CN107434378B - 一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆及其制备方法 - Google Patents
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：废旧轮胎橡胶粉20‑40份，乳化沥青50‑70份，矿粉32‑60份，再生活化剂1‑3份，稳定剂1份，聚乙烯蜡2‑6份，萜烯树脂5‑8份，层状改性填料0.6‑1.2份，多孔硅铝凝胶1‑2份，消泡剂1份，增稠剂1份，分散剂0.5‑1份，水30‑50份。本发明还公开了该透水砂浆的制备方法。本发明制得的透水砂浆透水性能好，强度大，制备成本低。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体的涉及一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆。
背景技术
透水沥青混合料，与传统沥青混合料相比，它具有排水、增强摩擦力和吸收噪声等功能，在城市化迅速发展的今天，透水混合料的推广应用一方面可以补充城市地下水，另一方面又可以减轻城市排水压力，对于建立绿色生态化城市有重要的意义。但是由于透水混凝土的孔隙率高，使得它的高温稳定性、耐水性以及抗压强度与密实混凝土相比有一定的差距。
我国是世界上橡胶的生产大国和消费大国，随着废旧橡胶越积越多，造成的固体环境污染问题越来越严重，因此，废旧橡胶的再生利用，对保护环境、合理利用资源意义重大。
中国专利（201410531757.3）公开了一种提高透水沥青混凝土路面透水性能的方法，形成该路面的沥青混凝土矿料由矿粉、石屑、级配碎石和改性沥青组成，该方法采用透水性材料海泡石和蛭石的混合料粉替代部分矿粉。本发明克服了传统透水沥青混凝土路面提高透水性仅从混凝土级配着手的局限性，从拌和混凝土材料本身出发，采用透水性能较好的海泡石和蛭石的混合料粉替代矿粉，能够更好的实现透水性沥青混凝土的透水性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其透水性能优异，强度大。
本发明的另一个目的是提供该透水砂浆的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉20-40份，乳化沥青50-70份，
矿粉32-60份，再生活化剂1-3份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡2-6份，
萜烯树脂5-8份，层状改性填料0.6-1.2份，
多孔硅铝凝胶1-2份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂0.5-1份，水30-50份。
优选的，所述层状改性填料为石墨插层蒙脱土材料，其制备方法为：将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理1-3h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料。
优选的，所述多孔硅铝凝胶的制备方法为：将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥即得。
优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
优选的，所述分散剂为聚苯乙烯磺酸钠。
优选的，所述再生活化剂为甘蔗提取液和棕榈油的混合物，二者质量比为1:5。
优选的，所述稳定剂为醋酸乙烯酯-丙烯酸酯的共聚物乳液。
优选的，所述蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1。
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆的制备方法，包括以下步骤：
（1）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（2）将水泥、乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；
（3）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
本发明具有以下有益效果：
硅铝凝胶具有多孔结构，且其强度大，而且其原材料丰富，价格低廉，本发明在其制备过程中加入适量的木质素磺酸钠，其是一种高分子聚合物，组织上具有多种活性基，可以和其他化合物发生氢键作用，其溶于水，可进行金属离子交换作用，在硅铝凝胶形成的过程中，可有效改变硅铝凝胶结构，形成无定型的硅铝网络结构；另一方面，也有效改善了硅铝凝胶与废旧轮胎橡胶粉、乳化沥青的结合性；
蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物，其作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等；本发明采用蒙脱土对复合砂浆进行改性，从而改善砂浆的强度、冲击韧性等，且为了提高蒙脱土的热稳定性，本发明采用石墨插层蒙脱土，有效提高了蒙脱土的层间距，从而提高了砂浆的热稳定性；
本发明制得的复合砂浆，透水性能优异，力学性能好，具有优异的抗冲击性能和热稳定性。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉20份，乳化沥青50份，
矿粉32份，再生活化剂1份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡2份，
萜烯树脂5份，层状改性填料0.6份，
多孔硅铝凝胶1份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂0.5份，水30份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理1h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料；其中，蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1；
（2）将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥，制得多孔硅铝凝胶；
（3）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（4）将水泥、乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；；
（5）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
实施例2
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉40份，乳化沥青70份，
矿粉60份，再生活化剂3份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡6份，
萜烯树脂8份，层状改性填料1.2份，
多孔硅铝凝胶2份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂1份，水50份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理3h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料；其中，蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1；
（2）将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥，制得多孔硅铝凝胶；
（3）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（4）将水泥、乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；；
（5）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
实施例3
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉25份，乳化沥青55份，
矿粉35份，再生活化剂1.5份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡3份，
萜烯树脂5.5份，层状改性填料0.7份，
