本发明涉及废旧轮胎再利用技术领域，具体涉及一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法。
背景技术：
伴随着国民私家车拥有量的极速增加，废旧轮胎的处理成为汽车工业向可持续之路发展的巨大阻碍。废旧轮胎作为难以降解的有机高分子材料，如何回收利用亦成为环保难题。
我国的废轮胎年产生量达800多万吨，占世界废轮胎产生总量的38％，据世界环境卫生组织统计，世界废旧轮胎积存量已达30亿条，并以每年约10亿条令人惊诧的数字增长，废旧轮胎长期露天堆放，不仅占用大量土地，而且极易滋生蚊虫传播疾病如登革热等，严重恶化自然环境、破坏植物植被、严重危及地球生态环境。
还有可能引发火灾，威胁人们的生命及财产安全，被称之为“黑色污染”。而比火灾更严重的危险是污染地下水源，一旦污染地下水源，将会危及所有生物的生存，其数量的急剧增加正对地球造成严重的污染，给环境保护带来很大挑战。废旧轮胎所带来严重的污染可以使周围寸草不生。填埋、燃烧等处理固体废弃物的方法对废旧轮胎都不适用。轮胎的污染问题变得日渐突出，给保护环境带来很大挑战，另外，轮胎都是用不熔或难熔的高分子弹性材料制成，这些材料的大分子如果分解到不影响土壤中植物生长的程度，需要数百年。
中国专利cn108342215a公开了一种催化裂解处理废旧轮胎的方法，属于废旧轮胎再利用技术领域。解决了现有技术回收率低，炭黑颗粒大，污染严重的问题，所述的催化裂解处理废旧轮胎的方法，包括原料预处理、一次催化裂解、二次裂解、蒸馏以及脱硫过程，所述的二次裂解是指将一次催化裂解产生的固态裂解产物加入到二次裂解装置进行二次裂解，产生的裂解气除尘、脱硫后储存。该发明可用于催化裂解处理废旧轮胎，其中，一次催化裂解的温度是500～700℃，二次裂解的温度是450～550℃，高温裂解需要消耗大量的能源，废旧轮胎的回收成本高。
中国专利cn107722411a公开了一种废旧轮胎再生利用的方法，具体包括以下步骤：将废旧轮橡胶切割粉碎，再将废旧轮胎胶粒中的钢丝及纤维成分等杂物进行分离筛选，之后将得到的废旧轮胎颗粒进行清洗、浸泡、烘干，将所述烘干后的废旧轮胎颗粒送入细碎机进行进一步研磨，得到成品胶粉，最后将上述得到的胶粉按照废旧轮胎胶粉：丁基胶：硫磺：硫化剂dtdm：促进剂dm：氧化锌：硬脂酸：炭黑：石蜡油：加工助剂h501：增粘剂tko-90：防老剂质量为50:20:0.7:0.45:0.4:3.0:0.6:30:13.5:1.6:2.2:0.35的配方进行胶片的生产，利用上述配方制得的胶片具有良好的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性以及耐油性等，可应用于多种车轮内胎的生产，废旧轮胎再处理制造的胶片弹性差，耐撕裂性差，不适合回收制作再生橡胶。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法，包括以下步骤：
(1)将废旧轮胎清洗后晾干，机械粉碎过80-100目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，升温至80-90℃，保温搅拌20-25h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中烘干；
(2)氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌30-40min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至50-65℃搅拌反应30-40min，加入1,4-丁二醇，再升温至70-75℃搅拌反应30-40min，再升温至80-85℃搅拌反应3-5h，降温至35-40℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应3-6h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；
(3)将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、增强纤维、生物胶质混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，800-1000r/min室温搅拌30-40min后，升温至40-50℃，200-400r/min搅拌8-15min，自然冷却至室温即可。
优选地，废旧轮胎的清洗方法为：用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入中性洗涤液中超声震荡40-60min，取出清水冲洗即可。
优选地，所述中性洗涤液包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠42-58份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18-35份、壬基酚聚氧乙烯醚5-12份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺8-15份、辛二醇5-10份、水800-1000份。
优选地，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为8-12％。
优选地，所述有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:1-5。
优选地，橡胶颗粒的烘干温度为80-90℃。
优选地，橡胶颗粒、矿粉、硅藻土、增强纤维、生物胶质的质量比为10-20：1：1：1。
优选地，所述增强纤维为聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维中的任意一种。
优选地，所述生物胶为瓜尔胶、卡拉胶、阿拉伯胶、果胶、壳聚糖和黄原胶中的任意一种。
上述混凝土增韧增强添加剂与混凝土按质量比1:20-30混合使用即可。
(三)有益效果
本发明提供了一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法，具有以下有益效果：
现有技术中经常会将废旧轮胎粉碎后所制得的橡胶颗粒用作混凝土添加剂，但是橡胶颗粒的掺入会使混凝土的抗压、抗拉强度大幅度降低，这是由于橡胶颗粒作为有机弹性材料，和混凝土材料之间存在相容性的问题，橡胶颗粒的加入会构成混凝土中的薄弱区域，此部分不但不能够承受荷载，还会引入气泡，增大混凝土的含气量，使得混凝土的抗压抗折强度降低，但橡胶颗粒作为弹性中心，可吸收振动能，改善冲击波，进而提高混凝土的抗冲击性能，本发明的创新点在于，用加入有机膨润土的氢氧化钠溶液对橡胶颗粒预处理，消除了橡胶表面的硬脂酸锌，在橡胶表面形成了相对粗糙和多孔的表面，改善了橡胶颗粒与和混凝土的相容性，有机膨润土由于表面具有硅氧结构，它的加入可以进一步改善橡胶颗粒的亲水性，所制备的聚氨酯乳液可以与橡胶颗粒互补，填充橡胶颗粒所造成的薄弱区域，增强混凝土内部各材料间的粘结性能，而且自身还可以起到减水的效果，八氟戊氧丙基甲基硅油的引入，提高了聚氨酯乳液的成膜性能，提升了其对混凝土的加强效果，本发明所制备的添加剂的加入可以大大提高混凝土的抗压、抗拉强度、抗冲击性能，而且本发明中对橡胶颗粒的额外处理，以及橡胶颗粒与其他成分的复合使用对添加剂性能的提升有很大的促进作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠55份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠25份、壬基酚聚氧乙烯醚10份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺12份、辛二醇6份、水900份的中性洗涤液中超声震荡50min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过90目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:2，升温至88℃，保温搅拌24h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中85℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌40min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至65℃搅拌反应40min，加入1,4-丁二醇，再升温至75℃搅拌反应35min，再升温至85℃搅拌反应5h，降温至37℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应5h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、尼龙纤维、阿拉伯胶按质量比为20：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，1000r/min室温搅拌40min后，升温至45℃，400r/min搅拌12min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:25混合即可。
