CN111233381B - 改性橡胶颗粒的制备方法和应用、抗冻性透水混凝土及其应用和抗冻性透水砖及其制备方法 - Google Patents

改性橡胶颗粒的制备方法和应用、抗冻性透水混凝土及其应用和抗冻性透水砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了改性橡胶颗粒的制备方法和应用、抗冻性透水混凝土及其应用和抗冻性透水砖及其制备方法，属于透水建筑材料技术领域。本发明将橡胶颗粒和表面处理剂混合，进行表面包覆处理，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；表面处理剂包括如下重量份的组分：水玻璃15～35份，磷酸硅2～6份，硅石粉50～75份，尿素0.1～1份，羟丙基甲基纤维素0.1～2份；将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在40～60℃进行固化反应1～3h，得到改性橡胶颗粒。本发明所得改性橡胶颗粒用于制备抗冻性透水混凝土时，改性橡胶颗粒与混凝土的其他成分结合力强，且所制备的抗冻性透水砖透水性良好，强度高，还具有优异的抗冻性能。

Description

改性橡胶颗粒的制备方法和应用、抗冻性透水混凝土及其应 用和抗冻性透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及透水建筑材料技术领域，尤其涉及改性橡胶颗粒的制备方法和应用、抗冻性透水混凝土及其应用和抗冻性透水砖及其制备方法。
背景技术
目前，大部分城市的路面材质采用大理石、板油、水泥等不透水路面。在雨季时，大量的雨水由于不透水路面的阻碍，积聚在路面上造成内涝，严重影响了人们的出行；此外，这些宝贵的水资源会随着排水管道流走，不仅增大了管道的负担，而且雨水的流失会导致地下水得不到补充，城市绿化受到破坏，而后又会造成城市干旱、缺水等后果。为解决上述问题，透水砖和透水性混凝土应运而生。
但是现有的透水砖和透水性混凝土在北方地区使用时，冬季仍然会因为冻融循环作用产生冻胀，裂缝扩张等各种问题，严重影响到了人们的日常生活，并且容易发生交通事故从而造成更大的损失；而且还要花费大量的人力物力进行维护、修缮，甚至重新铺设道路，既浪费时间，又浪费资源。因此开发抗冻性透水砖势在必行。
通过在混凝土中掺杂橡胶颗粒可使透水混凝土具有一定的抗冻性，但是由于橡胶颗粒本身与混凝土的结合程度差，并且橡胶颗粒中含有硬脂酸锌，使其与混凝土的结合力进一步降低，导致抗压强度降低。现有技术通常通过对橡胶颗粒进行碱溶液或热水处理以去除其表面的硬脂酸锌来提高橡胶颗粒和混凝土之间的结合力，但是橡胶颗粒与混凝土之间的结合力仍然较差。
发明内容
本发明的目的在于提供改性橡胶颗粒的制备方法和应用、抗冻性透水混凝土及其应用和抗冻性透水砖及其制备方法，本发明提供的抗冻性透水混凝土中的各组分结合力较强，具有较高的抗压强度。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种改性橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
将橡胶颗粒和表面处理剂混合，进行表面包覆处理，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；所述表面处理剂包括如下重量份的组分：水玻璃15～35份，磷酸硅2～6份，硅石粉50～75份，尿素0.1～1份，羟丙基甲基纤维素0.1～2份，所述水玻璃为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，所述水玻璃的质量浓度为10～55％；
将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在40～60℃进行固化反应1～3h，得到改性橡胶颗粒。
优选地，所述橡胶颗粒的粒径为0.45～5.00mm，弹性模量为0.01～0.03GPa；所述硅石粉的粒径≥325目；所述橡胶颗粒和表面处理剂的质量比为1:1.5～3.5。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法所得改性橡胶颗粒在混凝土中的应用。
优选地，所述混凝土为透水混凝土。
本发明还提供了一种抗冻性透水混凝土，其特征在于，包括如下质量份数的组分：水泥13～24份，砂10～20份，级配碎石35～55份，橡胶添加剂1～10份，羟丙基甲基纤维素0.3～0.9份，水4～8份，所述橡胶添加剂为上述技术方案所述的制备方法得到的改性橡胶颗粒。
