[发明专利]一种橡胶增强水泥功能性复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型建筑材料，属水泥基复合材料领域，具体涉及一种可用于建筑、公路、铁路、隧道、隔声屏障等功能性材料领域的橡胶增强水泥功能性复合材料及其制备方法。

背景技术

我国是水泥工业大国，水泥工业作为我国主要基础性原材料工业的支柱之一，在国民经济可持续发展中具有举足轻重的地位。随着科学技术的发展和人们环保意识的增强，水泥工业的可持续发展越来越得到重视。现代建筑，公路、铁路等领域对水泥基复合材料提出了新的挑战，要求水泥基复合材料不仅要承重，还应具有声、光、电、磁、热等功能，以适应多功能材料的需要，因此，将其它材料与水泥复合制备新型功能复合材料的研究和开发已成为热点。

目前，世界各国都面临着来自工业废物和日常生活垃圾等所造成的环境污染问题。随着汽车工业的迅猛发展，日益增多的废旧轮胎的再利用已成为国际十分关注的重大课题。废橡胶属于热固性聚合物材料，是一种在自然条件下难以降解的高分子弹性材料。它不溶于水，难溶于有机溶剂，很难降解，被称为“黑色污染”，其回收和处理技术一直是世界性难题，也关系到全球环境保护及资源再利用的难题。全世界每年有15亿条轮胎报废，我国年报废轮胎在1.7亿条以上。我国是世界上消耗橡胶第二大国，每年橡胶消耗量的45％左右需要进口。而另一方面，每年约有近百万吨废橡胶得不到合理利用。在自然资源日趋减少和能源相对紧缺的今天，如何应用现代科技手段来解决废弃轮胎的再利用和“黑色污染”问题在我国显得尤为紧迫。

近年来，美国、日本和欧洲等许多国家在胶粉、橡胶与水泥及混凝土共混研究和应用，及与树脂并用等方面进行了大量的工作，并取得了良好的效果。胶粉、橡胶颗粒既可以与水泥混凝土、沥青混合后用于铺路、装修、防震、密封和防水卷材，还可以用来改性塑料、改良土壤。精细胶粉还可用于涂料、油漆和粘合剂改性。同时，我国也在大力开发橡胶粉/颗粒在公路、铁路、建筑材料等其它方面的应用，但是目前国内对橡胶细集料水泥砂浆及混凝土的研究还处于起步阶段，所取得的成果比较有限。

橡胶混凝土研究始于20世纪80年代末期，最早发表的论文见于20世纪90年代初期，将橡胶粉/颗粒掺入到混凝土中，橡胶微粒可成为吸收应变能的结构变形中心，吸收震动能，从而明显改善混凝土的抗冲击性，提高混凝土的抗震性能，改善其抗收缩性能、提高韧性和抗冻性能。从根本上改善混凝土路面的高噪声、高震动的缺点，增加路面柔度，给混凝土路面带来新的生命力。我国混凝土的产量超过了15亿立方米，理论上按每立方混凝土只须掺加0.8公斤的橡胶粉/颗粒，便可以消化掉现有没有回收再生利用废旧轮胎橡胶。因此，极大地鼓舞了专家学者对混凝土中应用废轮胎橡胶及其所表现的性能进行更深入的研究。橡胶增强水泥基复合材料在未来的应用前景十分光明，预期可以广泛应用于以下领域：铁路轨枕、道路工程，高抗震地区建筑，要求振动阻尼高的场所，如基础工程和火车站等，抗冲击和抗爆炸的部位，如高速公路的围档及隔声屏障等，建筑装饰材料，自流平填料等。

然而，橡胶作为有机高分子材料填充到水泥砂浆中，由于有机高分子橡胶与无机水泥、水泥混凝土材料的表面弹性模量、热传导系数、质量密度、阻尼减震系数等性能之间的差异较大，与砂浆基体的界面结合是脆弱的，导致现有橡胶混凝土复合材料存在力学强度较低，抗老化能力不足等缺点。

发明内容

本发明提供了一种力学性能较高、抗老化能力较强的可用于建筑、公路、铁路、隧道、隔声屏障等功能性材料领域的高性能橡胶增强水泥功能性复合材料。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种橡胶增强水泥功能性复合材料，是以废旧橡胶和水泥或水泥砂浆为原材料，采用偶联剂将偶联胶粘剂施加于废旧橡胶颗粒和/或粉表面，再将废旧橡胶颗粒和/或粉与水泥或水泥砂浆共混，然后将水加入橡胶-水泥混合材料中搅拌均匀，经铺装、压制、脱模、养护制备出力学强度较高、耐久性能较好的功能性复合材料产品。

上述复合材料中，所述废旧橡胶包括废旧轮胎橡胶及废弃橡胶制品。

所述水泥的选择普通硅酸盐水泥42.5或52.4、R型硅酸盐水泥42.5或52.4等。

所述偶联剂可为聚异氰酸酯加揉链剂、环氧树脂加固化剂和增韧剂、或苯酚改性间苯二酚加固化剂；所述揉链剂为多元醇聚醚；所述环氧树脂固化剂为多元胺咪唑啉固化剂，增韧剂为聚醚；间苯二酚的固化剂为Prefere 5808。

所述废旧橡胶颗粒的粒径为0.5mm～5mm；废旧橡胶粉的粒径为以80目数为佳。