CN105801049A - 橡胶沥青混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橡胶沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将硅酸盐水泥、矿粉粉煤灰、不锈钢粉以及份绿泥在180～190℃下充分搅拌混匀后，将橡胶沥青加入，在180～190℃下搅拌后得到混合物；步骤二、将石灰岩和高炉渣混合后在500～700℃下煅烧20～30min后冷却，向混合物中加入石灰岩和高炉渣，在180～190℃下搅拌4～8min后，加入水和高钙废水，继续在180～190℃下搅拌2～4min得到混合料；步骤三、将混合料分层浇注，然后振捣，在15～25℃的环境中养护5～10d即得到橡胶沥青混凝土。本发明的制备方法能明显增强橡胶沥青混凝土的抗压强度与抗裂性能。

Description

橡胶沥青混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域。更具体地说，本发明涉及一种橡胶沥青混凝土的制备方法。
背景技术
混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。沥青混凝土一般是由沥青和矿料组成，在本技术领域中，常用的沥青主要为SBS改性沥青，常用的集料主要有石灰岩、玄武岩、花岗岩等，常用的填料有石灰岩磨细矿粉、消石灰、水泥等。
橡胶沥青是指含量15％以上的轮胎橡胶粉在高温和充分拌和的条件下与沥青溶胀反应得到的改性沥青胶结料，由于溶胀后橡胶颗粒体积比例可以达到40％，橡胶沥青及其混合料都能够显现硫化橡胶的特性，低温变形能力、路面在以下温度的柔韧性得到提高，加上轮胎抗老化能力的传递，使得橡胶沥青是非常理想的长寿命、抗裂沥青材料。因此，橡胶沥青混凝土在道路工程中逐渐开始应用起来。
然而，橡胶沥青混凝土仍然存在抗压强度不够，抗裂性能较差的问题，从而限制了橡胶沥青混凝土的大规模使用。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种橡胶沥青混凝土的制备方法，以硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰、不锈钢粉、绿泥以及橡胶沥青混匀后加入煅烧后的石灰岩和高炉渣，再加入水和高钙废水，本发明的制备方法明显增强了橡胶沥青混凝土的抗压强度与抗裂性能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种橡胶沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将30～50份硅酸盐水泥、30～50份矿粉、20～40份粉煤灰、10～30份不锈钢粉以及5～10份绿泥在180～190℃下充分搅拌混匀后，将80～120份橡胶沥青加入其中，在180～190℃下搅拌1～2min后得到混合物；
步骤二、按重量份数计，将500～800份粒径为10～20mm的石灰岩和50～100份高炉渣混合后在500～700℃下煅烧20～30min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在180～190℃下搅拌4～8min后，加入40～60份的水和40～60份高钙废水，继续在180～190℃下搅拌2～4min得到混合料；
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15～25cm，然后振捣，在15～25℃的环境中养护5～10d即得到所述橡胶沥青混凝土。
优选的是，所述步骤一中所述橡胶沥青的制备方法为：
S1、将基质沥青加热至130～150℃并保持10～15min；
S2、将废轮胎胶粉、丙二醇、硬脂酸锌以及聚乙烯蜡按照重量比为90:3:2:1混匀后得到橡胶粉改性剂；
S3、将加热后的所述基质沥青、所述橡胶粉改性剂以及硅渣按照重量比80～95:25～75:3混合均匀后加热至170～230℃，并保持40～60min后得到所述橡胶沥青。
优选的是，所述步骤一中将80～120份橡胶沥青加入前橡胶沥青经过以下预处理：将所述橡胶沥青在165～175℃下加热2～5min，期间不断搅拌。
优选的是，所述步骤一中所述粉煤灰为Ⅰ级低钙灰，所述Ⅰ级低钙灰使用前经过以下预处理：将所述Ⅰ级低钙灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为60:5:1:1混合均匀后，在压力60～70KPa，75～90℃下加热10～30min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述Ⅰ级低钙灰的45μm方孔筛筛余量为5～11％。
优选的是，所述步骤一中所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取石灰石50～75份、粉砂岩12～18份、铁粉5～10份、石墨粉3～5份、橡胶粉2～5份以及水20～35份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在90～150℃下烘干至含水量为2～4％的生料粉；
2)所述生料粉预热分解后在1400～1500℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及矿渣粉按照重量比为9:2:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
优选的是，所述步骤一中所述矿粉为S95级磨细高炉矿渣粉。
