本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种利用改性废旧橡胶粉制备的混凝土。
背景技术：
我国人口众多，但资源利用率不是很高，开发废旧橡胶在水泥混凝土中的应用具有重大的资源循环利用和环保意义。首先，有助于消除黑色污染。废轮胎属于生物不能降解的物资，即使深埋地下数百年也不易分解。胶粉掺入混凝土可促进废旧轮胎资源的有效利用，遏制废旧轮胎对土地的占用和造成的环境污染；第二，将橡胶粉添加入胶凝材料中，用于道路、桥梁和水工等建设，一方面可以变废为宝，改善环境，另一方面可以改善混凝土的抗开裂、抗冲击性、耐久性和吸收噪音、增加安全性，延长道路、桥梁等工程的使用寿命，将收到较好的社会效益和经济效益。
然而，大量研究表明将废旧橡胶破碎成胶粉后作为一种轻质骨料掺入到混凝土中，虽然可以增加混凝土的韧性，有效改善其抗冲击性和抗震性能，同时又有望解决了大量废旧橡胶的回收利用问题，但是由于橡胶粉与基体之间的界面结合能力较差，将胶粉直接与水泥基无机材料等共混时，所得产品的性能都将随胶粉的加入而急剧下降，所以直接掺入胶粉，往往导致混凝土强度的大幅下降，限制了其实际应用。造成这种现象的具体原因包括：①胶粉不参与水化，不能与水泥浆体形成有效的黏合，这种仅在外观上致密化的填充对材料的强度起不到增强的作用，反而增加了其内部结构的不连续性，在受力时成为疏松的薄弱区；②是水泥硬化后弹性模量较大，变形能力小，而胶粉的弹性模量较小，具有较高的弹性和韧性，水泥石包裹胶粉颗粒形成的结构在承力时，力学性质差异较大的橡胶和水泥石就不能有效协同发挥作用，胶粉不能起到骨架作用，不能与水泥石共同受力。通常认为，憎水性的胶粉和亲水性的水泥浆体界面结合力差，二者之间存在不连续相，为混凝土内部结构中的薄弱环节，是橡胶混凝土强度下降的首要原因。若采用适当的方法，改善橡胶和水泥浆体的界面，即可提高橡胶混凝土的力学性能。目前通常采取naoh溶液浸泡，用清水清洗的方法来去除橡胶粉中的硬脂酸锌后直接使用于混凝土中，由于橡胶粉与基体之间的界面结合能力较差，制备的混凝土性能较差，限制了其应用。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，通过对废旧橡胶粉进行改性，对废旧橡胶进行二次综合利用，提供了一种利用改性旧橡胶粉制备的混凝土。本发明所采用的技术方案是：
一种利用改性废旧橡胶粉制备的混凝土，是由以下重量份数的原料制备而成：水泥200-250份，砂350-500份，碎石1100-1300份，改性废旧橡胶粉50-80份，增强剂3-5份，减水剂3-5份以及水90-135份；
所述改性废旧橡胶粉经由以下步骤制得：
(1)配制表面处理剂：按照1:0.8-1的重量百分比称取naoh溶液和无水乙醇，加入至超声波清洗机中搅拌均匀；
(2)废旧橡胶粉表面预处理：将50-100份的废旧橡胶粉加入至100-120份的步骤(1)
所得表面处理剂中，并于超声波清洗机中清洗浸泡30min-60min后取出，用去离子水洗涤；
(3)配制改性混合溶液：称取γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷25-30份，十二烷基硫酸钠3-5份放入反应器中，量取去离子水90-100份，加入反应器中，搅拌5-8min，制得改性混合溶液；
(4)废旧橡胶粉的改性：步骤如下：1)将上述步骤(2)预处理过的50-100份废旧橡胶粉加入到盛有上述步骤(3)配制的改性混合溶液的反应器中，改性混合溶液为80-100份，并搅拌升温至70-75℃；2)滴加10-20份硅溶胶，在70℃-75℃下反应5h-7h；3)反应完成后用10％盐酸酸化8h，陈化16h后干燥，得到改性废旧橡胶粉。
优选的，所述改性废旧橡胶粉目数为30-60目。
优选的，所述改性废旧橡胶粉目数为45目。
优选的，所述增强剂为羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇按照1:0.4-0.8的重量百分比混合得到。
