專利名稱：一種橡膠顆粒耐水保溫砂漿及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于保溫材料領(lǐng)域，特別涉及一種適用于高濕環(huán)境的橡膠顆粒耐水保溫砂漿。
背景技術(shù)：
保溫砂漿是以水泥為膠凝材料，以顆粒狀輕質(zhì)保溫材料加水拌合制成的，具有質(zhì)輕、保溫、絕熱性好的特點(diǎn)，但現(xiàn)有的傳統(tǒng)砂漿保溫隔熱材料，如聚苯顆粒保溫砂漿、珍珠巖保溫砂漿等，在使用過程中暴露出了許多缺陷，如墻面空鼓、開裂、脫落等，引起了墻體的滲漏、透風(fēng)、剝落等問題，在建筑工程中越來越突出。另外，大部分保溫砂漿孔隙率較高，保溫材料的孔隙結(jié)構(gòu)分為連通型、封閉型、半封閉型幾種，除少數(shù)有機(jī)泡沫塑料的空隙多數(shù)為封閉型外，其他保溫材料不管孔隙結(jié)構(gòu)如何，其材質(zhì)本身吸水，加上連通孔隙的毛細(xì)管滲透吸水，故整體吸水率均很高。吸水后不僅會(huì)降低材料的強(qiáng)度，而且會(huì)大大降低其保溫性能。我國很多礦井都受到熱害的困擾，礦井熱害最終將成為制約礦井開采深度的決定因素。導(dǎo)致礦井熱害的主要原因，一是礦井開采深度大(目前一般為-IOOOm左右)、地溫高G5-50度)，二是礦井生產(chǎn)所需的大功率機(jī)電設(shè)備放熱大、散熱難。采掘工作面氣溫甚至高達(dá)33-36度，相對(duì)濕度大多為80 % 90 %左右，總回風(fēng)道和回風(fēng)井內(nèi)的相對(duì)濕度接近 100 %，在這種環(huán)境下，一般的保溫砂漿吸水后很快地失去其保溫隔熱性能，因此，現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)砂漿在高溫高濕的工作環(huán)境下危害礦工的身體健康，影響著礦井的正常生產(chǎn)。另外，廢舊輪胎屬于工業(yè)有害固體廢物，它是惡化自然環(huán)境、破壞植被生長、影響人類健康、危及地球生態(tài)環(huán)境的最有害垃圾之一。通常的處理固體廢物的方法如填埋、燃燒等，對(duì)廢舊輪胎都不適用。廢舊輪胎屬于高分子彈性材料，它們的大分子分解到不影響土壤中植物生長的程度需要數(shù)百年的歲月，可謂“頑固不化”。若燃燒，其所釋放出來的煙霧和一氧化碳，會(huì)嚴(yán)重污染大氣。越積越多的廢舊輪胎長期露天堆放，不僅占用了大量土地，而且經(jīng)過日曬雨淋，極易滋生蚊蟲，傳播疾病，此外還容易引發(fā)火災(zāi)。歷史上許多國家如美國、加拿大、日本等，都曾因廢舊輪胎起火而蒙受了巨大損失。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的廢舊輪胎形成的“黑色污染”正在威脅著全人類的生存環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年約有15億條輪胎報(bào)廢，其中能夠得到翻新利用的只占15-20%。為此，許多國家都在千方百計(jì)為廢舊輪胎尋找出路。中國是世界上第三大輪胎生產(chǎn)國，2000年輪胎產(chǎn)量超過1億條，僅次于美國和日本，每年生成的廢舊輪胎達(dá)3000萬條，在北京、上海等大城市的市郊結(jié)合處都能見到綿延上千米、像小山一樣的廢舊輪胎堆積點(diǎn)。并且，隨著我國政府對(duì)汽車工業(yè)的大力支持， 廢舊輪胎的生成量將急劇增加，“黑色污染”造成的危害會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“白色污染”。對(duì)此，國家環(huán)?？偩忠呀?jīng)將廢舊輪胎的回收處理列入議程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一是提供一種橡膠顆粒耐水保溫砂漿。本發(fā)明目的之二是提供橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法。