优选的是，所述步骤一中所述高钙废水为纯碱工业产生的钙离子浓度为800～1300mg/L的废水。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的橡胶沥青混凝土的制备方法中先将硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰、不锈钢粉以及绿泥高温充分搅匀，然后加入橡胶沥青，其中先加入的不锈钢粉能增强形成的橡胶沥青混凝土的强度，少量的绿泥在保证了混凝土强度的前提下，使其与橡胶沥青充分拌合，增强了混凝土的和易性和保水性，增加了混凝土的密实性和抗渗性能，提高了混凝土的耐久性能，使混凝土易于搅拌、运输、成型，且降低了生产成本。石灰岩和高炉渣混合后先煅烧再加入到混合物中，增加了混凝土的抗压抗折强度，且保证橡胶沥青混凝土具有良好低温抗裂性。高钙废水中较高的钙含量，有助于提高混凝土的抗压强度。
2、本发明的橡胶沥青混凝土的制备方法中，橡胶沥青中以废轮胎胶粉为主料，节约了能源，变废为宝，丙二醇、硬脂酸锌以及聚乙烯蜡作为改性剂具有促进基质沥青和橡胶碳氢分子低温合成沥青的功能，能增加橡胶粉改性剂的渗透性，而且丙二醇对废旧轮胎粉发生嵌合反应、四氯化硅与改性橡胶沥青发生氯化反应的促进作用较佳，保证制备得到的橡胶沥青具有良好的渗透性与和易性。
3、本发明的制备方法中，橡胶沥青在165～175℃下加热，然后在180～190℃下与其他组分拌合，保证橡胶沥青更好的渗透到其他组分中，制得的橡胶沥青混凝土抗压强度更高、抗老化能力越强。
4、常见的粉煤灰中微珠含量不高，大部分是海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀。本发明的制备方法中，粉煤灰使用前将粉煤灰与生石灰通过滑石粉为润滑媒介一起在低压下加热，在水热条件下可使粉煤灰的硅铝玻璃体在碱性环境下收到侵蚀，粉煤灰表面产生缺陷从而有利于粉煤灰活性的发挥，而在60～70KPa的低压条件下，这一过程能更快完成，从而提高了粉煤灰的活性。
5、本发明的硅酸盐水泥运用湿磨干烧的熟料制备工艺，在生料粉磨方面较干法工艺能够更加快速的调节生料，避免生料波动，生料各组分均化效好，进一步对窑烧阶段起到稳定熟料质量的作用，保证了熟料的质量稳定性，间接保证了产品的质量稳定性；同时，矿渣粉、脱硫石膏与熟料混合制备水泥，水泥的颗粒级混配更加合理，水泥质量稳定性好，并提高了原料利用率，制备方法简单易行，便于工业实施。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
步骤一、按重量份数计，将30份硅酸盐水泥、30份矿粉、20份粉煤灰、10份不锈钢粉以及5份绿泥在180℃下充分搅拌混匀后，将80份橡胶沥青加入其中，在180℃下搅拌1min后得到混合物。
步骤二、按重量份数计，将500份粒径为10mm的石灰岩和50份高炉渣混合后在500℃下煅烧20min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在180℃下搅拌4min后，加入40份的水和40份高钙废水，继续在180℃下搅拌2min得到混合料。
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15cm，然后振捣，在15℃的环境中养护5d即得到所述橡胶沥青混凝土。
实施例2
步骤一、按重量份数计，将50份硅酸盐水泥、50份矿粉、40份粉煤灰、30份不锈钢粉以及10份绿泥在190℃下充分搅拌混匀后，将120份橡胶沥青加入其中，在190℃下搅拌2min后得到混合物。
步骤二、按重量份数计，将800份粒径为20mm的石灰岩和100份高炉渣混合后在700℃下煅烧30min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在190℃下搅拌8min后，加入60份的水和60份高钙废水，继续在190℃下搅拌4min得到混合料。
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为25cm，然后振捣，在25℃的环境中养护10d即得到所述橡胶沥青混凝土。
实施例3
步骤一、按重量份数计，将40份硅酸盐水泥、40份矿粉、30份粉煤灰、20份不锈钢粉以及8份绿泥在185℃下充分搅拌混匀后，将100份橡胶沥青加入其中，在185℃下搅拌1min后得到混合物。
步骤二、按重量份数计，将600份粒径为15mm的石灰岩和75份高炉渣混合后在600℃下煅烧25min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在185℃下搅拌6min后，加入50份的水和50份高钙废水，继续在185℃下搅拌3min得到混合料。
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为20cm，然后振捣，在20℃的环境中养护8d即得到所述橡胶沥青混凝土。
实施例4
步骤一、按重量份数计，将30份硅酸盐水泥、30份矿粉、20份粉煤灰、10份不锈钢粉以及5份绿泥在180℃下充分搅拌混匀后，将80份橡胶沥将所述橡胶沥青在165℃下加热2min，期间不断搅拌，然后将所述橡胶沥青加入硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰、不锈钢粉以及绿泥组成的混合物料中，在180℃下搅拌1min后得到混合物。
所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取石灰石50份、粉砂岩12份、铁粉5份、石墨粉3份、橡胶粉2份以及水20份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在90℃下烘干至含水量为2％的生料粉；
2)所述生料粉预热分解后在1400℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及矿渣粉按照重量比为9:2:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