实施例2：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠50份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠22份、壬基酚聚氧乙烯醚8份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺12份、辛二醇6份、水800份的中性洗涤液中超声震荡45min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过80目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为12％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:1，升温至85℃，保温搅拌25h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中85℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌30min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至55℃搅拌反应35min，加入1,4-丁二醇，再升温至70℃搅拌反应30min，再升温至82℃搅拌反应3h，降温至35℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应5h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、聚酯纤维、瓜尔胶按质量比为10：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，800r/min室温搅拌35min后，升温至40℃，200r/min搅拌8min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:20-30混合即可。
实施例3：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠42份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠35份、壬基酚聚氧乙烯醚6份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺8份、辛二醇5份、水1000份的中性洗涤液中超声震荡40min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过100目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为8％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:1，升温至80℃，保温搅拌20h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中90℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌30min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至50℃搅拌反应35min，加入1,4-丁二醇，再升温至70℃搅拌反应30min，再升温至84℃搅拌反应3h，降温至35℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应3h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、维尼纶纤维、果胶按质量比为10：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，800r/min室温搅拌30min后，升温至40℃，400r/min搅拌10min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:20-30混合即可。
实施例4：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠42份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠35份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺15份、辛二醇8份、水800份的中性洗涤液中超声震荡60min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过80目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为8％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:4，升温至80℃，保温搅拌25h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中85℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌30min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至55℃搅拌反应40min，加入1,4-丁二醇，再升温至72℃搅拌反应35min，再升温至80℃搅拌反应3h，降温至40℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应3-6h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、聚酰亚胺纤维、壳聚糖按质量比为10：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，800r/min室温搅拌35min后，升温至50℃，200r/min搅拌10min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:20混合即可。
实施例5：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠42份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠35份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺15份、辛二醇5份、水1000份的中性洗涤液中超声震荡40min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过100目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为8％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:5，升温至80℃，保温搅拌25h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中80℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌40min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至50℃搅拌反应40min，加入1,4-丁二醇，再升温至70℃搅拌反应40min，再升温至80℃搅拌反应5h，降温至35℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应6h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、碳纤维、黄原胶按质量比为10：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，1000r/min室温搅拌30min后，升温至50℃，200r/min搅拌15min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:20混合即可。
