專利名稱：一種橡膠改性固化土及其制備和施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型橡膠改性固化土及其制備和施工方法，屬于土木及道路 工程技術(shù)領(lǐng)域。(二)
背景技術(shù)：
以水泥、石灰等膠凝材料與土拌和制備成的固化土在我國被廣泛地應用于 中低等級公路的基層或高等級公路的墊層。該固化土具有脆性大、易干縮開裂、 抗疲勞性差等缺點。本發(fā)明在固化土中加入以廢棄輪胎等廢舊橡膠制成的橡膠 顆粒或橡膠纖維，可改善固化土的脆性、提高其抗疲勞性、抗裂性和耐久性， 并能降低固化土的表觀密度。廢舊橡膠被稱為"黑色污染"，主要來源是廢棄汽車輪胎。隨著國民經(jīng)濟和 汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，大量廢舊橡膠的無害化處理和資源化回收利用成為了一 個亟待解決的問題。本發(fā)明如能為廢棄橡膠開拓了新的應用途徑，必能取得良 好的環(huán)境效益。(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種橡膠改性固化土及其制備和施工方法，主要用于 道路工程，以改善常用的固化土基層的抗裂性、抗疲勞強度和耐久性。同時為 廢舊橡膠開辟了一種新的應用途徑，以能取得良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。 本發(fā)明一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為 橡膠材料 1% 20% 膠凝材料 3% 35%土 40% 95% 水 0% 5%本發(fā)明的橡膠改性固化土，是由上述的土、膠凝材料和橡膠材料，摻入水， 經(jīng)拌合固化而成。該橡膠材料可采用粒徑為O. lmm 10mm的橡膠顆粒，由廢棄輪胎粉碎制成。 也可采用橡膠纖維或橡膠顆粒和橡膠纖維的混合物。使用時，所述橡膠材料可 原狀摻入，如需要加強橡膠材料與固化土的界面膠結(jié)強度，可進行表面改性后 摻入。表面改性需要使用橡膠表面改性劑，該橡膠表面改性劑可采用硅烷偶聯(lián) 劑、NaOH溶液等。該膠凝材料可采用下述幾類按一定質(zhì)量百分比組合成的材料①A類(水 泥類)，各標號硅酸鹽系列水泥2 99%、石灰0 50%、粉煤灰0 50%、礦 渣0 80%、鋼渣0 80%、煅燒煤矸石0 60%、石膏(包括磷石膏、排煙脫 硫石膏等各種含硫酸鈣的人工或天然的產(chǎn)品或廢料)0 30%、其他含活性氧化 硅、氧化鋁的人工或天然的產(chǎn)品或廢料0 60%。②B類(石灰類)，石灰4 99%、粉煤灰0 50%、礦渣0 80%、鋼渣0 80%、煅燒煤矸石0 60%、 石膏(包括磷石膏、排煙脫硫石膏等各種含硫酸鈣的人工或天然的產(chǎn)品或廢料) 0 30%、其他含活性氧化硅、氧化鋁的人工或天然的產(chǎn)品或廢料0 60%。③ C類(有機無機混合類)，各類聚合物粉末、聚合物膠乳、液體樹脂(如丁苯橡 膠、聚丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂)等有機材料5 30%， A類或B類膠凝材料70 95%。其中，可視施工或設計需要，在膠凝材料中含有水泥時，可摻入緩凝劑(如 糖蜜、木質(zhì)素磺酸鹽)或減水劑(如磺化奈甲醛縮合物、改性木質(zhì)磺酸鹽)或 者緩凝劑和減水劑兩者的組合。該土為一般工程用土，其含水率可為5 40%。 本發(fā)明一種橡膠改性固化土的制備和施工方法如下-(1) 通過悉知的實驗方法測出工程用土的含水率；(2) 在室內(nèi)進行土的擊實實驗，確定土的最佳含水率；(3) 調(diào)整土的含水率在土的含水率小于最佳含水率時，對土進行灑水處理， 在土的含水率大于最佳含水率時，進行自然攤曬處理，使土的含水率處于最佳 含水率及其附近；(4) 將所用的膠凝材料的各組分按設計的質(zhì)量百分比混合均勻(若膠凝材料 中含有液態(tài)組分，如液體樹脂，該液態(tài)組分在下一步驟加水攪拌時和水一起加 入)；(5)將經(jīng)步驟(3)處理后的含水率在最佳含水率及其附近的土與膠凝材料 以及橡膠材料，按照設計的組成成分的質(zhì)量百分比要求混合，再加入水(和膠 凝材料中的液態(tài)組分)攪拌均勻，然后攤鋪碾壓成型，成型后進行灑水養(yǎng)護。 可用于公路或鐵路的基層或路基。其中，該步驟(4)所述的用于攪拌的水量是根據(jù)膠凝材料水化的需要所確 定的。本發(fā)明一種橡膠改性固化土及其施工方法，其優(yōu)點和功效是經(jīng)橡膠改性的固化土有效的提高了韌性、抗收縮開裂的能力和抗疲勞性能，降低了表觀密度。 可廣泛應用于普通公路基層，尤其是凍土地區(qū)道路、重交通道路、機場跑道等 的基層或墊層。本發(fā)明應用大量的廢舊橡膠，能取得良好的環(huán)境效應和經(jīng)濟效 應。具體實施例方式下面根據(jù)幾個具體實施例對本發(fā)明一種橡膠改性固化土及其制備方法作 進一步的闡述 實施例1:本發(fā)明一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為普通硅酸鹽水泥7%， 土 (含水率10%) 80%,橡膠顆粒5%，橡膠纖維6%，水 2%。