所述橡胶沥青的制备方法为：
S1、将基质沥青加热至130℃并保持10min；
S2、将废轮胎胶粉、丙二醇、硬脂酸锌以及聚乙烯蜡按照重量比为90:3:2:1混匀后得到橡胶粉改性剂；
S3、将加热后的所述基质沥青、所述橡胶粉改性剂以及硅渣按照重量比80:25:3混合均匀后加热至170℃，并保持40min后得到所述橡胶沥青。
所述矿粉为S95级磨细高炉矿渣粉。所述高钙废水为纯碱工业产生的钙离子浓度为800mg/L的废水。
所述粉煤灰为Ⅰ级低钙灰，所述Ⅰ级低钙灰使用前经过以下预处理：将所述Ⅰ级低钙灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为60:5:1:1混合均匀后，在压力60KPa，75℃下加热10min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述Ⅰ级低钙灰的45μm方孔筛筛余量为5％。
步骤二、按重量份数计，将500份粒径为10mm的石灰岩和50份高炉渣混合后在500℃下煅烧20min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在180℃下搅拌4min后，加入40份的水和40份高钙废水，继续在180℃下搅拌2min得到混合料。
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15cm，然后振捣，在15℃的环境中养护5d即得到所述橡胶沥青混凝土。
实施例5
步骤一、按重量份数计，将50份硅酸盐水泥、50份矿粉、40份粉煤灰、30份不锈钢粉以及10份绿泥在190℃下充分搅拌混匀后，将120份橡胶沥将所述橡胶沥青在175℃下加热5min，期间不断搅拌，然后将所述橡胶沥青加入硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰、不锈钢粉以及绿泥组成的混合物料中，在190℃下搅拌2min后得到混合物。
所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取石灰石75份、粉砂岩18份、铁粉10份、石墨粉5份、橡胶粉5份以及水35份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在150℃下烘干至含水量为4％的生料粉；
2)所述生料粉预热分解后在1500℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及矿渣粉按照重量比为9:2:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
所述橡胶沥青的制备方法为：
S1、将基质沥青加热至150℃并保持15min；
S2、将废轮胎胶粉、丙二醇、硬脂酸锌以及聚乙烯蜡按照重量比为90:3:2:1混匀后得到橡胶粉改性剂；
S3、将加热后的所述基质沥青、所述橡胶粉改性剂以及硅渣按照重量比95:75:3混合均匀后加热至230℃，并保持60min后得到所述橡胶沥青。
所述矿粉为S95级磨细高炉矿渣粉。所述高钙废水为纯碱工业产生的钙离子浓度为1300mg/L的废水。
所述粉煤灰为Ⅰ级低钙灰，所述Ⅰ级低钙灰使用前经过以下预处理：将所述Ⅰ级低钙灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为60:5:1:1混合均匀后，在压力70KPa，90℃下加热30min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述Ⅰ级低钙灰的45μm方孔筛筛余量为11％。
步骤二、按重量份数计，将800份粒径为20mm的石灰岩和100份高炉渣混合后在700℃下煅烧30min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在190℃下搅拌8min后，加入60份的水和60份高钙废水，继续在190℃下搅拌4min得到混合料。
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为25cm，然后振捣，在25℃的环境中养护10d即得到所述橡胶沥青混凝土。
实施例6
步骤一、按重量份数计，将40份硅酸盐水泥、40份矿粉、30份粉煤灰、20份不锈钢粉以及8份绿泥在185℃下充分搅拌混匀后，将100份橡胶沥将所述橡胶沥青在170℃下加热3min，期间不断搅拌，然后将所述橡胶沥青加入硅酸盐水泥、矿粉、粉煤灰、不锈钢粉以及绿泥组成的混合物料中，在185℃下搅拌2min后得到混合物。
所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取石灰石65份、粉砂岩15份、铁粉8份、石墨粉4份、橡胶粉3份以及水30份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在120℃下烘干至含水量为3％的生料粉；
2)所述生料粉预热分解后在1450℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及矿渣粉按照重量比为9:2:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
所述橡胶沥青的制备方法为：
S1、将基质沥青加热至140℃并保持12min；
S2、将废轮胎胶粉、丙二醇、硬脂酸锌以及聚乙烯蜡按照重量比为90:3:2:1混匀后得到橡胶粉改性剂；
S3、将加热后的所述基质沥青、所述橡胶粉改性剂以及硅渣按照重量比90:50:3混合均匀后加热至200℃，并保持50min后得到所述橡胶沥青。
所述矿粉为S95级磨细高炉矿渣粉。所述高钙废水为纯碱工业产生的钙离子浓度为1000mg/L的废水。
