专利名称：：橡胶水泥土及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种轻质、弹性和具有较高强度的工程建设材料，更具体地说它是一种橡胶水泥土。本发明还涉及这种橡胶水泥土的制备方法。
背景技术：
：橡胶材料属有机高分子材料，在大的变形下能迅速而有力的恢复其变形。橡胶材料的特征为室温下(18-29°C)被拉伸到原来长度的2倍并保持1分钟后除掉外力，它能在1分钟内恢复到原来长度的1.5倍以下。橡胶材料具有比重小、硬度低、柔软性好、气密性好、耐磨等特点，同时还具有以下特点l)高弹性弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形，并在很宽的温度(-50-150。C)范围内保持弹性。2)粘弹性橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响，表现有明显的应力松弛和蠕变现象，在震动和交变应力作用下，产生滞后损失。3)电绝缘性橡胶和塑料一样是电绝缘材料。根据考古发现，人类在11世纪就开始使用橡胶制造橡胶球、橡胶鞋及橡胶瓶。经过千年的发展，如今橡胶的用途已非常广泛，在交通运输、建筑、电子、石油化工、农业、机械、军事、医疗等各个工业部门以及信息产业都获得了广泛的应用。橡胶的最大用途是制作轮胎，包括各种轿车胎、载重胎、力车胎、工程胎、飞机轮胎、炮车胎等。橡胶的第二大用途是作胶管、胶带、胶鞋等制品，另外如密封制品、轮船护弦、拦水坝、减震制品、人造器官、粘合剂等。根据橡胶来源和用途可分为天然橡胶(NR)和合成橡胶；合成橡胶包括通用合成橡胶和特种合成橡胶。废橡胶的来源主要包括废弃的轮胎、管、带、工业橡胶制品、胶鞋以及橡胶厂废料等。废橡胶属于热固性聚合物材料，在自然条件下很难降解，若弃于地表或埋于地下十几年都不会腐烂变质。废橡胶的堆积占用土地，污染环境。大量废轮胎的堆积，不仅造成资源的浪费，而且极容易引起火灾。轮胎不完全燃烧会放出碳氢化合物和有毒气体，其火焰很难朴灭。更为严重的问题是废橡胶带来了对空气、水、土壤等人类生存环境的污染。因此，尽管废橡胶在固体废弃物总量中所占比例较小，却是固体废物处理的主要问题之一。随着生胶资源的消耗和橡胶制品数量的增长，每年产生的废橡胶也将不断增大；特别是我国每年12%以上的增长，将有大量的废橡胶的产生。我国是一个橡胶生产和消费大国，年废橡胶资源量约300万吨。我国也是一个橡胶资源短缺的国家，几乎每年橡胶消费量中的45%左右需要进口，而且短时期内这种局面很难改变。如何解决橡胶原料来源及代用材料，积极处理废旧橡胶，充分利用再生资源，摆脱自然资源匮乏，减少环境污染是非常必要的。目前，废橡胶的利用主要包括直接利用和物理化学加工利用两大类，包括橡胶废制品的改制、再生胶利用、制胶粉后利用、热分解回收化工原料以及燃烧回收热能等方面。在岩土工程领域中，轻型材料被广泛用作软弱地基上的填料，可以有效解决地基承载力不足及过渡沉降问题；轻型材料还可用于挡土结构背后的填料，有效减少土压力，优化挡土墙结构；弹性材料可用作差异沉降明显地带的过渡材料，比如刚性体和柔性体的连接部位等。由于废橡胶具有轻质、弹性等优点，若与水泥、砂土、一定比例的水混合后，可以形成轻质(相对于常规填料)、弹性(相对于一般填土)并具有一定强度的工程材料，可有效解决废橡胶环境污染问题，为废橡胶处理提供一种新的思路。
发明内容本发明的目的在于克服上述现有
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的不足之处，而提供一种橡胶水泥土。本发明的另一个目的在于提供上述橡胶水泥土的制备方法。本发明的目的是通过如下措施来达到的橡胶水泥土，其特征在于它由废橡胶颗粒、水泥、水、砂组成，所述废橡胶颗粒水泥水砂的重量百分比为1-2.5:1:0.3-0.5:0-1。在上述技术方案中，所述废橡胶颗粒的粒径为0.l-10mm。在上述技术方案中，所述废橡胶颗粒包括废弃的轮胎、管、带、工业橡胶制品、胶鞋以及橡胶厂废料加工而成的废橡胶颗粒。