木質(zhì)素磺酸鹽為上述材料總質(zhì)量的0. 12%。其中，橡膠顆粒粒徑為0. lmm 2. 5mm，其制備和施工方法是在室內(nèi)進行土的擊實實驗，確定土的最佳含水率。 對土進行灑水濕潤處理，使土的含水率在最佳含水率附近。將橡膠顆粒、水泥、 木質(zhì)素磺酸鹽與土混合，再加入膠凝材料水化所需的水，拌和均勻，然后進行 攤鋪碾壓，成型后灑水養(yǎng)生。此橡膠改性固化土可用于二級公路等較低等級公 路的基層。 實施例2:本發(fā)明一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為石灰6%、粉煤灰10%、煤矸石5%、鋼渣5%、經(jīng)表面改性后的橡膠材料6%、 土 (含水率為2590 65%、水3%。橡膠表面改性劑使用NaOH溶液。其制備和施 工方法是先用NaOH溶液對橡膠顆粒進行表面改性處理，并將石灰、粉煤灰、 煤矸石、鋼渣等膠凝材料混合均勻。在室內(nèi)進行土的擊實實驗，以確定土的最佳含水率。對土進行攤曬干燥，保證土的含水率在最佳含水率附近，然后將混 合后的膠凝材料、表面改性后的橡膠顆粒與土進行混合，再加入膠凝材料水化 所需的水，拌和均勻，然后進行攤鋪碾壓，成型后灑水養(yǎng)生。此橡膠改性固化 土可用于二級公路等較低等級公路的基層。 實施例3:本發(fā)明一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為水泥8%、環(huán)氧樹脂2%、經(jīng)表面改性后的橡膠材料6%、 土 (含水率為10%) 82%、水2%。橡膠表面改性劑使用硅烷偶聯(lián)劑。其制備和施工方法是先用硅垸偶聯(lián)劑對橡膠材料進行表面改性處理。在室內(nèi)進行土的擊實實驗，以確定土 的最佳含水率。對土進行灑水濕潤處理，使土的含水率在最佳含水率附近。將 水泥、改性后的橡膠顆粒與土進行混合，再加入膠凝材料水化所需的水和液體 環(huán)氧樹脂，拌合均勻，然后進行攤鋪碾壓，成型后灑水養(yǎng)生。此橡膠改性固化 土可用于高等級公路的底基層或二級公路等較低等級公路的基層。實施例4:本發(fā)明一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為水泥6%、粉煤灰12%、聚丙烯酸酯乳膠2%、橡膠材料5%、 土 (含水率為 10%) 72%、水3%。使用緩凝劑糖蜜。其制備和施工方法是在室內(nèi)進行土的擊實實驗，以確定土的最佳含水率。對土進行灑水濕潤處理，使土的含水率在最 佳含水率附近。將水泥、粉煤灰、橡膠顆粒與土進行混合，再加入膠凝材料水 化所需的水、聚丙烯酸酯乳膠和緩凝劑糖蜜，拌合均勻，然后進行攤鋪碾壓， 成型后灑水養(yǎng)生。此橡膠改性固化土可用于高等級公路的底基層或二級公路等 較低等級公路的基層。實施例5:本發(fā)明一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為水泥6%、磷石膏5%、礦渣5%、經(jīng)表面改性后的橡膠材料6%、 土 (含水率 為25%) 75%、水3%。橡膠表面改性劑使用NaOH溶液。其制備和施工方法是-先用NaOH溶液對橡膠顆粒進行表面改性處理，并將石水泥、磷石膏、礦渣等膠 凝材料混合均勻。在室內(nèi)進行土的擊實實驗，以確定土的最佳含水率。對土進 行攤曬干燥，保證土的含水率在最佳含水率附近，然后將混合后的膠凝材料、表面改性后的橡膠顆粒與土進行混合，再加入膠凝材料水化所需的水，拌和均 勻，然后進行攤鋪碾壓，成型后灑水養(yǎng)生。此橡膠改性固化土可用于高等級公 路底基層或二級公路等較低等級公路的基層。
權(quán)利要求
1、一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為橡膠材料1％～20％膠凝材料3％～35％土 40％～95％水 0％～5％該橡膠改性固化土，是由上述的土、膠凝材料和橡膠材料，摻入水，經(jīng)拌合固化而成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該橡膠材料在使用時 原狀摻入，如需要加強橡膠材料與固化土的界面膠結(jié)強度，則進行表面改性后 摻入；表面改性需要使用橡膠表面改性劑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該橡膠材料采用粒徑 為0.1mm 10mm的橡膠顆粒，由廢棄輪胎粉碎制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該橡膠材料采用橡膠纖維。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該橡膠材料采用 橡膠顆粒和橡膠纖維的混合物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橡膠改性固化土，其特征在于該橡膠表面改性劑采 用硅烷偶聯(lián)劑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橡膠改性固化土，其特征在于該橡膠表面改性劑采 用NaOH溶液。