优选地，按照质量百分含量计，所述级配碎石包括第一粒级碎石0～5％、第二粒级碎石60～90％和第三粒级碎石10～40％，所述第一粒级碎石的粒径为10～20mm，第二粒级碎石的粒径为5～10mm，第三粒级碎石的粒径＜5mm；所述砂的粒径为0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗冻性透水混凝土在抗冻性透水砖中的应用。
本发明还提供了一种抗冻性透水砖，包括透水基层和透水面层，所述透水基层由上述技术方案所述的抗冻性透水混凝土制备而成。
优选地，所述透水面层包括如下质量份数的组分：水泥33～63份，砂26～52份，羟丙基甲基纤维素0.7～2.5份，水4～8份；所述透水面层的厚度为1.8～2.0mm，透水基层的厚度为73～75mm。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗冻性透水砖的制备方法，包括如下步骤：
分别将透水基层和透水面层的原料混合，得到透水基层混凝土和透水面层混凝土；
将透水面层混凝土和透水基层混凝土浇筑至模具中，制备成抗冻性透水砖坯，然后将所述抗冻性透水砖坯进行养护，得到抗冻性透水砖。
本发明以水玻璃为胶结剂，可使表面处理剂粘结在橡胶颗粒外层；磷酸硅作为固化剂可使水玻璃发生固化作用，形成硅氧键，在橡胶颗粒表面形成坚固的外层结构，阻断橡胶颗粒表面的硬脂酸锌与混凝土其他成分接触；硅石粉作为无机粘合剂，不仅有利于表面处理剂粘附在橡胶颗粒表面，还有利于提高改性橡胶颗粒与混凝土其他成分的结合力；尿素作为黏结力增强剂，可加强改性橡胶颗粒的抗压和抗折强度；羟丙基甲基纤维素作为增韧剂，可增加改性后橡胶颗粒的表面韧性。实施例结果表明，本发明所提供的改性橡胶颗粒用于制备抗冻性透水混凝土时，改性橡胶颗粒与混凝土中的其他成分结合力较强，具有较高的抗压强度，且所制备的抗冻性透水砖透水性良好，透水率为1.0×10-2～1.8×10-2cm/s，强度高，抗压强度为35.7～36.1MPa，抗折强度为4.1～4.2MPa，同时具有优异的抗冻性能，冻融50次后，单块质量损失率为4.3～4.8％，强度损失率为19.1～19.5％。
具体实施方式
本发明提供了一种改性橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
将橡胶颗粒和表面处理剂混合，进行表面包覆处理，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；所述表面处理剂包括如下重量份的组分：水玻璃15～35份，磷酸硅2～6份，硅石粉50～75份，尿素0.1～1份，羟丙基甲基纤维素0.1～2份，所述水玻璃为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，所述水玻璃的质量浓度为10～55％；
将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在40～60℃进行固化反应1～3h，得到改性橡胶颗粒。
本发明将橡胶颗粒和表面处理剂混合，进行表面包覆处理，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒。
在本发明中，所述表面处理剂包括如下重量份的组分：水玻璃15～35份，磷酸硅2～6份，硅石粉50～75份，尿素0.1～1份，羟丙基甲基纤维素0.1～2份，所述水玻璃优选为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，所述水玻璃的质量浓度为10～55％。
在本发明中，按照质量份数计，所述表面处理剂包括水玻璃15～35份，优选为24～28份；所述水玻璃的质量浓度为10～55％，优选为28～33％，更优选为30％；与质量浓度对应的，所述水玻璃的波美度优选为12.3～58.3°Bé，更优选为35～35.5°Bé，最优选为35.2°Bé。在本发明中，所述水玻璃为胶结剂，可使表面处理剂粘结在橡胶颗粒外层，在固化后，可形成硅氧键，在橡胶颗粒表面形成坚固的外层结构，阻断橡胶颗粒表面的硬脂酸锌与混凝土其他成分接触。
在本发明中，以水玻璃的质量份数为基准，所述表面处理剂包括磷酸硅2～6份，优选为4～5份。在本发明中，所述磷酸硅作为固化剂可使水玻璃发生固化作用。
在本发明中，以水玻璃的质量份数为基准，所述表面处理剂包括硅石粉50～75份，优选为66～71.4份；所述硅石粉的粒径优选≥325目。在本发明中，所述硅石粉作为无机粘合剂，不仅有利于表面处理剂粘附在橡胶颗粒表面，还有利于提高改性橡胶颗粒与混凝土其他成分的结合力。