在上述技术方案中，所述废橡胶颗粒水泥水砂的重量百分比为100:100:50:50。在上述技术方案中，所述废橡胶颗粒水泥水的重量百分比为250:100:30。橡胶水泥土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤①、检测废橡胶的密度、比重、压缩特性及含胶量，确定废橡胶的自重和弹性；②、根据工程的需要和废橡胶的自重、弹性，确定废橡胶需加工的粒径；③、按废橡胶颗粒水泥水砂的重量百分比为1-2.5:1:0.3-0.5:0-1，混合均匀；即制得橡胶水泥土。本发明具有如下优点利用废橡胶(包括废弃的轮胎、管、带、工业橡胶制品、胶鞋以及橡胶厂废料等)加工而成的废橡胶颗粒与水泥、水、砂土按一定比例混合形成的一种轻型工程填筑材料，即橡胶水泥土，它具有轻质弹性和较高强度，是一种理想的岩土工程材料。通过在岩土工程的使用，可大量消耗废橡胶，提高废橡胶回收利用率，减少环环境污染，是废橡胶再利用的好途径。图1为橡胶水泥土作为道路路基填料断面示意图。图2为橡胶水泥土用作挡土墙背后填料断面示意图。图3为橡胶水泥土处理桥台与道路连接部位断面示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。本发明橡胶水泥土，它由废橡胶颗粒、水泥、水、石少组成，所述废橡胶颗粒水泥水一吵的重量百分比为1-2.5:1:0.3-0.5:0-1，废橡胶颗粒的粒径为0.l-10mm，废橡胶颗粒包括废弃的轮胎、管、带、工业橡胶制品、胶鞋以及橡胶厂废料加工而成的废橡胶颗粒。当废橡胶颗粒水泥水砂的重量百分比为100:100:50:50时，具有较合适的无侧限抗压强度，密度相对粘性土较低，属于良好的工程填筑材料。当废橡胶颗粒水泥水的重量百分比为250:100:30时，孔隙比较大，密度低，是较好的轻质材料。本发明橡胶水泥土的制备方法，它包括如下步骤①、检测废橡胶的密度、比重、压缩特性及含胶量，确定废橡胶的自重和弹性；②、根据工程的需要和废橡胶的自重、弹性，确定废橡胶需加工的粒径；③、按废橡胶颗粒水泥7jC:砂的重量百分比为1-2.5:1:0.3-0.5:0-1，混合均匀；即制得橡胶水泥土。然后填筑工程部位，按养护7天。经实验证明(1)随着配合比中橡胶掺量的增加，橡胶水泥土的密度减小，而孔隙比增大。(2)采用废橡胶颗粒作为骨料、掺和水泥、水，制备成的橡胶水泥土，在选取合适配合比的情况下，具有多孔、轻质、是一种较好的新型轻质填筑材料。(3)随着橡胶颗粒掺量的增加，压缩系数变大，压缩模量变小，回弹指数变大。(4)采用同等重量的橡胶颗粒替换为砂子方法得到的橡胶水泥土无侧限抗压强度增加。在保持橡胶颗粒和水泥用量不变的条件下，增加砂的用量，无侧限抗压强度降低。(5)橡胶水泥土中鞋底胶掺量的增加，同一围压下的三轴压缩强度降低，这与无侧限抗压强度的试验结果一致；随着配合比中橡胶掺量的增力口，橡胶水泥土的应力应变关系由应变硬化型向线弹性过渡；随着橡胶掺量的增加橡胶水泥土表现出更强的延性破坏规律。为了更好的理解本发明，下面结合实例进一步阐述本发明的内容，并与工程常用材料进行对比，但发明的内容不仅仅局限于表1中的配合比。表1橡胶水泥土与常规工程填料性质的对比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>123#橡胶水泥土废鞋底胶22510030—11.80.5101060133#橡胶水泥土废鞋底胶20010040—10.70.544740143#橡胶水泥土废鞋底胶17510040—12.30.532560153#橡胶水泥土废鞋底胶15010040—12.70.453290164#橡胶水泥土废鞋底胶100100505016.90.3522830174#橡胶水泥土废鞋底胶150100505015.90.2481570184#橡胶水泥土废鞋底胶200100505013.80.468930194#橡胶水泥土废鞋底胶2001005010013.80.417920从表l中可以看出，橡胶水泥土较常规粘性土重量轻，无侧限抗压强度高，属于典型的轻型材料，并具有较常规粘性土更好的工程性质，可广泛用于软土地区路基填料、挡土结构背后填料及桥头与道路连接段的过渡材料，并具有较好的应用前景。