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該膠凝材料采用下述 按一定質(zhì)量百分比組合成的材料A類(水泥類)，各標號硅酸鹽系列水泥2 99%、石灰0 50%、粉煤灰0 50%、礦渣0 80%、鋼渣0 80%、煅燒煤 矸石0 60%、石膏(包括磷石膏、排煙脫硫石膏等各種含硫酸轉(zhuǎn)的人工或天 然的產(chǎn)品或廢料)0 30%、其他含活性氧化硅、氧化鋁的人工或天然的產(chǎn)品或 廢料0 60%。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該膠凝材料采用下述固化而成。按一定質(zhì)量百分比組合成的材料B類(石灰類)，石灰4 99%、粉煤灰0 50%、礦渣0 80%、鋼渣0 80%、煅燒煤矸石0 60%、石膏(包括磷石膏、 排煙脫硫石膏等各種含硫酸鈣的人工或天然的產(chǎn)品或廢料)0 30%、其他含活 性氧化硅、氧化鋁的人工或天然的產(chǎn)品或廢料0 60%。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該膠凝材料采用下 述按一定質(zhì)量百分比組合成的材料C類(有機無機混合類)，各類聚合物粉 末、聚合物膠乳、液體樹脂(如丁苯橡膠、聚丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂)等有機材 料5 30%, A類膠凝材料70 95% 。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該膠凝材料采用下述按一定質(zhì)量百分比組合成的材料C類(有機無機混合類)，各類聚合物粉末、聚合物膠乳、液體樹脂(如丁苯橡膠、聚丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂)等有機材料5 30% ， B類膠凝材料70 95% 。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土，其特征在于該土為工程用土，其含水率為5 40%。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠改性固化土的制備和施工方法，其特征在于 該橡膠改性固化土的制備和施工方法如下(1) 通過悉知的實驗方法測出工程用土的含水率；(2) 在室內(nèi)進行土的擊實實驗，確定土的最佳含水率；(3) 調(diào)整土的含水率在土的含水率小于最佳含水率時，對土進行灑水處理， 在土的含水率大于最佳含水率時，進行自然攤曬處理，使土的含水率處于最佳 含水率及其附近；(4) 將所用的膠凝材料的各組分按設計的質(zhì)量百分比混合均勻(若膠凝材料 中含有液態(tài)組分，如液體樹脂，該液態(tài)組分在下一步驟加水攪拌時和水一起加 入)；其中，所述的用于攪拌的水量是根據(jù)膠凝材料水化的需要所確定的。(5)將經(jīng)步驟(3)處理后的含水率在最佳含水率及其附近的土與膠凝材料 以及橡膠材料，按照設計的組成成分的質(zhì)量百分比要求混合，再加入水(和膠 凝材料中的液態(tài)組分)攪拌均勻，然后攤鋪碾壓成型，成型后進行灑水養(yǎng)護。
14、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的橡膠改性固化土，其特征在于在使用包含有水泥 組分的A類或C類膠凝材料時，摻入緩凝劑或減水劑，或者緩凝劑和減水劑都摻入。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的橡膠改性固化土，其特征在于該緩凝劑釆用糖蜜。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的橡膠改性固化土，其特征在于該緩凝劑采用木質(zhì) 素磺酸鹽。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的橡膠改性固化土，其特征在于該減水劑采用磺化 奈甲醛縮合物。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的橡膠改性固化土，其特征在于該減水劑采用改性 木質(zhì)磺酸鹽。
全文摘要
一種橡膠改性固化土，其組成成分的質(zhì)量百分比為橡膠材料1％～20％，膠凝材料3％～35％，土40％～95％，水0％～5％，該橡膠改性固化土，是由上述的土、膠凝材料和橡膠材料，摻入水，經(jīng)拌合固化而成。其制備和施工方法是(1)測出工程用土的含水率；(2)確定土的最佳含水率；(3)調(diào)整土的含水率；(4)將所用的膠凝材料混合均勻；(5)將經(jīng)步驟(3)處理后的含水率在最佳含水率及其附近的土與膠凝材料以及橡膠材料，按照設計的組成成分的質(zhì)量百分比要求混合，再加入水攪拌均勻，然后攤鋪碾壓成型，成型后進行灑水養(yǎng)護。本發(fā)明固化土具有較高的韌性、抗收縮開裂的能力和抗疲勞性能，并降低了表觀密度，再利用了廢舊橡膠，經(jīng)濟和環(huán)境效益良好，應用領(lǐng)域廣泛。
文檔編號C04B18/08GK101323516SQ200810116619
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者朱寶林, 李戰(zhàn)國, 鄧曉軒, 饒波華, 新 黃 申請人:北京航空航天大學