在本发明中，以水玻璃的质量份数为基准，所述表面处理剂包括尿素0.1～1份，优选为0.3～0.5份。在本发明中，所述尿素作为黏结力增强剂，可加强改性橡胶颗粒的抗压和抗拉强度。
在本发明中，以水玻璃的质量份数为基准，所述表面处理剂包括羟丙基甲基纤维素0.1～2份，优选为0.3～0.5份。在本发明中，所述羟丙基甲基纤维素作为增韧剂，可增加表面处理剂的韧性。
在本发明中，所述橡胶颗粒的粒径优选为0.45～5.00mm，更优选为0.5～2.5mm，进一步优选为0.5～0.9mm、0.9～1.5mm或1.5～2.5mm，弹性模量优选为0.01～0.03GPa，更优选为0.015～0.025。本发明对所述橡胶颗粒的来源没有特殊限定，能够满足上述条件即可，如废旧轮胎橡胶颗粒。在本发明中，上述弹性模量的橡胶颗粒有利于保证在冻融循环过程中，橡胶颗粒具有更好的伸缩性，从而进一步提高抗冻性。
在本发明中，所述橡胶颗粒和表面处理剂的质量比优选为1:1.5～3.5，更优选为1:2～2.5。
在本发明中，所述表面包覆处理会在橡胶颗粒表面包覆一层表面处理剂；本发明对所述表面包覆处理的方式没有特殊限定，能够在橡胶颗粒表面均匀地包覆一层表面处理剂即可，在本发明实施例中，所述表面包覆处理的方式优选为搅拌，所述搅拌优选为滚筒搅拌，所述滚筒搅拌的转速优选为20～40rpm，更优选为30rpm，时间优选为0.5～3.0h，更优选为2h。
在本发明中，所述混合完成后，优选将所得混合物料进行过筛，以将未包覆在橡胶颗粒表面的表面处理剂去除，将过筛后的筛上物作为表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒进行后续步骤；本发明对所述过筛用器件的目数没有特殊限定，能够将未包覆在橡胶颗粒表面的表面处理剂去除即可，在本发明实施例中，所述过筛所用器件的目数优选为4～40目，更优选为14～20目。
得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒后，本发明将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在40～60℃进行固化反应1～3h，得到改性橡胶颗粒。本发明在固化反应过程中，水玻璃在固化剂的作用下生成硅氧结构，使表面处理剂更牢固地包覆在橡胶颗粒表面，尿素在不改变处理剂黏度情况下提升黏结力，增强抗压和抗折强度，羟丙基甲基纤维素的长链结构分布在表面处理剂中，并包裹橡胶颗粒，可使固化后的橡胶颗粒表面的表面处理剂韧性增加。
在本发明中，所述固化反应的时间优选为2～3h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法所得改性橡胶颗粒在混凝土中的应用；所述混凝土优选为透水混凝土，更优选为抗冻性透水混凝土。
本发明还提供了一种抗冻性透水混凝土，包括如下质量份数的组分：水泥13～24份，砂10～20份，级配碎石35～55份，橡胶添加剂1～10份，羟丙基甲基纤维素0.3～0.9份，水4～8份，所述橡胶添加剂为上述技术方案所述的制备方法得到的改性橡胶颗粒。
在本发明中，按照质量份数计，所述抗冻性透水混凝土包括水泥13～24份，优选为15～21份。在本发明中，所述水泥作为胶结料，可将骨料胶结成坚实的整体。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述抗冻性透水混凝土包括砂10～20份，优选为19～20份；所述砂的粒径优选为0.25～0.5mm，更优选为0.4～0.45mm，细度模数优选为1.6～3.0。在本发明中，所述砂作为细骨料使用，起骨架和填充作用。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述抗冻性透水混凝土包括级配碎石35～55份，优选为52～53份；按照质量百分含量计，所述级配碎石包括第一粒级碎石0～5％、第二粒级碎石60～90％和第三粒级碎石10～40％，所述第一粒级碎石的粒径为10～20mm，第二粒级碎石的粒径为5～10mm，第三粒级碎石的粒径＜5mm；所述第一粒级碎石的质量百分含量优选为2％，所述第二粒级碎石的质量百分含量优选为80％，第三粒级碎石的质量百分含量优选为18％。在本发明中，所述级配碎石作为粗骨架使用，具有支撑的作用，上述级配的碎石有可进一步提高抗冻性透水混凝土的抗压强度。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述抗冻性透水混凝土包括橡胶添加剂1～10份，优选为1.5～4.5份；所述橡胶添加剂为上述技术方案所述的制备方法得到的改性橡胶颗粒。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述抗冻性透水混凝土包括羟丙基甲基纤维素0.3～0.9份，优选为0.5份。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述抗冻性透水混凝土包括水4～8份，优选为6～7份。
