用于道路吸音的高弹性混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土领域，尤其是涉及一种用于道路吸音的高弹性混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土是由水泥、骨料、外加剂配合形成的材料，混凝土在前期具有良好的可塑性，且在硬化后具有较强强度，因此，混凝土成为了当代建材中十分重要的一员。
3.随着社会发展，人们对交通的需求越来越大，交通的发展也直接影响着经济的发展，交通的发展离不开道路的建设，经过大量的研究后，沥青路面和混凝土路面成为了主流，其中沥青路面由于具有弹性，行车舒适性以及降噪的效果都极佳，但是沥青材料属于石油化工产品，在大量使用后，沥青材料的成本越来越高，而且沥青路面的强度较低，较为容易破损，需要经常修补，维护成本较高。
4.而混凝土路面由于属于刚性路面，承重效果更佳，路面更为平滑，但在汽车行驶的过程中，产生的振动更大，会产生较大的噪音，从而影响行车体验以及对路边的人们造成噪音污染。
5.因此，经过研究发现，在混凝土中掺入橡胶颗粒，能使得混凝土的弹性提升，产生一定的弹性形变，从而减少振动，降低噪音的产生，而且能提高行车体验，是当下研究的新主题。
6.但是，现有的混凝土掺入橡胶后，由于橡胶的承重能力远低于砂、石的承重能力，同时为了保证弹性形变可以发生，需要控制水泥用量，导致制得的混凝土的抗压强度通常只能达到20mpa左右，虽然能满足大部分使用环境，但是其承重还是制约了交通运输能力的提升，对于大载重的车辆的承重能力有所欠缺，使得其推广还有较大难度，因此，还有改进空间。


技术实现要素：

7.为了提高掺入了橡胶的混凝土的强度，本技术提供一种用于道路吸音的高弹性混凝土及其制备方法。
8.第一方面，本技术提供一种道路吸音的高弹性混凝土，采用如下的技术方案：
9.一种用于道路吸音的高弹性混凝土，包括以下质量份数的组分：
10.水100份；
11.水泥156-157份；
12.粉煤灰31.5-32份；
13.砂442-448份；
14.石361-364份；
15.橡胶颗粒361-364份；
16.外加剂2.6-2.7份；
17.所述橡胶颗粒包括以下质量份数的组分：
18.天然橡胶40-42份；
19.丁苯橡胶58-60份；
20.油5-8份；
21.硬质炭黑50-52份；
22.白炭黑20-22份；
23.玻璃纤维10-11份；
24.矿物填料44-45份；
25.氧化锌3.3-3.7份；
26.硬脂酸1.8-2.2份；
27.石蜡1.8-2.2份；
28.防老剂1.1-1.2份；
29.防焦剂0.4-0.5份；
30.偶联剂2-2.2份；
31.硫磺1.1-1.2份；
32.促进剂0.82-0.85份；
33.所述矿物填料由硅土、陶土、蒙脱土、高岭土复配并经煅烧而成。
34.通过采用上述技术方案，通过掺入特定比例、特殊配方的橡胶颗粒，橡胶颗粒与水泥的相容性较佳，较好地承担骨料的角色，使得制得的混凝土在具有较好的弹性形变能力的同时，还具有更高的抗压强度，使得制得的混凝土路面能承受更大载重量的车辆通行，适用性更广，使得用于道路吸音的高弹性混凝土更易于推广应用。
35.橡胶颗粒中加入了矿物填料，使得橡胶颗粒的压碎强度得到增强，从而使得水泥用量不提升的前提下，由于骨料的抗压能力更强，而使得制得的混凝土在宏观上具有更强的抗压强度。
36.由于矿物填料有硅土、陶土、蒙脱土、高岭土复配并煅烧而成，在煅烧后形成特殊的具有非常高抗压强度的矿物填料，而且经过煅烧后，矿物填料形成粒径较小的粉末状，掺入橡胶中分散较为均匀，对橡胶的补强效果极佳。
37.通过玻璃纤维的加入，对橡胶颗粒的抗拉强度产生较好的补强效果，从而使得橡胶颗粒在挤压变形后不易破坏，与矿物填料配合，进一步提高橡胶颗粒的压碎强度。
