CN104724994A

CN104724994A - 一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法

Info

Publication number: CN104724994A
Application number: CN201510121503.9A
Authority: CN
Inventors: 丁勇; 占宝剑; 郭丽娜; 韦有忆; 王玮海; 汤文; 李哲伟; 吴常玥
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2015-06-24

Abstract

一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法，它涉及一种配制方法。本发明目的是为了解决在建筑领域中存在橡胶废弃物利用率低且现有橡胶粉砂浆难以达到对抗裂砂浆粘结强度标准的问题。本发明是按质量份数比依次称取水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素后，再加入16～30份的水搅拌30～60s，即可得到稠度为75±5mm的废弃橡胶粉抗裂砂浆。本发明制备出的废弃橡胶粉抗裂砂浆在28天养护后可获得7～14MPa的抗压强度和4～6MPa的抗折强度，压折比低至1.6；原拉伸粘结强度不低于0.92MPa，浸水拉伸粘结强度不低于0.78MPa。本发明用于配制废弃橡胶粉抗裂砂浆。

Description

一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法

技术领域

本发明具体涉及一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法。

背景技术

以废旧轮胎为代表的橡胶废弃物依旧具有优异的抗热，抗生物，抗机械性能，长期的露天堆放不仅会占用大量的土地资源，还存在极高的自燃风险；由于自身难溶难降解的特点，简单的地下填埋将严重影响填埋地后期的二次利用，并长期污染宝贵的地下水资源。随着我国环境问题的日趋严重，废弃橡胶的合理处置尤其是循环利用也变得愈发重要。

我国2013年发布的《中国资源综合利用年度报告(2012)》显示，2011年我国仅废旧轮胎产生量就高达1000万吨，无害化利用率达60％，其中橡胶粉掺量为30万吨；2013年橡胶粉产量就达到50万吨，预计2014年将达到55万吨。目前，将废弃橡胶粉应用于建筑材料领域的研究主要集中于用其配制保温砂浆，而直接使用废弃橡胶粉取代细骨料制作抗裂砂浆的研究很少。专利号为CN 101302090A，专利名称为“一种建筑保温用橡胶粉水泥砂浆及其制备方法”的发明，以橡胶粉、水泥以及其他外加剂制备成一种建筑保温砂浆，其具有较低的热导率(0.08W·m-1·K-1)，但28天抗压强度和抗折强度仅有0.64MPa和0.41MPa，56天粘结强度低至0.12MPa，仅仅满足JG/T 158-2013标准中对保温砂浆的粘结强度要求，离该标准对抗裂砂浆粘结强度的要求(标准状态≥0.7MPa，浸水状态≥0.5MPa)相差甚远。鉴于橡胶粉的憎水性导致砂浆强度下降，有人提出一种改性措施以改善橡胶粉的界面，进而提升砂浆的力学性能。专利号为CN 102225856B，专利名称为“改性橡胶粉保温用抗裂砂浆及其制备方法”的发明采用添加改性剂和热处理的方式制备出一种保温用抗裂砂浆，结果显示抗压强度和抗折强度略有改善，可仅为0.18MPa的粘结强度依然不能满足外墙保温行业标准JG/T 158-2013的要求；专利号为CN104072047A，专利名称为“一种改性废弃轮胎橡胶粉保温砂浆及其制备方法”则联合使用了机械球磨的物理加工方法和添加硅烷偶联剂的化学改性方法制备保温砂浆，该砂浆的导热系数有一定程度下降，但力学性能改变不明显。然而，这一系列的物理加工、热处理和化学添加剂改性的处理方式，无疑增加了该砂浆制备工艺的复杂性，严重影响了在工程现场的可操作性；另外，热处理和物理加工过程所需的能耗也会增加该砂浆的使用成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法，以解决在建筑领域中存在橡胶废弃物利用率低且现有橡胶粉砂浆难以达到对抗裂砂浆粘结强度标准的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：具体是按照以下步骤进行的：

步骤一：按质量份数比依次称取水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素，其中，水泥15～30份、粉煤灰6～12份、河砂20～60份、橡胶粉10～30份、碳酸钙粉5～8份、膨胀剂0.5～1.0份、可再分散乳胶粉1～2份、聚丙烯纤维0.1～0.3份、羟丙基甲基纤维素0.1～0.3份，所述橡胶粉的粒度小于2.36mm，所述聚丙烯纤维长度为3～9mm，所述羟丙基甲基纤维素粘度为40000-100000mPa·S；