本发明对所述抗冻性透水混凝土的制备方法没有特殊限定，采用常规的混凝土的制备方法即可，在本发明实施例中，优选为将所述抗冻性透水混凝土的原料混合均匀即可得到抗冻性透水混凝土。
本发明还提供上述技术方案所述的抗冻性透水混凝土在抗冻性透水砖中的应用；所述抗冻性透水混凝土优选用于制备抗冻性透水砖的基层。
本发明还提供了一种抗冻性透水砖，包括透水基层和透水面层，所述透水基层由上述技术方案所述的抗冻性透水混凝土制备而成。
在本发明中，所述透水面层优选包括如下质量份数的组分：水泥33～63份，砂26～52份，羟丙基甲基纤维素0.7～2.5份，水4～8份。
在本发明中，按照质量份数计，所述透水面层包括水泥33～63份，优选为40～60份。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述透水面层包括砂26～52份，优选为30～45份；所述砂的粒径优选为0.25～0.5mm，更优选为0.4～0.45mm，细度模数优选为1.6～3.0。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述透水面层包括羟丙基甲基纤维素0.7～2.5份，优选为0.8～2份。
在本发明中，以水泥的质量份数为基准，所述透水面层包括水4～8份，优选为5～6份。
在本发明中，所述透水面层的厚度优选为1.8～2.0mm，更优选为2mm，透水基层的厚度优选为73～75mm，更优选为74mm。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗冻性透水砖的制备方法，包括如下步骤：
分别将透水基层和透水面层的原料混合，得到透水基层混凝土和透水面层混凝土；
将透水面层混凝土和透水基层混凝土浇筑至模具中，制备成抗冻性透水砖坯，然后将所述抗冻性透水砖坯进行养护，得到抗冻性透水砖。
本发明对制备成抗冻性透水砖坯的具体方法没有特殊限定，采用本领域公知的制备抗冻性透水砖的制备方法即可，如先在模具中浇筑透水面层混凝土，然后浇筑透水基层混凝土，再压实即可得到抗冻性透水砖坯，又如先浇筑透水基层混凝土，然后浇筑透水面层混凝土，再压实即可得到抗冻性透水砖坯；在本发明实施例中，优选为前者，即先在模具中浇筑透水面层混凝土，然后浇筑透水基层混凝土，再压实即可得到抗冻性透水砖坯；所述压实的压力优选为10～20MPa，更优选为10～17MPa。
本发明对所述养护的方法也没有特殊限定，采用本领域公知的养护方法即可，如采用草帘覆盖在所述抗冻性透水砖坯上，然后在温度20±2℃，相对湿度大于95％的条件下，维持7天以上，优选维持28天。
下面结合实施例对本发明提供的一种抗冻性透水混凝土及其制备方法和应用、抗冻性透水砖及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)改性橡胶颗粒的制备：
按照重量份数计，将水玻璃(硅酸钠水溶液，质量浓度为30％，波美度为35.2°Bé)24份、磷酸硅4份、硅石粉(粒径≥325目)71.4份、尿素0.3份和羟丙基甲基纤维素0.3份混合，得到表面处理剂；
将废旧轮胎橡胶颗粒(弹性模量为0.02GPa，粒径0.5～0.9mm)和所述表面处理剂按照质量比为1:2的比例以30rpm的转速混合搅拌2h，然后过20目筛，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；
将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在50℃进行固化反应3h，得到改性橡胶颗粒；
(2)抗冻性透水砖的制备：
将如下重量份的组分混合得到透水基层混凝土：水泥15份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)20份、级配碎石(其中，按照质量百分含量计，粒径为10～20mm的碎石占2％、粒径为5～10mm的碎石占80％，粒径＜5mm的碎石占18％)53份、改性橡胶颗粒4.5份、羟丙基甲基纤维素0.5份和水7份；
将如下重量份的组分混合得到透水面层混凝土：水泥50份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)37份、羟丙基甲基纤维素1份和水6份；