38.天然橡胶与丁苯橡胶以特定比例配合，使得制得的橡胶颗粒的压碎强度有所提高，耐久性较好，同时通过加入硬质炭黑与白炭黑并且仅加入少量的油，使得制得的橡胶颗粒具有较高的硬度，抗压的效果较佳，更好地作为混凝土的骨料承受压力，使得制得的混凝土具有较好的弹性形变的同时具有较高的抗压强度，质量较佳。
39.优选的，所述硅土、陶土、蒙脱土、高岭土的质量比例为1：1.2：0.3：0.5。
40.通过采用上述技术方案，通过硅土、陶土、蒙脱土、高岭土以特定比例配合，使得煅烧后形成的矿物填料对橡胶具有极佳的补强效果，制得的橡胶具有更高的压碎强度，从而使得制得的混凝土具有更高的抗压强度，制成的路面能承受更大的重量，有利于交通发展。
41.优选的，所述矿物填料由硅土、陶土、蒙脱土、高岭土复配后并经1200-1400℃煅烧3-4h而得。
42.通过采用上述技术方案，通过特殊的条件煅烧后，制得的矿物填料对橡胶具有更强的补强效果，使得橡胶颗粒具有更高的压碎强度，从而使得橡胶颗粒承受外力的能力更强，制得的混凝土具有更好的抗压强度。
43.优选的，所述橡胶颗粒的粒径为15-20mm。
44.通过采用上述技术方案，通过选择具体的粒径范围，使得橡胶颗粒具有合适的比表面积以及合适的形变量，使得橡胶颗粒与水泥的粘结效果较佳，同时使得制得的混凝土具有合适的弹性形变范围，不易因弹性形变而开裂。
45.优选的，所述外加剂为聚乙烯醇、木质素磺酸钠、亚硝酸钠、三异丙醇胺、六偏磷酸钠的复配。
46.通过采用上述技术方案，通过聚乙烯醇、木质素磺酸钠、亚硝酸钠、三异丙醇胺、六偏磷酸钠复配形成外加剂，使得混凝土拌和料具有更好的加工性能，并且制得的混凝土具有更高的强度，质量更佳。
47.优选的，所述聚乙烯醇、木质素磺酸钠、亚硝酸钠、三异丙醇胺、六偏磷酸钠的质量比例为1：0.3：0.1：0.8：0.2。
48.通过采用上述技术方案，通过选择具体的配比，使得对水泥的改性效果更佳，制得的混凝土的抗压强度更佳，质量更好。
49.第二方面，本技术提供一种道路吸音的高弹性混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
50.一种上述的用于道路吸音的高弹性混凝土的制备方法，包括以下步骤：
51.步骤1)，制备橡胶颗粒；
52.步骤2)，将水、水泥、粉煤灰、外加剂混合均匀，得水泥浆液；
53.步骤3)，将砂、橡胶颗粒投入水泥浆液中，混合均匀，得混凝土拌和料；
54.步骤4)，将混凝土拌和料注入模具中，养护，脱模，得用于道路吸音的高弹性混凝土。
55.通过采用上述技术方案，通过最后加入砂、橡胶颗粒，使得外加剂对水泥的改性效果得以充分发挥，使制得的混凝土的质量更佳。
56.优选的，所述步骤1)包括：
57.步骤1-1)，将硅土、陶土、蒙脱土、高岭土混合均匀，以1200-1400℃煅烧3-4h，制得矿物填料；
58.步骤1-2)，将天然橡胶、丁苯橡胶、油、硬质炭黑、白炭黑、玻璃纤维、矿物填料、氧化锌、硬脂酸、石蜡、防老剂、防焦剂、偶联剂经过混炼，制得母炼胶；
59.步骤1-3)，将硫磺、促进剂投入母炼胶中，经过混炼，制得终炼胶；
60.步骤1-4)，将终炼胶硫化，裁切，制得橡胶颗粒。
61.通过采用上述技术方案，通过分段混炼，使得各原料分散均匀，使得制得的橡胶颗粒质量均匀，从而填充到混凝土中后，使得混凝土的质量更为均匀，不易出现局部薄弱而导致开裂的情况。
62.综上所述，本技术具有以下有益效果：
63.1、由于本技术通过掺入特定比例的特殊的橡胶颗粒，橡胶颗粒与水泥的相容性较佳，较好地承担骨料的角色，使得制得的混凝土在具有较好的弹性形变能力的同时，还具有
更高的抗压强度，使得制得的混凝土路面能承受更大载重量的车辆通行，适用性更广，使得用于道路吸音的高弹性混凝土更易于推广应用。