优选的，所述增强剂剂为羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇按照1:0.6的重量百分比混合得到。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选的，一种改性废旧橡胶粉制备的混凝土，是由以下重量份数的原料组成的：水泥230份，砂425份，碎石1200份，改性废旧橡胶粉70份，增强剂4份，减水剂4份，以及水110份。
一种混凝土的制备方法，包括以下步骤：将砂、改性废旧橡胶粉先倒入搅拌机中，之后加入水泥，再加入碎石，搅拌30s；再加增强剂、减水剂及水到搅拌机中，搅拌120s，浇筑、捣实、养护即可。
本发明所用的原料为市场购买所得。
本发明所用的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
本发明的有益效果：
普通废旧橡胶粉为不溶不熔的交联体，反应活性较低，作为高分子材料填充至水泥砂浆中时，与基体的界面粘结是脆弱区域，改善橡胶与水泥砂浆基体间的界面粘结，是提高橡胶砂浆和橡胶混凝土强度的重要途径。本发明采用表面改性的方法制备改性废旧橡胶粉，利用硅烷偶联剂，并加入适量十二烷基硫酸钠、硅溶胶加强二者的界面作用。废旧橡胶粉经改性后亲水性进一步增强，浸润性得到提升，硅烷偶联剂的有机基团部分与橡胶粉形成化学键合，而硅溶胶的无机基团则和水泥胶凝结合，部分胶凝材料可以进入橡胶粉空隙中，降低孔隙率，使橡胶粉与水泥结合牢固，从而达到改性目的。
同时，在普通混凝土中集料与水泥浆体的界面区域内，大量的六方板状ca(oh)2晶体定向排列在集料表面，是混凝土中最疏松的区域。改性废旧橡胶粉表面的sio2可与水泥水化产生的ca(oh)2进行二次反应，生成c-s-h胶凝，消耗不良晶体ca(oh)2，从而增强界面的结合及提高混凝土的强度。
聚乙烯醇具有良好的造膜性，形成的膜具有优异的接着力、耐溶剂性，它与羧甲基纤维素钠协同配合使用，可改善混凝土的柔韧性、保水性，提高胶凝材料与改性废旧橡胶粉的粘结性，增强界面结合力，提高混凝土性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种利用改性废旧橡胶粉制备的混凝土，是由以下重量份数的原料制备而成：水泥200份，砂350份，碎石1100份，改性废旧橡胶粉50份，增强剂3份，减水剂3份以及水90份；
所述改性废旧橡胶粉经由以下步骤制得：
(1)配制表面处理剂：按照1:0.8的重量百分比称取naoh溶液和无水乙醇，加入至超声波清洗机中搅拌均匀；
(2)废旧橡胶粉表面预处理：将50份废旧橡胶粉加入至100份步骤(1)所得表面处理剂中，并于超声波清洗机中清洗浸泡30min后取出，用去离子水洗涤；
(3)配制改性混合溶液：称取γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷25份，十二烷基硫酸钠3份放入反应器中，量取去离子水90份，加入反应器中，搅拌5min，制得改性混合溶液；
(4)废旧橡胶粉的改性：步骤如下：1)将上述步骤(2)预处理过的50份废旧橡胶粉加入到盛有上述步骤(3)配制的改性混合溶液的反应器中，改性混合溶液为80份，并搅拌升温至70℃；2)滴加10份硅溶胶，在70℃下反应5h；3)反应完成后用10％盐酸酸化8h，陈化16h后干燥，得到改性废旧橡胶粉。
所述改性废旧橡胶粉目数为30目。
所述增强剂为羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇按照1:0.4的重量百分比混合得到。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
一种混凝土的制备方法，包括以下步骤：将砂、改性废旧橡胶粉先倒入搅拌机中，之后加入水泥，再加入碎石，搅拌30s；再加增强剂、减水剂及水到搅拌机中，搅拌120s，浇筑、捣实、养护即可。
本发明所用的原料为市场购买所得。
本发明所用的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
经检测，本实施例制备的混凝土28天抗压强度为38.2mpa，抗折强度为7.23mpa，抗冻性(冻融200次质量损失率/％)为4.68，抗渗性(渗水高度/mm)为75。
实施例2