将透水面层混凝土放入模具中，制成透水面层，然后将透水基层混凝土放入模具，制成透水基层，在12MPa的压力下压实，得到抗冻性透水砖坯，其中透水面层的厚度为2.0mm，透水基层的厚度为74.0mm；
将所述抗冻性透水砖坯用草帘覆盖，然后在温度20±2℃，相对湿度大于95％的条件下养护28天。
根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.0×10-2cm/s，抗压强度35.7MPa，抗折强度4.1MPa，抗冻性：D50，冻融循环25次时的单块质量损失率4.3％，抗压强度损失率19.2％。
采用上述方法制备抗冻性透水基层砖，即不浇注透水面层混凝土，仅将透水基层混凝土放入模具，进行压实，然后养护，并根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水基层砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.0×10-2cm/s，抗压强度35.9MPa，抗折强度4.2MPa，抗冻性：D50，冻融循环50次时的单块质量损失率4.0％，强度损失率19.0％。
实施例2
(1)改性橡胶颗粒的制备：
按照重量份数计，将水玻璃(硅酸钠水溶液，质量浓度为30％，波美度为35.2°Bé)24份、磷酸硅5份、硅石粉(粒径≥325目)69份、尿素0.5份和羟丙基甲基纤维素0.5份混合，得到表面处理剂；
将废旧轮胎橡胶颗粒(弹性模量为0.025GPa，粒径0.9～1.5mm)和所述表面处理剂按照质量比为1:2.5的比例以30rpm的转速混合搅拌2h，然后过14目筛，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；
将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在60℃进行固化反应2h，得到改性橡胶颗粒；
(2)抗冻性透水砖的制备：
将如下重量份的组分混合得到透水基层混凝土：水泥18份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)19份、级配碎石(其中，按照质量百分含量计，粒径为10～20mm的碎石占2％、粒径为5～10mm的碎石占80％，粒径＜5mm的碎石占18％)52份、改性橡胶颗粒3.5份、羟丙基甲基纤维素0.5份和水7份；
将如下重量份的组分混合得到透水面层混凝土：水泥40份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)30份、羟丙基甲基纤维素0.8份和水5份；
将透水面层混凝土放入模具中，制成透水面层，然后将透水基层混凝土放入模具，制成透水基层，在15MPa的压力下压实，得到抗冻性透水砖坯，其中透水面层的厚度为2.0mm，透水基层的厚度为74.0mm；
将所述抗冻性透水砖坯用草帘覆盖，然后在温度20±2℃，相对湿度大于95％的条件下养护28天。
根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.5×10-2cm/s，抗压强度36.0MPa，抗折强度4.2MPa，抗冻性：D50，冻融循环25次时的单块质量损失率4.8％，抗压强度损失率19.5％。
采用上述方法制备抗冻性透水基层砖，即不浇注透水面层混凝土，仅将透水基层混凝土放入模具，进行压实，然后养护，并根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水基层砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.5×10-2cm/s，抗压强度35.9MPa，抗折强度4.2MPa，抗冻性：D50，冻融循环50次时的单块质量损失率4.4％，强度损失率19.0％
实施例3
(1)改性橡胶颗粒的制备：
按照重量份数计，将水玻璃(硅酸钠水溶液，质量浓度为30％，波美度为35.2°Bé)28份、磷酸硅5份、硅石粉(粒径≥325目)66份、尿素0.5份和羟丙基甲基纤维素0.5份混合，得到表面处理剂；
将废旧轮胎橡胶颗粒(弹性模量为0.015GPa，粒径1.5～2.5mm)和所述表面处理剂按照质量比为1:2.5的比例以30rpm的转速混合搅拌3h，然后过14目筛，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；