本發(fā)明是采用橡膠顆粒、膠凝材料、表面處理劑、減水劑、增稠劑、細(xì)骨料等材料， 制得一種適用于高濕環(huán)境的橡膠顆粒耐水保溫砂漿，具有良好的施工性、熱工性、抗裂性、 耐候性和小的吸水率。本發(fā)明耐水保溫沙漿中的橡膠顆?？刹捎脧U舊輪胎等橡膠廢棄物加工而成，用堆積密度300-350kg/m3、直徑為0. 5_2mm的橡膠顆粒替代體積30% -50%的砂子，每立方米砂漿中橡膠顆粒用量在100-170kg左右；膠凝材料可優(yōu)先選用P042. 5的普通硅酸鹽水泥、優(yōu)質(zhì)粉煤灰，也可使用一定量的磨細(xì)礦粉等，每立方米砂漿中膠凝材料用量在300-450kg，優(yōu)質(zhì)粉煤灰、S75級(jí)礦粉的摻量可達(dá)膠凝材料的30-40% ；表面處理劑主要選用模數(shù)為2. 0的水玻璃、比表面積為15000 20000m2/kg的硅灰以及抗裂防水劑等， 其用量為橡膠顆粒質(zhì)量的5-10%左右，其中水玻璃的摻量為橡膠粉質(zhì)量的3-5%，硅灰的摻量為橡膠顆粒質(zhì)量的2-4%，抗裂防水劑為具有微膨脹、防水功效的粉體材料，摻量為橡膠粉質(zhì)量的2-4% ；增稠劑主要選用纖維素醚及其衍生物類，例如有聚陰離子纖維素、羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等，本發(fā)明采用羧甲基纖維素，其用量為膠凝材料用量的0. 05-0. 1%0 ；細(xì)骨料主要是普通河砂，粒徑在2. 5mm以下，在沒有加入橡膠顆粒時(shí)，一立方砂漿中砂的用量為1500-1600kg，本發(fā)明的保溫砂漿中用橡膠顆粒等體積替代砂子30% -50%，砂漿中砂的用量在750-1050kg/m3 ；減水劑采用萘系高效減水劑，減水率為15%以上，摻量為膠凝材料用量的1. 5%左右；本發(fā)明所述耐水保溫砂漿的水膠比為
0. 6-0.8，每立方米砂漿中的水為180-M0kg。
本發(fā)明所述的II膠顆粒耐水保溫砂漿，具體配方如下
水泥180-300kg/m:3 橡膠顆粒100-170kg/m3
粉煤灰60-140kg/m3砂755-1050kg/m3
S75級(jí)礦粉40-80kg/m3萘系高效減水劑 4. 5-7. Okg/m3
硅灰2-6kg/m3羧甲基纖維素0.025-0. 05kg/m3
水玻璃3-7kg/m3水180-240kg/m3
抗裂防水劑2-6kg/m3
本發(fā)明所述的II膠顆粒耐水保溫砂漿，較好的配方如下
水泥200kg/m3橡膠顆粒132kg/m3
粉煤灰80kg/m3砂900kg/m3
S75級(jí)礦粉60kg/m3萘系高效減水劑5. 4kg/m3
硅灰5kg/m3羧甲基纖維素0. 036kg/m3
水玻璃5kg/m3水21Okg/m3
抗裂防水劑5kg/m3
若非特指，本發(fā)明所述的原料均為市售商品。
本發(fā)明所述的適用于高濕環(huán)境的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法，是采用30 % --50%的橡膠顆粒代替砂，P042.5的普通硅酸鹽水泥180-250Kg/m3、優(yōu)質(zhì)粉煤灰
100-140Kg/m3、l. 0-1. 5 %的高效減水劑、并加入膠凝材料的0. 05-0. 1%。羧甲基纖維素，在水灰比為0. 6-0. 8時(shí)配制而成的，制得的保溫砂漿和易性好、導(dǎo)熱系數(shù)較低、抗裂性較好、 耐水性好的抗壓強(qiáng)度達(dá)5-lOMPa的保溫砂漿。本發(fā)明所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法包括如下步驟1.取粒徑為0. 5-2mm的橡膠顆粒，準(zhǔn)備進(jìn)行預(yù)處理；
