CN101323516A - 一种橡胶改性固化土及其制备和施工方法 - Google Patents

一种橡胶改性固化土及其制备和施工方法 Download PDF

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Abstract

一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：橡胶1％～20％，胶凝材料3％～35％，土40％～95％，水0％～5％，该橡胶改性固化土，是由上述的土、胶凝材料和橡胶材料，掺入水，经拌合固化而成。其制备和施工方法是：(1)测出工程用土的含水率；(2)确定土的最佳含水率；(3)调整土的含水率；(4)将所用的胶凝材料混合均匀；(5)将经步骤(3)处理后的含水率在最佳含水率及其附近的土与胶凝材料以及橡胶材料，按照设计的组成成分的质量百分比要求混合，再加入水搅拌均匀，然后摊铺碾压成型，成型后进行洒水养护。本发明固化土具有较高的韧性、抗收缩开裂的能力和抗疲劳性能，并降低了表观密度，再利用了废旧橡胶，经济和环境效益良好，应用领域广泛。

Description

一种橡胶改性固化土及其制备和施工方法
(一)技术领域：
本发明涉及一种新型橡胶改性固化土及其制备和施工方法，属于土木及道路工程技术领域。
(二)背景技术：
以水泥、石灰等胶凝材料与土拌和制备成的固化土在我国被广泛地应用于中低等级公路的基层或高等级公路的垫层。该固化土具有脆性大、易干缩开裂、抗疲劳性差等缺点。本发明在固化土中加入以废弃轮胎等废旧橡胶制成的橡胶颗粒或橡胶纤维，可改善固化土的脆性、提高其抗疲劳性、抗裂性和耐久性，并能降低固化土的表观密度。
废旧橡胶被称为“黑色污染”，主要来源是废弃汽车轮胎。随着国民经济和汽车工业的迅速发展，大量废旧橡胶的无害化处理和资源化回收利用成为了一个亟待解决的问题。本发明如能为废弃橡胶开拓了新的应用途径，必能取得良好的环境效益。
(三)发明内容：
本发明的目的是提供一种橡胶改性固化土及其制备和施工方法，主要用于道路工程，以改善常用的固化土基层的抗裂性、抗疲劳强度和耐久性。同时为废旧橡胶开辟了一种新的应用途径，以能取得良好的环境效益和经济效益。
本发明一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：
橡胶材料    1％～20％
胶凝材料    3％～35％
土          40％～95％
水          0％～5％
本发明的橡胶改性固化土，是由上述的土、胶凝材料和橡胶材料，掺入水，经拌合固化而成。
该橡胶材料可采用粒径为0.1mm～10mm的橡胶颗粒，由废弃轮胎粉碎制成。也可采用橡胶纤维或橡胶颗粒和橡胶纤维的混合物。使用时，所述橡胶材料可原状掺入，如需要加强橡胶材料与固化土的界面胶结强度，可进行表面改性后掺入。表面改性需要使用橡胶表面改性剂，该橡胶表面改性剂可采用硅烷偶联剂、NaOH溶液等。
该胶凝材料可采用下述几类按一定质量百分比组合成的材料：①A类(水泥类)，各标号硅酸盐系列水泥2～99％、石灰0～50％、粉煤灰0～50％、矿渣0～80％、钢渣0～80％、煅烧煤矸石0～60％、石膏(包括磷石膏、排烟脱硫石膏等各种含硫酸钙的人工或天然的产品或废料)0～30％、其他含活性氧化硅、氧化铝的人工或天然的产品或废料0～60％。②B类(石灰类)，石灰4～99％、粉煤灰0～50％、矿渣0～80％、钢渣0～80％、煅烧煤矸石0～60％、石膏(包括磷石膏、排烟脱硫石膏等各种含硫酸钙的人工或天然的产品或废料)0～30％、其他含活性氧化硅、氧化铝的人工或天然的产品或废料0～60％。③C类(有机无机混合类)，各类聚合物粉末、聚合物胶乳、液体树脂(如丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、环氧树脂)等有机材料5～30％，A类或B类胶凝材料70～95％。
其中，可视施工或设计需要，在胶凝材料中含有水泥时，可掺入缓凝剂(如糖蜜、木质素磺酸盐)或减水剂(如磺化奈甲醛缩合物、改性木质磺酸盐)或者缓凝剂和减水剂两者的组合。
该土为一般工程用土，其含水率可为5～40％。
本发明一种橡胶改性固化土的制备和施工方法如下：
(1)通过悉知的实验方法测出工程用土的含水率；
(2)在室内进行土的击实实验，确定土的最佳含水率；
(3)调整土的含水率：在土的含水率小于最佳含水率时，对土进行洒水处理，在土的含水率大于最佳含水率时，进行自然摊晒处理，使土的含水率处于最佳含水率及其附近；