64.2、本技术中优选通过硅土、陶土、蒙脱土、高岭土以特定比例配合以及通过特殊的条件煅烧后，使得煅烧后形成的矿物填料对橡胶具有极佳的补强效果，制得的橡胶具有更高的压碎强度，从而使得制得的混凝土具有更高的抗压强度，制成的路面能承受更大的重量，有利于交通发展。
65.3、本技术中优选通过聚乙烯醇、木质素磺酸钠、亚硝酸钠、三异丙醇胺、六偏磷酸钠复配形成外加剂，使得混凝土拌和料具有更好的加工性能，并且制得的混凝土具有更高的强度，质量更佳。
具体实施方式
66.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
67.以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。
68.表1
69.[0070][0071]
实施例1-3
[0072]
一种用于道路吸音的高弹性混凝土，包括以下组分：
[0073]
水、水泥、粉煤灰、砂、石、橡胶颗粒、外加剂。
[0074]
其中，外加剂为木质素磺酸钠。
[0075]
其中，橡胶颗粒包括以下组分：
[0076]
天然橡胶、丁苯橡胶、油、硬质炭黑、白炭黑、玻璃纤维、矿物填料、氧化锌、硬脂酸、石蜡、防老剂、防焦剂、偶联剂、硫磺、促进剂。
[0077]
其中，矿物填料由硅土、陶土、蒙脱土、高岭土复配并经煅烧而成，硅土、陶土、蒙脱土、高岭土的质量比例为1：1.2：0.3：0.5。
[0078]
实施例1-3中，高弹性混凝土中各组分的具体投入量(单位kg)详见表2。
[0079]
表2
[0080] 实施例1实施例2实施例3水100100100水泥156156.5157粉煤灰31.531.832砂442446448石361362364橡胶颗粒361362364外加剂2.62.652.7
[0081]
实施例1-3中，橡胶颗粒中各组分的具体投入量(单位kg)详见表3。
[0082]
表3
[0083]
[0084][0085]
实施例1-3中，用于道路吸音的高弹性混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0086]
步骤1)，制备橡胶颗粒，具体包括：
[0087]
步骤1-1)，将硅土、陶土、蒙脱土、高岭土混合均匀后，投入煅烧炉中，1200℃煅烧4h，制得矿物填料。
[0088]
步骤1-2)，将天然橡胶、丁苯橡胶、玻璃纤维、矿物填料、氧化锌、硬脂酸、石蜡、防老剂、防焦剂、偶联剂投入密炼机中，转速40r/min，压栓混炼30s，投入油，压栓混炼20s，投入硬质炭黑、白炭黑，压栓混炼30s，提栓15s，转速60r/min，压栓至胶温140℃，提栓15s，压栓至胶温150℃，150℃恒温45s，提栓10s，转速45r/min，压栓至胶温156℃，排胶，制得母炼胶。
[0089]
步骤1-3)，母炼胶停放12h后，将母炼胶投入开炼机中，拨通混炼4次，然后将硫磺、促进剂投入母炼胶中，拨通混炼12次，出片，制得终炼胶。
[0090]
步骤1-4)，将终炼胶放入模具中150℃硫化20min，形成厚度为20mm的硫化胶片，裁切，制得粒径为20mm的橡胶颗粒。
[0091]
步骤2)，将水、水泥、粉煤灰、外加剂投入搅拌釜中，转速40r/min，搅拌1min，混合均匀，得水泥浆液。
[0092]
步骤3)，将砂、橡胶颗粒投入水泥浆液中，转速25r/min，搅拌5min，混合均匀，得混凝土拌和料。
[0093]
步骤4)，将混凝土拌和料注入模具中，洒水养护3d，脱模，静置养护至28d，得用于道路吸音的高弹性混凝土。
[0094]
实施例4
[0095]
一种用于道路吸音的高弹性混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
[0096]
用于道路吸音的高弹性混凝土的制备方法中：
[0097]
步骤1-1)，将硅土、陶土、蒙脱土、高岭土混合均匀后，投入煅烧炉中，1400℃煅烧3h，制得矿物填料。
[0098]
实施例5
