用乙醇溶液稀释后得到的kh570溶液。
35.处理方法为：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溶液充分湿润粒径2～3mm的橡胶颗粒，晾干后制备橡胶混凝土。
36.然后分别测定实施例1和对比例1-5制备的橡胶混凝土的坍落度和抗压强度，结果见表1。
37.表1橡胶混凝土坍落度和抗压强度试验结果
[0038][0039]
注：表中降幅是以对比例1为基准计算得到；增幅是以对比例2为基准计算得到。
[0040]
由表1可知，经过本发明橡胶颗粒改性剂和改性方法处理过的橡胶颗粒制备的橡胶混凝土，与对比例1-5得到橡胶颗粒制备的橡胶混凝土相比，混凝土坍落度整体区别不大，说明本发明经过改性的橡胶颗粒对混凝土工作性能基本无影响，但抗压强度提高显著。
[0041]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂，其特征在于：包括以下质量份的原料：环氧树脂z44 60份、吐温2份、底涂原液cs-20 1份、op-10 2份、聚乙烯醇8份、硅烷偶联剂kh-570 6份、75％乙醇溶液112份。2.如权利要求1所述的橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将吐温、底涂原液cs-20、op-10混合后加入z44中，搅拌均匀形成混合溶液ⅰ；(2)将聚乙烯醇加入混合溶液ⅰ中，边加边搅拌均匀形成混合溶液ⅱ；(3)将硅烷偶联剂kh570加入混合溶液ⅱ中，再加入乙醇溶液，搅拌均匀形成混合溶液ⅲ，即得到橡胶颗粒改性剂。3.如权利要求1所述的橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂的使用方法，其特征在于：取橡胶颗粒改性剂均匀地喷洒至橡胶颗粒表面使其完全湿润，静置20min后即可将橡胶颗粒掺入混凝土拌和物中。4.根据权利要求3所述的橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂的使用方法，其特征在于：橡胶颗粒改性剂的添加量为橡胶颗粒的20％。

技术总结
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种橡胶混凝土用橡胶颗粒改性剂及制备方法。其中橡胶颗粒改性剂含有Z44、吐温、CS-20、OP-10、聚乙烯醇、KH570和乙醇溶液。改性剂制备工艺：先将吐温、CS-20、OP-10混合后加入Z44中，搅拌均匀形成混合液Ⅰ；然后取聚乙烯醇加入混合溶液Ⅰ中，搅拌均匀形成混合溶液Ⅱ；最后将KH570加入混合溶液Ⅱ中，再加入乙醇溶液，搅拌均匀形成混合溶液Ⅲ即为橡胶颗粒改性剂。在使用时，将橡胶颗粒改性剂均匀地喷洒至橡胶颗粒表面使其完全湿润，静置20min后即可掺入混凝土拌和物中。与不经过任何处理的橡胶颗粒相比，经过本发明方法处理的橡胶颗粒可使橡胶混凝土强度大幅提高，且不会对混凝土拌和物的性能产生不良影响。产生不良影响。


技术研发人员：冯凌云 韩小燕 陈家兴 张光耀 李彩凤 刘春丽 寇国峰 岳鹏展
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/6