将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在40℃进行固化反应3h，得到改性橡胶颗粒；
(2)抗冻性透水砖的制备：
将如下重量份的组分混合得到透水基层混凝土：水泥21份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)19份、级配碎石(其中，按照质量百分含量计，粒径为10～20mm的碎石占2％、粒径为5～10mm的碎石占80％，粒径＜5mm的碎石占18％)52份、改性橡胶颗粒1.5份、羟丙基甲基纤维素0.5份和水6份；
将如下重量份的组分混合得到透水面层混凝土：水泥60份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)45份、羟丙基甲基纤维素2份和水6份；
将透水面层混凝土放入模具中，制成透水面层，然后将透水基层混凝土放入模具，制成透水基层，在10MPa的压力下压实，得到抗冻性透水砖坯，其中透水面层的厚度为2.0mm，透水基层的厚度为74.0mm；
将所述抗冻性透水砖坯用草帘覆盖，然后在温度20±2℃，相对湿度大于95％的条件下养护28天。
根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.8×10-2cm/s，抗压强度36.1MPa，抗折强度4.2MPa，抗冻性：D50，冻融循环25次时的单块质量损失率4.5％，抗压强度损失率19.1％。
采用上述方法制备抗冻性透水基层砖，即不浇注透水面层混凝土，仅将透水基层混凝土放入模具，进行压实，然后养护，并根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水基层砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.7×10-2cm/s，抗压强度36.3MPa，抗折强度4.2MPa，抗冻性：D50，冻融循环50次时的单块质量损失率4.3％，强度损失率19.0％
实施例4
(1)改性橡胶颗粒的制备：
按照重量份数计，将水玻璃(硅酸钾水溶液，质量浓度为30％，波美度为35.2°Bé)24份、磷酸硅4份、硅石粉(粒径≥325目)70份、尿素0.3份和羟丙基甲基纤维素0.3份混合，得到表面处理剂；
将废旧轮胎橡胶颗粒(弹性模量为0.02GPa，粒径0.5～0.9mm)和所述表面处理剂按照质量比为1:2的比例以30rpm的转速混合搅拌2h，然后过20目筛，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；
将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在50℃进行固化反应3h，得到改性橡胶颗粒；
(2)抗冻性透水砖的制备：
将如下重量份的组分混合得到透水基层混凝土：水泥15份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)20份、级配碎石(其中，按照质量百分含量计，粒径为10～20mm的碎石占2％、粒径为5～10mm的碎石占80％，粒径＜5mm的碎石占18％)53份、改性橡胶颗粒4.5份、羟丙基甲基纤维素0.5份和水7份；
将如下重量份的组分混合得到透水面层混凝土：水泥50份、砂(粒径0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0)37份、羟丙基甲基纤维素2份和水6份；
将透水面层混凝土放入模具中，制成透水面层，然后将透水基层混凝土放入模具，制成透水基层，在17MPa的压力下压实(请补充各实施例压实的压力)，得到抗冻性透水砖坯，其中透水面层的厚度为2.0mm，透水基层的厚度为74.0mm；
将所述抗冻性透水砖坯用草帘覆盖，然后在温度20±2℃，相对湿度大于95％的条件下养护28天。
根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.5×10-2cm/s，抗压强度35.8MPa，抗折强度4.1MPa，抗冻性：D50，冻融循环50次时的单块质量损失率4.4％，抗压强度损失率19.2％。
采用上述方法制备抗冻性透水基层砖，即不浇注透水面层混凝土，仅将透水基层混凝土放入模具，进行压实，然后养护，并根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水基层砖养护28天的性能，结果如下：透水率1.4×10-2cm/s，抗压强度35.9MPa，抗折强度4.2MPa，抗冻性：D50，冻融循环50次时的单块质量损失率4.2％，强度损失率19.0％。