[0099]
一种用于道路吸音的高弹性混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
[0100]
用于道路吸音的高弹性混凝土的制备方法中：
[0101]
步骤1-4)，将终炼胶放入模具中150℃硫化16min，形成厚度为15mm的硫化胶片，裁切，制得粒径为15mm的橡胶颗粒。
[0102]
实施例6
[0103]
一种用于道路吸音的高弹性混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
[0104]
橡胶颗粒中：
[0105]
矿物填料由硅土、陶土、蒙脱土、高岭土复配并经煅烧而成，硅土、陶土、蒙脱土、高岭土的质量比例为1：1：1：1。
[0106]
实施例7
[0107]
一种用于道路吸音的高弹性混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
[0108]
外加剂为聚乙烯醇、木质素磺酸钠、亚硝酸钠、三异丙醇胺、六偏磷酸钠的复配，聚乙烯醇、木质素磺酸钠、亚硝酸钠、三异丙醇胺、六偏磷酸钠的质量比例为1：0.3：0.1：0.8：0.2。
[0109]
对比例1
[0110]
一种用于道路吸音的高弹性混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
[0111]
通过废旧轮胎破碎成粒径为20mm的废旧橡胶轮胎颗粒等量代替橡胶颗粒。
[0112]
对比例2
[0113]
一种用于道路吸音的高弹性混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
[0114]
通过平均粒径为20mm石等量代替橡胶颗粒。
[0115]
实验1
[0116]
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准gb/t50081-2016》检测各实施例及对比例的混凝土拌和料所制备的混凝土试样的7天抗压强度、28天抗压强度、28天劈裂抗拉强度、28天静力受压弹性模量。
[0117]
实验2
[0118]
根据《硬质橡胶压碎强度的测定方法gb/t2438-1981》检测个实施例及对比例制得的终炼胶所制备的橡胶试样的压碎强度。
[0119]
实验1、2的具体检测数据详见表4。
[0120]
表4
[0121][0122]
根据表4中实施例2与对比例1、2的数据对比可得，采用特殊的橡胶颗粒，能使得制得的混凝土的抗压强度接近仅采用碎石作为骨料的普通混凝土的抗压强度，且远高于采用普通废旧橡胶轮胎颗粒的混凝土的抗压强度，可见，采用特殊配方制得的橡胶颗粒，十分适合作为混凝土填料使用，制得的混凝土的抗压强度得到较大的提高。
[0123]
另外，加入了特殊的橡胶颗粒后制得的混凝土的弹性模量相较于仅采用碎石的混凝土的弹性模量要更低，具有更好的弹性形变，能较好地降低噪音产生，同时具有更高的行车舒适度，制得的路面质量较佳。
[0124]
根据表4中实施例2与实施例6的数据对比可得，硅土、陶土、蒙脱土、高岭土以特定比例配合时，能更好地提升橡胶颗粒的压碎强度，使得橡胶颗粒的性能更佳，从而使制得的混凝土具有较好的弹性的同时具有更好的抗压强度，而且在抗压强度提升的同时，混凝土的弹性模量变化较少，对混凝土的弹性影响较低，使得制得的路面质量更佳。
[0125]
根据表4中实施例2与实施例7的数据对比可得，通过聚乙烯醇、木质素磺酸钠、亚硝酸钠、三异丙醇胺、六偏磷酸钠以特定比例配合制得外加剂后，制成的混凝土的抗压强度得到进一步提升，对水泥的改性效果较佳，制得的混凝土的质量更好，且对混凝土的弹性模量无明显负面影响，制得的路面具有更好的质量。
[0126]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。