步骤二：将称取完毕的水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素逐一加入容器中混合并均匀搅拌，均匀搅拌后加入16～30份的水搅拌，搅拌时间为30～60s，加水搅拌后即可得到稠度为75±5mm的废弃橡胶粉抗裂砂浆。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1、本发明所使用的废弃橡胶粉无需改性等任何预处理措施，只需废弃橡胶破碎加工至粒径小于2.36mm即可直接用作抗裂砂浆的原材料。辅以0.5～1.0份的膨胀剂，在砂浆内部形成微膨胀应力，这部分应力刚好被低弹性模量的橡胶颗粒吸收，这在一定程度上增加了砂浆基体与橡胶颗粒之间的粘结性能，因此可以有效改善抗裂砂浆整体的力学性能，抗收缩开裂性能。

2、通过本发明制备出的废弃橡胶粉抗裂砂浆经28天养护后可获得7-14MPa的抗压强度和4-6MPa的抗折强度，压折比低至1.6；原拉伸粘结强度不低于0.92MPa，浸水拉伸粘结强度不低于0.78MPa；96天线性收缩率不超过0.15％。

3、本发明充分利用橡胶粉低弹性模量的特性以改善水泥基砂浆材料的脆性，在抗压强度和抗折强度损失有限的情况下，获得韧性良好的高性能抗裂砂浆，在提升建筑物耐久性的同时，还可以缓解“黑色污染”导致的环境压力。

4、本发明与现有工艺相比，省去橡胶粉的物理加工、热处理和化学添加剂改性等处理过程，制备过程简单，适合在工程现场进行操作。

5、通过本发明配制出的废弃橡胶粉抗裂砂浆工艺简单、造价低廉，与现有建筑砂浆相比价格降低了20％，通过本发明配制出的废弃橡胶粉抗裂砂浆适合大规模推广应用。

具体实施方式：

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式中一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法，具体是按照以下步骤进行的：

步骤二：将称取完毕的水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素逐一加入容器中混合并均匀搅拌，均匀搅拌后加入16～30份的水搅拌，搅拌时间为30～60s，加水搅拌后即可得到稠度为75±5mm的废弃橡胶粉抗裂砂浆。本步骤中所述的容器就是为水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素混合搅拌提供的场所。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级为42.5。42.5普通硅酸盐水泥具有的优点为早期强度高，凝结硬化快；抗冻性、耐磨性好、不透水性强；颜色深灰，沉稳凝重，感观好。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或一至二之一不同的是：所述的橡胶粉粒度在0.5～2.36mm之间，其它与具体实施方式一和二相同。

本发明中废弃橡胶粉抗裂砂浆是按照以下质量百分比的各原材料混合均匀而成的：水泥15～30％wt、粉煤灰6～12％wt、河砂20～60％wt、橡胶粉10～30％wt、碳酸钙粉5～8％wt、膨胀剂0.5～1.0％wt、可再分散乳胶粉1～2％wt、聚丙烯纤维0.1～0.3％wt和羟丙基甲基纤维素0.1～0.3％wt。所述的聚丙烯纤维长度为3～9mm，优选为6mm；所述的羟丙基甲基纤维素粘度为40000～100000mPa·S，优选为40000mPa·S；

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例中是没有添加橡胶粉而制成的砂浆，用于与添加橡胶粉制成的废弃橡胶粉抗裂砂浆进行对比，该实施例是按照以下步骤进行的：

步骤一：按质量百分比依次称取水泥500g、粉煤灰200g、河砂1200g、碳酸钙粉140g、膨胀剂14g、可再分散乳胶粉40g、聚丙烯纤维2g和羟丙基甲基纤维素2g，所述聚丙烯纤维长度为6mm，所述羟丙基甲基纤维素粘度为40000mPa·S；