所述粉煤灰为Ⅰ级低钙灰，所述Ⅰ级低钙灰使用前经过以下预处理：将所述Ⅰ级低钙灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为60:5:1:1混合均匀后，在压力65KPa，80℃下加热20min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述Ⅰ级低钙灰的45μm方孔筛筛余量为8％。
步骤二、按重量份数计，将700份粒径为15mm的石灰岩和80份高炉渣混合后在600℃下煅烧25min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在185℃下搅拌6min后，加入50份的水和50份高钙废水，继续在185℃下搅拌3min得到混合料。
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为20cm，然后振捣，在20℃的环境中养护7d即得到所述橡胶沥青混凝土。
为了说明本发明的效果，发明人以实施例3的橡胶沥青混凝土的制备方法制得的混凝土作为1组，2组中混凝土的制备过程中，未加入不锈钢粉，其余均与实施例3的橡胶沥青混凝土的制备方法相同，3组中混凝土的制备过程中，未加入不锈钢粉，且石灰岩和高炉渣混合后未煅烧直接加入到混合物中，其余均与实施例3的橡胶沥青混凝土的制备方法相同，将1～3组得到的混凝土性能进行了测定，检测结果如表1：
表1混凝土性能测定
由表1中可以看出，1组与2组相比，本发明的实施例3的橡胶沥青混凝土的制备过程中，由于原料中加入了不锈钢粉，明显增强混凝土的抗压强度，2组与3组对比可知，石灰岩和高炉渣混合煅烧后再加入到混合物中能明显增强混凝土的抗裂性。结合1～3组可知，采用本发明的实施例3的橡胶沥青混凝土的制备方法制备的混凝土抗压强度好，抗裂性能优良，也具有适当的和易性和保水性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (7)

1.一种橡胶沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按重量份数计，将30～50份硅酸盐水泥、30～50份矿粉、20～40份粉煤灰、10～30份不锈钢粉以及5～10份绿泥在180～190℃下充分搅拌混匀后，将80～120份橡胶沥青加入其中，在180～190℃下搅拌1～2min后得到混合物；
步骤二、按重量份数计，将500～800份粒径为10～20mm的石灰岩和50～100份高炉渣混合后在500～700℃下煅烧20～30min后冷却，向所述混合物中加入所述石灰岩和所述高炉渣，在180～190℃下搅拌4～8min后，加入40～60份的水和40～60份高钙废水，继续在180～190℃下搅拌2～4min得到混合料；
步骤三、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15～25cm，然后振捣，在15～25℃的环境中养护5～10d即得到所述橡胶沥青混凝土。
2.如权利要求1所述的橡胶沥青混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述橡胶沥青的制备方法为：
S1、将基质沥青加热至130～150℃并保持10～15min；
S2、将废轮胎胶粉、丙二醇、硬脂酸锌以及聚乙烯蜡按照重量比为90:3:2:1混匀后得到橡胶粉改性剂；
S3、将加热后的所述基质沥青、所述橡胶粉改性剂以及硅渣按照重量比80～95:25～75:3混合均匀后加热至170～230℃，并保持40～60min后得到所述橡胶沥青。
3.如权利要求1所述的橡胶沥青混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一中将80～120份橡胶沥青加入前橡胶沥青经过以下预处理：将所述橡胶沥青在165～175℃下加热2～5min，期间不断搅拌。
4.如权利要求1所述的橡胶沥青混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述粉煤灰为Ⅰ级低钙灰，所述Ⅰ级低钙灰使用前经过以下预处理：将所述Ⅰ级低钙灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为60:5:1:1混合均匀后，在压力60～70KPa，75～90℃下加热10～30min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述Ⅰ级低钙灰的45μm方孔筛筛余量为5～11％。
5.如权利要求1所述的橡胶沥青混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取石灰石50～75份、粉砂岩12～18份、铁粉5～10份、石墨粉3～5份、橡胶粉2～5份以及水20～35份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在90～150℃下烘干至含水量为2～4％的生料粉；
2)所述生料粉预热分解后在1400～1500℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及矿渣粉按照重量比为9:2:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
6.如权利要求1所述的橡胶沥青混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述矿粉为S95级磨细高炉矿渣粉。
7.如权利要求1所述的橡胶沥青混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述高钙废水为纯碱工业产生的钙离子浓度为800～1300mg/L的废水。
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