(4)将所用的胶凝材料的各组分按设计的质量百分比混合均匀(若胶凝材料中含有液态组分，如液体树脂，该液态组分在下一步骤加水搅拌时和水一起加入)；
(5)将经步骤(3)处理后的含水率在最佳含水率及其附近的土与胶凝材料以及橡胶材料，按照设计的组成成分的质量百分比要求混合，再加入水(和胶凝材料中的液态组分)搅拌均匀，然后摊铺碾压成型，成型后进行洒水养护。可用于公路或铁路的基层或路基。
其中，该步骤(4)所述的用于搅拌的水量是根据胶凝材料水化的需要所确定的。
本发明一种橡胶改性固化土及其施工方法，其优点和功效是：经橡胶改性的固化土有效的提高了韧性、抗收缩开裂的能力和抗疲劳性能，降低了表观密度。可广泛应用于普通公路基层，尤其是冻土地区道路、重交通道路、机场跑道等的基层或垫层。本发明应用大量的废旧橡胶，能取得良好的环境效应和经济效应。
(四)具体实施方式：
下面根据几个具体实施例对本发明一种橡胶改性固化土及其制备方法作进一步的阐述：
实施例1：
本发明一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：
普通硅酸盐水泥7％，土(含水率10％)80％，橡胶颗粒5％，橡胶纤维6％，水2％。木质素磺酸盐为上述材料总质量的0.12％。其中，橡胶颗粒粒径为0.1mm～2.5mm，其制备和施工方法是：在室内进行土的击实实验，确定土的最佳含水率。对土进行洒水湿润处理，使土的含水率在最佳含水率附近。将橡胶颗粒、水泥、木质素磺酸盐与土混合，再加入胶凝材料水化所需的水，拌和均匀，然后进行摊铺碾压，成型后洒水养生。此橡胶改性固化土可用于二级公路等较低等级公路的基层。
实施例2：
本发明一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：
石灰6％、粉煤灰10％、煤矸石5％、钢渣5％、经表面改性后的橡胶材料6％、土(含水率为25％)65％、水3％。橡胶表面改性剂使用NaOH溶液。其制备和施工方法是：先用NaOH溶液对橡胶颗粒进行表面改性处理，并将石灰、粉煤灰、煤矸石、钢渣等胶凝材料混合均匀。在室内进行土的击实实验，以确定土的最佳含水率。对土进行摊晒干燥，保证土的含水率在最佳含水率附近，然后将混合后的胶凝材料、表面改性后的橡胶颗粒与土进行混合，再加入胶凝材料水化所需的水，拌和均匀，然后进行摊铺碾压，成型后洒水养生。此橡胶改性固化土可用于二级公路等较低等级公路的基层。
实施例3：
本发明一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：
水泥8％、环氧树脂2％、经表面改性后的橡胶材料6％、土(含水率为10％)82％、水2％。橡胶表面改性剂使用硅烷偶联剂。其制备和施工方法是：先用硅烷偶联剂对橡胶材料进行表面改性处理。在室内进行土的击实实验，以确定土的最佳含水率。对土进行洒水湿润处理，使土的含水率在最佳含水率附近。将水泥、改性后的橡胶颗粒与土进行混合，再加入胶凝材料水化所需的水和液体环氧树脂，拌合均匀，然后进行摊铺碾压，成型后洒水养生。此橡胶改性固化土可用于高等级公路的底基层或二级公路等较低等级公路的基层。
实施例4：
本发明一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：
水泥6％、粉煤灰12％、聚丙烯酸酯乳胶2％、橡胶材料5％、土(含水率为10％)72％、水3％。使用缓凝剂糖蜜。其制备和施工方法是：在室内进行土的击实实验，以确定土的最佳含水率。对土进行洒水湿润处理，使土的含水率在最佳含水率附近。将水泥、粉煤灰、橡胶颗粒与土进行混合，再加入胶凝材料水化所需的水、聚丙烯酸酯乳胶和缓凝剂糖蜜，拌合均匀，然后进行摊铺碾压，成型后洒水养生。此橡胶改性固化土可用于高等级公路的底基层或二级公路等较低等级公路的基层。
实施例5：
本发明一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：
水泥6％、磷石膏5％、矿渣5％、经表面改性后的橡胶材料6％、土(含水率为25％)75％、水3％。橡胶表面改性剂使用NaOH溶液。其制备和施工方法是：先用NaOH溶液对橡胶颗粒进行表面改性处理，并将石水泥、磷石膏、矿渣等胶凝材料混合均匀。在室内进行土的击实实验，以确定土的最佳含水率。对土进行摊晒干燥，保证土的含水率在最佳含水率附近，然后将混合后的胶凝材料、表面改性后的橡胶颗粒与土进行混合，再加入胶凝材料水化所需的水，拌和均匀，然后进行摊铺碾压，成型后洒水养生。此橡胶改性固化土可用于高等级公路底基层或二级公路等较低等级公路的基层。