步骤二：将称取完毕的水泥、粉煤灰、河砂、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素逐一加入容器中混合并均匀搅拌，均匀搅拌后加入480g的水搅拌，搅拌时间为60s，加水搅拌后即可得到稠度为72.6mm的砂浆。该砂浆28天抗压强度为14.2MPa，28天抗折强度为5.8MPa，28天原拉伸粘结强度为1.35MPa，28天浸水拉伸粘结强度为1.21MPa，90天收缩值为1040×10-6，压折比为2.4。本实施例中没有添加橡胶粉，通过试验得出以上没有添加橡胶粉制成的砂浆的性能指标。各组分重量，质量百分比及其特性描述见表1：

表1

实施例二：

本实施例中是一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法，具体是按照以下步骤进行的：

步骤一：按质量百分比依次称取水泥500g、粉煤灰200g、河砂900g、橡胶粉300g、碳酸钙粉140g、膨胀剂14g、可再分散乳胶粉40g、聚丙烯纤维4g和羟丙基甲基纤维素4g，所述聚丙烯纤维长度为6mm，所述羟丙基甲基纤维素粘度为40000mPa·S；

步骤二：将称取完毕的水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素逐一加入容器中混合并均匀搅拌，均匀搅拌后加入480g的水搅拌，搅拌时间为60s，加水搅拌后即可得到稠度为71mm的砂浆。该砂浆28天抗压强度为11.6MPa，28天抗折强度为5.2MPa，28天原拉伸粘结强度为1.31MPa，28天浸水拉伸粘结强度为0.94MPa，90天收缩值为1160×10-6，压折比为2.2。各组分重量，质量百分比及其特性描述见表2：

表2

实施例三：

步骤一：按质量百分比依次称取水泥530g、粉煤灰200g、河砂800g、橡胶粉400g、碳酸钙粉140g、膨胀剂20g、可再分散乳胶粉40g、聚丙烯纤维7g和羟丙基甲基纤维素7g，所述聚丙烯纤维长度为6mm，所述羟丙基甲基纤维素粘度为60000mPa·S；

步骤二：将称取完毕的水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素逐一加入容器中混合并均匀搅拌，均匀搅拌后加入490g的水搅拌，搅拌时间为60s，加水搅拌后即可得到稠度为74mm的砂浆。该砂浆28天抗压强度为10.8MPa，28天抗折强度为5.6MPa，28天原拉伸粘结强度为1.08MPa，28天浸水拉伸粘结强度为0.88MPa，90天收缩值为1270×10-6，压折比为1.9。各组分重量，质量百分比及其特性描述见表4：

表3

实施例四：

步骤一：按质量百分比依次称取水泥600g、粉煤灰100g、河砂600g、橡胶粉600g、碳酸钙粉140g、膨胀剂20g、可再分散乳胶粉34g、聚丙烯纤维4g和羟丙基甲基纤维素4g，所述聚丙烯纤维长度为6mm，所述羟丙基甲基纤维素粘度为60000mPa·S；

步骤二：将称取完毕的水泥、粉煤灰、河砂、橡胶粉、碳酸钙粉、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维和羟丙基甲基纤维素逐一加入容器中混合并均匀搅拌，均匀搅拌后加入584g的水搅拌，搅拌时间为60s，加水搅拌后即可得到稠度为78mm的砂浆。该砂浆28天抗压强度为8.9MPa，28天抗折强度为4.9MPa，28天原拉伸粘结强度为0.95MPa，28天浸水拉伸粘结强度为0.81MPa，90天收缩值为1480×10-6，压折比为1.8。各组分重量，质量百分比及其特性描述见表4：

表4

在实施例二至实施例四的试验中逐步增大了橡胶粉的配比重量，减少河砂的配比重量，以上各实施案例均按照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行砂浆性能测试，测试结果如表5所示，从表中结果可以看出，用橡胶粉取代河砂后，所制备砂浆的28天力学性能在一定程度上均有所下降；但与JG/T 158-2013中要求的性能值相比，都能合乎其要求。值得注意的是，随着河砂取代率的升高(0％-50％)，砂浆压折比随之下降，由参照试样的2.4下降至1.8。这也恰恰说明废弃橡胶粉的掺入使本发明所配制的废弃橡胶粉抗裂砂浆具备优异的韧性和抗裂性能。

表5

Claims

1.一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法，其特征在于：具体是按照以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级为42.5。

3.根据权利要求1或2所述的一种废弃橡胶粉抗裂砂浆的配制方法，其特征在于：所述的橡胶粉粒度在0.5～2.36mm之间。