实施例6：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠58份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18份、壬基酚聚氧乙烯醚12份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺8份、辛二醇10份、水800份的中性洗涤液中超声震荡60min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过80目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为12％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:1，升温至90℃，保温搅拌20h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中90℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌30min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至65℃搅拌反应30min，加入1,4-丁二醇，再升温至75℃搅拌反应30min，再升温至85℃搅拌反应3h，降温至40℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应3h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、硼纤维、果胶按质量比为20：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，800r/min室温搅拌40min后，升温至40℃，400r/min搅拌8min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:30混合即可。
实施例7：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠42份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺8份、辛二醇5份、水800份的中性洗涤液中超声震荡40min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过80目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为8％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:1，升温至80℃，保温搅拌20h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中80℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌30min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至50℃搅拌反应30min，加入1,4-丁二醇，再升温至70℃搅拌反应30min，再升温至80℃搅拌反应3h，降温至35℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应3h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、维尼纶纤维、壳聚糖按质量比为10：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，800r/min室温搅拌30min后，升温至40℃，200r/min搅拌8min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:28混合即可。
实施例8：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠58份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠35份、壬基酚聚氧乙烯醚12份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺15份、辛二醇10份、水1000份的中性洗涤液中超声震荡60min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过100目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为12％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:5，升温至90℃，保温搅拌25h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中90℃烘干；氮气保护下，将聚醚二元醇和二月桂酸二丁基锡混合搅拌40min，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至65℃搅拌反应40min，加入1,4-丁二醇，再升温至75℃搅拌反应40min，再升温至85℃搅拌反应5h，降温至40℃加入八氟戊氧丙基甲基硅油和丙酮，反应6h后加入适量三乙胺和水，搅拌均匀得到聚氨酯乳液；将上述橡胶颗粒和矿粉、硅藻土、玻璃纤维、卡拉胶按质量比为20：1：1：1混合后加入到上述聚氨酯乳液中，补加适量水，1000r/min室温搅拌40min后，升温至50℃，400r/min搅拌15min，自然冷却至室温即可。
使用时，将上述添加剂与混凝土按质量比1:30混合即可。
对比例1：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠55份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠25份、壬基酚聚氧乙烯醚10份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺12份、辛二醇6份、水900份的中性洗涤液中超声震荡50min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过90目筛网，磁选去除废钢丝后，加入到质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中再加入有机膨润土，其中，有机膨润土与橡胶颗粒的质量比为1:2，升温至88℃，保温搅拌24h，过滤，将橡胶颗粒放入烘箱中85℃烘干。
对比例2：
一种利用废旧轮胎制造混凝土增韧增强添加剂的方法如下：
将废旧轮胎用高压水枪冲洗表面污渍后，浸入包括以下重量份数的组成成分：十二烷基苯磺酸钠55份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠25份、壬基酚聚氧乙烯醚10份、n,n-二(羟基乙基)椰油酰胺12份、辛二醇6份、水900份的中性洗涤液中超声震荡50min，取出清水冲洗后晾干，机械粉碎过90目筛网，磁选去除废钢丝后。
将本发明实施例1-3、对比例1-2所制备的添加剂分别加入到混凝土中制成混凝土试块，根据gb50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准测试其力学性能，结果如下表1所示。
表1：
综上，本发明所制备的添加剂的加入可以大大提高混凝土的抗压、抗拉强度、抗冲击性能，而且本发明中对橡胶颗粒的额外处理，以及橡胶颗粒与其他成分的复合使用对添加剂性能的提升有很大的促进作用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。