一种利用改性废旧橡胶粉制备的混凝土，是由以下重量份数的原料制备而成：水泥230份，砂425份，碎石1200份，改性废旧橡胶粉75份，增强剂4份，减水剂4份以及水110份；
所述改性废旧橡胶粉经由以下步骤制得：
(1)配制表面处理剂：按照1:0.9的重量百分比称取naoh溶液和无水乙醇，加入至超声波清洗机中搅拌均匀；
(2)废旧橡胶粉表面预处理：将75份废旧橡胶粉加入至110份的步骤(1)所得表面处理剂中，并于超声波清洗机中清洗浸泡45min后取出，用去离子水洗涤；
(3)配制改性混合溶液：称取γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷28份，十二烷基硫酸钠4份放入反应器中，量取去离子水95份，加入反应器中，搅拌7min，制得改性混合溶液；
(4)废旧橡胶粉的改性：步骤如下：1)将上述步骤(2)预处理过的75份废旧橡胶粉加入到盛有上述步骤(3)配制的改性混合溶液的反应器中，改性混合溶液为90份，并搅拌升温至73℃；2)滴加15份硅溶胶，在73℃下反应6h；3)反应完成后用10％盐酸酸化8h，陈化16h后干燥，得到改性废旧橡胶粉。
所述改性废旧橡胶粉目数为45目。
所述增强剂剂为羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇按照1:0.6的重量百分比混合得到。
其余同实施例1。
经检测，本实施例制备的混凝土28天抗压强度为38.6mpa，28天抗折强度为7.46mpa，抗冻性(冻融200次质量损失率/％)为4.37，抗渗性(渗水高度/mm)为72。
实施例3
一种利用改性废旧橡胶粉制备的混凝土，是由以下重量份数的原料制备而成：水泥250份，砂500份，碎石1300份，改性废旧橡胶粉80份，增强剂5份，减水剂5份以及水135份；
所述改性废旧橡胶粉经由以下步骤制得：
(1)配制表面处理剂：按照1:1的重量百分比称取naoh溶液和无水乙醇，加入至超声波清洗机中搅拌均匀；
(2)废旧橡胶粉表面预处理：将100份废旧橡胶粉加入至120份的步骤(1)所得表面处理剂中，并于超声波清洗机中清洗浸泡60min后取出，用去离子水洗涤；
(3)配制改性混合溶液：称取γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷30份，十二烷基硫酸钠5份放入反应器中，量取去离子水100份，加入反应器中，搅拌8min，制得改性混合溶液；
(4)废旧橡胶粉的改性：步骤如下：1)将上述步骤(2)预处理过的100份废旧橡胶粉加入到盛有上述步骤(3)配制的改性混合溶液的反应器中，改性混合溶液为100份，并搅拌升温至75℃；2)滴加20份硅溶胶，在75℃下反应7h；3)反应完成后用10％盐酸酸化8h，陈化16h后干燥，得到改性废旧橡胶粉。
所述改性废旧橡胶粉目数为60目。
所述增强剂为羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇按照1:0.8的重量百分比混合得到。
其余同实施例1。
经检测，本实施例制备的混凝土28天抗压强度为39.1mpa，28天抗折强度为7.85mpa，抗冻性(冻融200次质量损失率/％)为4.54，抗渗性(渗水高度/mm)为76。
对比例
一种废旧橡胶粉制备的混凝土，是由以下重量份数的原料组成的：水泥230份，砂425份，碎石1200份，废旧橡胶粉75份，减水剂4份以及水110份。
所述废旧橡胶粉只经naoh溶液浸泡进行表面预处理，目数为60目。
其余同实施例2。
经检测，本实施例制备的混凝土28天抗压强度为37.4mpa，抗折强度为7.02mpa，抗冻性(冻融200次质量损失率/％)为4.81，抗渗性(渗水高度/mm)为81。
本发明实施例以及对比例所得混凝土性能按照《混凝土强度检验评定标准》(gb/t50107—2010)进行检测，抗冻性及抗渗性能按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(gb/t50082-2009)进行检测。
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。