Claims (18)

1、一种橡胶改性固化土，其组成成分的质量百分比为：
橡胶材料        1％～20％
胶凝材料        3％～35％
土              40％～95％
水              0％～5％
该橡胶改性固化土，是由上述的土、胶凝材料和橡胶材料，掺入水，经拌合固化而成。
2、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该橡胶材料在使用时原状掺入，如需要加强橡胶材料与固化土的界面胶结强度，则进行表面改性后掺入；表面改性需要使用橡胶表面改性剂。
3、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该橡胶材料采用粒径为0.1mm～10mm的橡胶颗粒，由废弃轮胎粉碎制成。
4、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该橡胶材料采用橡胶纤维。
5、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该橡胶材料采用橡胶颗粒和橡胶纤维的混合物。
6、根据权利要求2所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该橡胶表面改性剂采用硅烷偶联剂。
7、根据权利要求2所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该橡胶表面改性剂采用NaOH溶液。
8、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该胶凝材料采用下述按一定质量百分比组合成的材料：A类(水泥类)，各标号硅酸盐系列水泥2～99％、石灰0～50％、粉煤灰0～50％、矿渣0～80％、钢渣0～80％、煅烧煤矸石0～60％、石膏(包括磷石膏、排烟脱硫石膏等各种含硫酸钙的人工或天然的产品或废料)0～30％、其他含活性氧化硅、氧化铝的人工或天然的产品或废料0～60％。
9、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该胶凝材料采用下述按一定质量百分比组合成的材料：B类(石灰类)，石灰4～99％、粉煤灰0～50％、矿渣0～80％、钢渣0～80％、煅烧煤矸石0～60％、石膏(包括磷石膏、排烟脱硫石膏等各种含硫酸钙的人工或天然的产品或废料)0～30％、其他含活性氧化硅、氧化铝的人工或天然的产品或废料0～60％。
10、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该胶凝材料采用下述按一定质量百分比组合成的材料：C类(有机无机混合类)，各类聚合物粉末、聚合物胶乳、液体树脂(如丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、环氧树脂)等有机材料5～30％，A类胶凝材料70～95％。
11、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该胶凝材料采用下述按一定质量百分比组合成的材料：C类(有机无机混合类)，各类聚合物粉末、聚合物胶乳、液体树脂(如丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、环氧树脂)等有机材料5～30％，B类胶凝材料70～95％。
12、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该土为工程用土，其含水率为5～40％。
13、根据权利要求1所述的橡胶改性固化土的制备和施工方法，其特征在于：该橡胶改性固化土的制备和施工方法如下：
(1)通过悉知的实验方法测出工程用土的含水率；
(2)在室内进行土的击实实验，确定土的最佳含水率；
(3)调整土的含水率：在土的含水率小于最佳含水率时，对土进行洒水处理，在土的含水率大于最佳含水率时，进行自然摊晒处理，使土的含水率处于最佳含水率及其附近；
(4)将所用的胶凝材料的各组分按设计的质量百分比混合均匀(若胶凝材料中含有液态组分，如液体树脂，该液态组分在下一步骤加水搅拌时和水一起加入)；其中，所述的用于搅拌的水量是根据胶凝材料水化的需要所确定的。
(5)将经步骤(3)处理后的含水率在最佳含水率及其附近的土与胶凝材料以及橡胶材料，按照设计的组成成分的质量百分比要求混合，再加入水(和胶凝材料中的液态组分)搅拌均匀，然后摊铺碾压成型，成型后进行洒水养护。
14、根据权利要求5所述的橡胶改性固化土，其特征在于：在使用包含有水泥组分的A类或C类胶凝材料时，掺入缓凝剂或减水剂，或者缓凝剂和减水剂都掺入。
15、根据权利要求14所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该缓凝剂采用糖蜜。
16、根据权利要求14所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该缓凝剂采用木质素磺酸盐。
17、根据权利要求14所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该减水剂采用磺化奈甲醛缩合物。
18、根据权利要求14所述的橡胶改性固化土，其特征在于：该减水剂采用改性木质磺酸盐。
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