多孔硅铝凝胶1.2份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂0.6份，水35份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理1.5h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料；其中，蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1；
（2）将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥，制得多孔硅铝凝胶；
（3）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（4）将水泥、乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；；
（5）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
实施例4
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉30份，乳化沥青60份，
矿粉40份，再生活化剂2份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡4份，
萜烯树脂6份，层状改性填料0.8份，
多孔硅铝凝胶1.4份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂0.7份，水40份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理2h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料；其中，蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1；
（2）将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥，制得多孔硅铝凝胶；
（3）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（4）将水泥、乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；；
（5）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
实施例5
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉35份，乳化沥青65份，
矿粉45份，再生活化剂2份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡5份，
萜烯树脂7份，层状改性填料1.0份，
多孔硅铝凝胶1.6份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂0.8份，水45份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理2h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料；其中，蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1；
（2）将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥，制得多孔硅铝凝胶；
（3）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（4）将水泥、乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；；
（5）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
实施例6
一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉38份，乳化沥青70份，
矿粉50份，再生活化剂2份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡5.5份，
萜烯树脂7.5份，层状改性填料1.1份，
多孔硅铝凝胶1.8份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂0.9份，水50份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理3h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料；其中，蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1；
（2）将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥，制得多孔硅铝凝胶；
（3）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（4）将水泥、乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；；
（5）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
进行车辙试验、低温小梁弯曲试验(-10℃)、
冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验，测试沥青混凝土的路用性能，并与申请号为201410531757..3提供的透水沥青混凝土进行对比。结果如表1所示。
表1
从上述测试结果来看，本发明提供的复合砂浆力学性能优异，稳定性好，透水性能佳。
Claims (9)
1.一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，以重量份计，由以下组分组成：
废旧轮胎橡胶粉20-40份，乳化沥青50-70份，
矿粉32-60份，再生活化剂1-3份，
稳定剂1份，聚乙烯蜡2-6份，
萜烯树脂5-8份，层状改性填料0.6-1.2份，
多孔硅铝凝胶1-2份，消泡剂1份，
增稠剂1份，分散剂0.5-1份，水30-50份；
其中，所述层状改性填料为石墨插层蒙脱土材料，其制备方法为：将蒙脱土研磨后过200目筛，得到预处理蒙脱土；将预处理的蒙脱土置于质量浓度为45%的柠檬酸水溶液中，滴加硅烷偶联剂，500W功率下超声处理1h，加入浓硫酸浸泡处理后的石墨，继续超声处理1-3h，过滤，并将过滤后的固体依次用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到层状改性填料。
2.如权利要求1所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，所述多孔硅铝凝胶的制备方法为：将水玻璃置于容器中，依次向容器中加入木质素磺酸钠、硫酸铝，然后在8000r/min的转速下快速搅拌，然后在110℃下干燥即得。
3.如权利要求1所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
4.如权利要求1所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
5.如权利要求1所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，所述分散剂为聚苯乙烯磺酸钠。
6.如权利要求1所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，所述再生活化剂为甘蔗提取液和棕榈油的混合物，二者质量比为1:5。
7.如权利要求1所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，所述稳定剂为醋酸乙烯酯-丙烯酸酯的共聚物乳液。
8.如权利要求1所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆，其特征在于，所述蒙脱土、硅烷偶联剂、石墨的质量比为3:0.1:1。
9.如权利要求1至8任一所述的一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将废旧轮胎橡胶粉、再生活化剂混合，在球磨机中球磨处理，然后加入稳定剂、层状改性填料、多孔硅铝凝胶、分散剂，继续球磨，然后搅拌混合均匀，得到混合料A；
（2）将乳化沥青、矿粉、聚乙烯蜡、萜烯树脂、消泡剂、增稠剂和水混合搅拌均匀，制得混合料B；
（3）将混合料A、混合料B混合搅拌均匀，制得透水砂浆。
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2017
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