2.稱取橡膠顆粒質(zhì)量5-10%的硅灰和抗裂防水劑，硅灰抗裂防水劑=1 1，按水固=0.4-0. 5 1的比例加水?dāng)嚢杈鶆?，再加入橡膠顆粒質(zhì)量3-5%的水玻璃，混合均勻；3.將橡膠顆粒倒入上述漿體中一起混合均勻進(jìn)行界面處理，然后把界面預(yù)處理過的橡膠顆粒涼至半干，待用。4.按照配合比，將水泥、粉煤灰等膠凝材料與砂、界面預(yù)處理過的橡膠顆粒一起在混凝土或砂漿攪拌機(jī)中攪拌15-20s ；5.之后加入水、減水劑和羧甲基纖維素，共同攪拌30-40s，即得橡膠顆粒耐水保溫砂漿拌合物。由于橡膠的導(dǎo)熱系數(shù)較小(僅為0. lff/(m ·Κ)，所以將輪胎制得的橡膠顆粒替代一部分砂子摻入到砂漿中，可減小砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)。另外，橡膠顆粒相當(dāng)于泡沫引氣劑，可以引入一定量微細(xì)、不連通的、閉口的微孔，分散在砂漿基體中，阻斷或減緩了熱流的通過?？諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)很小，傳熱能力較差，橡膠本身屬于絕緣材料，導(dǎo)熱性能差且橡膠阻尼大，因此會(huì)消耗大量的熱能，提高橡膠顆粒砂漿的熱阻，減小導(dǎo)熱系數(shù)，使其具有一定的保溫隔熱性能。橡膠顆粒是彈性材料，其彈性模量比砂漿基體約降低1000倍。橡膠顆粒的添加增加了砂漿破壞時(shí)的最大變形極限，能最大限度的吸收缺陷和微裂紋擴(kuò)展所需的能量，使砂漿在破壞前能承受更大的應(yīng)力。另外，橡膠顆?？梢宰鳛閼?yīng)力的緩沖區(qū)，能夠緩和內(nèi)部的各種應(yīng)力，包括收縮自應(yīng)力、溫度應(yīng)力等，從而減少內(nèi)部原生裂紋的發(fā)生與發(fā)展。因此，橡膠顆粒的加入不僅可以對(duì)應(yīng)力集中起到分散作用，而且可以通過變形來吸收、消耗大量的應(yīng)變能， 實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化，延緩了裂縫的發(fā)生時(shí)間、降低了裂縫的發(fā)生幾率、抑制了裂縫的發(fā)展速度。本發(fā)明在橡膠顆粒替代砂之前，先用無機(jī)界面劑將橡膠顆粒進(jìn)行界面預(yù)處理，預(yù)處理后，橡膠顆粒會(huì)和表面處理劑形成較理想界面，再將處理后的橡膠顆粒和其他材料一起攪拌，橡膠顆粒和砂漿的脆弱表面在一定程度上得到改善，無機(jī)和有機(jī)界面粘結(jié)性能得到提高，因而而對(duì)其砂漿的強(qiáng)度降低不大。由于橡膠顆粒本身具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)、良好的耐水性和較小的吸水率，因此可以提高高濕環(huán)境下砂漿的隔熱性能，其次，由于橡膠顆粒這種特殊的骨料的加入，具有很好的變形來緩解內(nèi)部的拉應(yīng)力使得砂漿具有良好的抗裂性，延緩開裂時(shí)間、對(duì)裂縫的發(fā)展起到更好的抑制作用。另外，對(duì)橡膠顆粒進(jìn)行表面預(yù)處理，可以使橡膠和基體之間的界面黏結(jié)得到增強(qiáng)和改善，進(jìn)而能夠使砂漿的強(qiáng)度不明顯降低，故本發(fā)明能提高保溫砂漿的抗裂性、強(qiáng)度以及在高濕環(huán)境下的保溫性能。一般傳統(tǒng)的保溫砂漿孔隙率較大，吸水率很大，在礦井下的這樣濕度較高的工作環(huán)境中，很快地吸收周圍的水分，導(dǎo)熱系數(shù)將會(huì)顯著的提高，保溫砂漿吸水后很快地失去其保溫隔熱性能。本發(fā)明所述的保溫砂漿克服了傳統(tǒng)保溫砂漿吸水率很大、抗裂性差、耐候性差、收縮變形大、易開裂、易發(fā)生空鼓現(xiàn)象等缺陷，將廢舊橡膠制成橡膠顆粒，用無機(jī)界面劑進(jìn)行界面預(yù)處理后加入砂漿中，使砂漿的吸水率大大的降低，在用于類似礦井這種高溫高濕的工作環(huán)境時(shí)，可有效地改善工作環(huán)境，同時(shí)廢舊輪胎被喻為“黑色污染”，本發(fā)明可有效的地利用廢舊輪胎制成橡膠顆粒，用在本發(fā)明保溫砂漿中，故本發(fā)明在環(huán)境保護(hù)及建筑施工領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。表1比較了傳統(tǒng)砂漿、本發(fā)明的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的性能。表1傳統(tǒng)砂漿和橡膠顆粒耐水保溫砂漿的性能
權(quán)利要求