对比例1
按照实施例1步骤(2)的方法制备抗冻性透水砖，不同之处仅在于将改性橡胶颗粒替换为等量的同规格的未改性的废旧轮胎橡胶颗粒。
根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水砖养护28天的性能，结果如下：透水率0.9×10-2cm/s，抗压强度34.7MPa，抗折强度3.9MPa，抗冻性：D25，冻融循环25次时的单块质量损失率5.1％，抗压强度损失率21.2％。
采用上述方法制备抗冻性透水基层砖，即不浇注透水面层混凝土，仅将透水基层混凝土放入模具，进行压实，然后养护，并根据透水砖行业标准JC/T945-2005，测试抗冻性透水基层砖养护28天的性能，结果如下：透水率0.9×10-2cm/s，抗压强度34.9MPa，抗折强度4.0MPa，抗冻性：D25，冻融循环25次时的单块质量损失率5.0％，强度损失率21.0％。
由以上实施例可知，采用本发明所提供的改性橡胶颗粒可有效提高橡胶颗粒与混凝土的其他成分结合力强，从而提高抗冻性透水砖的综合性能，所制备的抗冻性透水砖透水性良好，透水率为1.0×10-2～1.8×10-2cm/s，强度高，抗压强度为35.7～36.1MPa，抗折强度为4.1～4.2MPa，同时具有优异的抗冻性能，抗冻等级为D50，冻融50次后，单块质量损失率为4.3～4.8％，强度损失率为19.1～19.5％；而使用未改性的橡胶颗粒时，透水率和抗压强度均较低，且抗冻性等级仅为D25。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性橡胶颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将橡胶颗粒和表面处理剂混合，进行表面包覆处理，得到表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒；所述表面处理剂包括如下重量份的组分：水玻璃15～35份，磷酸硅2～6份，硅石粉50～75份，尿素0.1～1份，羟丙基甲基纤维素0.1～2份，所述水玻璃为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，所述水玻璃的质量浓度为10～55％；
将所述表面包覆有表面处理剂的橡胶颗粒在40～60℃进行固化反应1～3h，得到改性橡胶颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径为0.45～5.00mm，弹性模量为0.01～0.03GPa；所述硅石粉的粒径≥325目；所述橡胶颗粒和表面处理剂的质量比为1:1.5～3.5。
3.权利要求1或2所述的制备方法所得改性橡胶颗粒在混凝土中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述混凝土为透水混凝土。
5.一种抗冻性透水混凝土，其特征在于，包括如下质量份数的组分：水泥13～24份，砂10～20份，级配碎石35～55份，橡胶添加剂1～10份，羟丙基甲基纤维素0.3～0.9份，水4～8份，所述橡胶添加剂为权利要求1或2所述的制备方法得到的改性橡胶颗粒。
6.根据权利要求5所述的抗冻性透水混凝土，其特征在于，按照质量百分含量计，所述级配碎石包括第一粒级碎石0～5％、第二粒级碎石60～90％和第三粒级碎石10～40％，所述第一粒级碎石的粒径为10～20mm，第二粒级碎石的粒径为5～10mm，第三粒级碎石的粒径＜5mm；所述砂的粒径为0.25～0.5mm，细度模数为1.6～3.0。
7.权利要求5或6所述的抗冻性透水混凝土在抗冻性透水砖中的应用。
8.一种抗冻性透水砖，包括透水基层和透水面层，其特征在于，所述透水基层由权利要求5或6所述的抗冻性透水混凝土制备而成。
9.根据权利要求8所述的抗冻性透水砖，其特征在于，所述透水面层包括如下质量份数的组分：水泥33～63份，砂26～52份，羟丙基甲基纤维素0.7～2.5份，水4～8份；所述透水面层的厚度为1.8～2.0mm，透水基层的厚度为73～75mm。
10.权利要求8或9所述的抗冻性透水砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别将透水基层和透水面层的原料混合，得到透水基层混凝土和透水面层混凝土；
将透水面层混凝土和透水基层混凝土浇筑至模具中，制备成抗冻性透水砖坯，然后将所述抗冻性透水砖坯进行养护，得到抗冻性透水砖。
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