橡胶水泥土的应用(1)、作为软土地区路基或基础填料橡胶水泥土是一种轻质材料，可以大大降低填土层的自重，即降低对地基承载力的要求，大大节约或减少地基处理工程投资(如图1所示)。橡胶水泥土可以根据工程的需要，包括对填料容重、压缩变形、强度及渗透性等的要求，配制适合不同使用条件下的填筑材料。橡胶水泥土具有较好的透水性，具有排水垫层的作用，可直接作为排水垫层使用。由于橡胶水泥土具有较好的透水性，对于透水路段还可作为砂层的替代材料。工程条件某公路穿越软土地段，填方高度为4m,路面荷载(含道路基层)及行车荷载为30kPa(路面荷载15kPa，行车荷载为15kPa),8软土天然含水量为45,承载力基本值为80kPa。如图7.2-1所示。工程分析路面荷载为30kPa，填土层厚4m，常规填土容重为19kN/m3，填土层荷载为76kPa，则作用于软粘土地基表面的荷载为106kPa;软粘土层地基承载力为80kPa,不能满足工程要求，需要进行地基处理。橡胶水泥土替代常规填筑材料采用橡胶水泥土替代常规填土层，其它条件不变。在橡胶水泥土与常规填土物理力学性质基本相同的条件下，橡胶水泥土的容重可低于12kN/m3,则填土层荷载降低为48kPa,则作用于软粘土地基表面的荷载为78kPa;基本可以满足工程使用要求。同时，橡胶水泥土的渗透系数为ixio-3cm/s,基本上相当于粉细砂层，可作良好的排水通道，可加速软粘土层的固结和强度增长。(2)、用于挡土结构背后填料橡胶水泥土是一种轻质材料，可有效减少作用于挡土墙上的土压力，简化挡土墙的结构形式(如图2所示)。橡胶水泥土可以实际工程特点，配制适合不同使用条件下的填筑材料，包括对填料容重、压缩变形、强度及渗透性等的要求；橡胶水泥土具有较好的透水性，可有效减少或消除作用于挡土墙上的孔隙水压力。(3)、用于处理桥台与道路连接部位橡胶水泥土作为一种轻质弹性材料，用作桥台与道路连接部位过渡材料时，可可以减轻路基自重，有效降低地基附加应力，减少沉降，緩解桥台与路基之间材料的刚性突变，大大消除填料自身的工后沉降，有效緩解桥头跳车现象(如图3所示)。权利要求1、橡胶水泥土，其特征在于它由废橡胶颗粒、水泥、水、砂组成，所述废橡胶颗粒∶水泥∶水∶砂的重量百分比为1-2.5∶1∶0.3-0.5∶0-1。2、根据权利要求1所述的橡胶水泥土，其特征在于所述废橡胶颗粒的粒径为0.l-10mm。3、根据权利要求1所述的橡胶水泥土，其特征在于所述废橡胶颗粒包括废弃的轮胎、管、带、工业橡胶制品、胶鞋以及橡胶厂废料加工而成的废橡胶颗粒。4、根据权利要求1所述的橡胶水泥土，其特征在于所述废橡胶颗粒水泥水石,的重量百分比为100:100:50:50。5、根据权利要求1所述的橡胶水泥土，其特征在于所述废橡胶颗粒水泥水的重量百分比为250:100:30。6、橡胶水泥土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤①、；险测废橡胶的密度、比重、压縮特性及含胶量，确定废橡胶的重量及弹性；②、根据工程的需要和废橡胶的自重、弹性，确定废橡胶需加工的粒径；③、按废橡胶颗粒水泥水砂的重量百分比为1-2.5:1:0.3-0.5:0-1，混合均匀；即制得橡胶水泥土。全文摘要橡胶水泥土，它由废橡胶颗粒、水泥、水、砂组成，所述废橡胶颗粒∶水泥∶水∶砂的重量百分比为1-2.5∶1∶0.3-0.5∶0-1。废橡胶颗粒的粒径为0.1-10mm。它通过研究废橡胶的特性，其用于在岩土工程领域中，有效解决了废橡胶环境污染问题，为废橡胶处理提供一种新的思路。本发明还同时公开了这种橡胶水泥土的制备方法。文档编号C04B28/00GK101519293SQ20091006156公开日2009年9月2日申请日期2009年4月10日优先权日2009年4月10日发明者丁金华,军刘,鸣刘,周武华,宋建平,静张,徐丽珊,程永辉,军童,波胡,赵蜀鸣,龚壁卫申请人:长江水利委员会长江科学院