1. 一種橡膠顆粒耐水保溫砂漿，由以下成分組成水泥180-300kg/m3 橡膠顆粒100-170kg/m3粉煤灰60-140kg/m3 砂755_1050kg/m3S75級(jí)礦粉 40-80kg/m3 萘系高效減水劑 4. 5-7. Okg/m3 硅灰2-6kg/m3羧甲基纖維素 0.025-0.05kg/m3水玻璃31kg/m3水180-240kg/m3抗裂防水劑 2-6kg/m3
2.如權(quán)利要求1所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿，由以下成分組成 水泥200kg/m3 橡膠顆粒132kg/m3 粉煤灰 80kg/m3 砂 900kg/m3S75級(jí)礦粉 60kg/m3 萘系高效減水 5.4kg/m3 硅灰5kg/m3 羧甲基纖維素 0.036kg/m3水玻璃5kg/m3 水210kg/m3抗裂防水劑 5kg/m3
3.如權(quán)利要求1或2所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿，其特征在于所述的橡膠顆粒直徑為 0. 5-2mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿，其特征在于所述硅灰的比表面積為 15000 20000m2/kgo
5.如權(quán)利要求1或2所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法，包括如下步驟(1)取粒徑為0.5-2mm的橡膠顆粒備用；(2)稱取橡膠顆粒質(zhì)量5-10%的硅灰和抗裂防水劑，加水?dāng)嚢杈鶆?，再加入水玻璃，混合均勻?3)將橡膠顆粒倒入上述漿體中一起混合均勻進(jìn)行界面處理，然后把界面預(yù)處理過的橡膠顆粒涼至半干，待用；(4)按照配方，將水泥、粉煤灰、砂和界面預(yù)處理過的橡膠顆?；旌虾?，在混凝土或砂漿攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌；(5)之后加入水、減水劑和羧甲基纖維素再進(jìn)行攪拌，即得橡膠顆粒耐水保溫砂漿拌合物。
6.如權(quán)利要求5所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法，其特征在于硅灰抗裂防水劑=1 1、加水量為水固=0.4-0.5 1。
7.如權(quán)利要求5所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法，其特征在于水玻璃的質(zhì)量為橡膠顆粒的3-5%。
8.如權(quán)利要求5所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法，其特征在于將水泥、粉煤灰、砂和橡膠顆?；旌虾蟮臄嚢钑r(shí)間為15-20s。
9.如權(quán)利要求5所述的橡膠顆粒耐水保溫砂漿的制備方法，其特征在于加入水、減水劑和羧甲基纖維素后攪拌30-40S。
全文摘要
本發(fā)明是采用橡膠顆粒、膠凝材料、表面處理劑、減水劑、增稠劑、細(xì)骨料等材料，制得一種適用于高濕環(huán)境的橡膠顆粒耐水保溫砂漿，本發(fā)明耐水保溫沙漿中的橡膠顆?？刹捎脧U舊輪胎等橡膠廢棄物加工而成，將廢舊橡膠制成橡膠顆粒，用無機(jī)界面劑進(jìn)行界面預(yù)處理后加入砂漿中，每立方米砂漿中橡膠顆粒用量在100-170kg左右，用本發(fā)明方法制備的保溫砂漿克服了傳統(tǒng)保溫砂漿吸水率大、抗裂性差、耐候性差、收縮變形大、易開裂、易發(fā)生空鼓現(xiàn)象等缺陷，在用于類似礦井這種高溫高濕的工作環(huán)境時(shí)，可有效地改善工作環(huán)境，同時(shí)廢舊輪胎被喻為“黑色污染”。本發(fā)明可有效的地利用廢舊輪胎，可對(duì)環(huán)境保護(hù)及建筑施工領(lǐng)域作出突出的貢獻(xiàn)。
文檔編號(hào)C04B18/22GK102267806SQ20101061096
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉娟紅, 卞立波, 宋少民, 王林 申請(qǐng)人:北京建筑工程學(xué)院, 北京新奧混凝土集團(tuán)有限公司, 北京科技大學(xué)