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带有从废轮胎回收的橡胶的、具有降低的行进冲击噪声的轻质弹性混凝土底基层
申请号	CN201580063688.0	申请日	2015-10-02	公开(公告)号	CN107001138A	公开(公告)日	2017-08-01
申请人	意大利水泥股份公司;			发明人	S·斯戈巴; A·莫尔比; M·A·莫尔费塔; G·C·马拉诺;
摘要	本发明描述了一种具有预处理的从废轮胎(PFU)回收的橡胶的混凝土底基层。
权利要求	1.一种具有从废轮胎(PFU)回收的橡胶的混凝土底基层，所述混凝土包含水泥、由骨料的混合物组成的骨料、水和任选的聚合物添加剂，所述骨料的混合物包含相对于骨料的总体积为0至10体积％的惰性骨料和相对于骨料的总体积为100-90体积％的来自预处理的从废轮胎回收的橡胶的骨料；其中所述来自预处理的从废轮胎回收的橡胶的骨料具有小于 20mm的颗粒尺寸，并且其中所述混凝土具有： ●在28天时大于1MPa，优选大于2MPa的抗压强度； ●低于1100kg/m3，优选低于1000kg/m3的密度； ●低于5,000MPa，优选低于3,000Mpa的弹性模量。 2.根据权利要求1所述的混凝土底基层，其中所述骨料由预处理的从废轮胎(PFU)回收的橡胶构成。 3.根据前述权利要求中一项或多项所述的混凝土底基层，其中所述混凝土混合物包含 35至50重量％的水泥、10至18重量％的水、30至50重量％的骨料，优选由来自预处理的回收橡胶(PFU)的骨料组成，更优选30至40重量％来自预处理的回收橡胶(PFU)的骨料，所述百分比是指混凝土的总重量。 4.根据前述权利要求中一项或多项所述的混凝土底基层，其中来自废轮胎的预处理的回收橡胶的骨料的颗粒尺寸小于20mm，优选为1-10mm，更优选为2-5mm，且通过将PFU橡胶在水中储存7天至40天，优选多于28天，甚至更优选约30天的时间，或通过用胶乳洗涤PFU橡胶预处理来自废轮胎的橡胶。 5.根据权利要求1至4中任一项的具有预处理的从废轮胎回收的橡胶的混凝土底基层，用于具有降低的行进冲击噪声，特别是用于铺地面的用途。 6.根据权利要求5所述的混凝土底基层的用途，其中行进冲击噪声的降低等于或高于△Lw 17dB。 7.根据权利要求6所述的混凝土底基层的用途，在具有包含所述底基层和找平层的多层结构的元件中的用途，其中在所述底基层和找平层之间不存在弹性层或垫。 8.从废轮胎回收的橡胶作为用于混凝土底基层的骨料的用途，所述橡胶具有小于20毫米，优选为1-10毫米，甚至更优选为2-5毫米的颗粒尺寸，通过将PFU橡胶在水中储存7天至 40天，优选超过28天，甚至更优选等于约30天，或通过用胶乳清洗PFU橡胶进行预处理。 9.包含如权利要求1-4中一项或多项所述的底基层的多层元件，所述底基层形成与找平层直接接触的层。
说明书全文	带有从废轮胎回收的橡胶的、具有降低的行进冲击噪声的轻质弹性混凝土底基层 [0001] 本发明涉及一种带有从废轮胎回收的橡胶的轻质弹性混凝土底基层，其具有降低的行进冲击噪声。 [0002] 特别地，所述底基层具有特定的热和声隔绝以及延展性性能。 [0003] 现有技术已经描述了在混凝土(CLS)或水泥混合物中使用废轮胎。 [0004] 发现废橡胶轮胎(PFU)的替代用途的必要性实际上伴随于改进混凝土混合物的各种特性的需要。事实上，根据其注定的应用，混凝土(CLS)必须具有低比重、高韧性和/或冲击强度。虽然这样的CLS是最广泛使用的建筑材料，但并不总是满足这些要求。 [0005] 因此，在现有技术中正在发展得自废轮胎(PFU)的橡胶颗粒(作为组分)在混凝土中的用途，将如此获得的产品用来制造用于道路用途的吸声水泥终端产品。最近，回收的橡胶颗粒已经用于混凝土混合物中，再次代替基于天然石材的骨料，以获得轻质混凝土。 [0006] 特别是在技术文献中，术语“橡胶混凝土”或“橡胶改性的混凝土”通常表示由水泥、天然骨料和回收轮胎橡胶组成的混合物。术语“橡胶砂浆”表示水泥砂浆与橡胶的混合物。 [0007] 用于这些应用的橡胶来自经受机械破碎处理或低温工艺的消费后汽车或卡车的轮胎。此外，关于目标材料所要求的应用和性能，橡胶是“原样(as such)”使用的，或者在某些情况下，已经通过去除纺织部件或者松开钢纤维来预先处理所述橡胶。在其他情况下，已经对橡胶的表面进行了各种预处理用于巩固水泥浆和橡胶之间的粘附性，从而获得CLS的一些最终性能的明显改善。现有技术中描述的来自废轮胎(PFU)的橡胶的预处理的实例是用氢氧化钠对橡胶进行表面处理。这种预处理增加了橡胶颗粒和水泥基质之间的粘附性，从而获得了耐磨性和抗弯强度的改善。 [0008] 橡胶骨料通常仅用于混凝土混合物中天然骨料的部分替代。 [0009] 根据现有技术，添加橡胶轮胎颗粒导致起始混凝土的物理和机械性能的降低，但同时相对于起始混凝土提供更高的动态能量吸收能力。根据非线性型的关系，机械性能的降低与橡胶的体积分级的增加成比例。 [0010] 随着橡胶的添加，混凝土在负载下变得相对延性，在断裂前显示出显著的变形能力。 [0011] 此外，与传统混凝土相比，具有橡胶颗粒(替代天然材料中骨料的10-30体积％的量)的混凝土具有较低的导热系数和较高的声吸收。 [0012] 在上述性质的基础上，具有回收橡胶的混凝土可用于建筑应用、不需要高阻力的道路施工、需要低比重的面板、建筑元件和受冲击的泽西(Jersey)障碍物、声屏障(声吸收)、以及用于将轨道固定到地面的铁路的建造。 [0013] 关于水泥混合物、橡胶颗粒和天然骨料，这些用途的实例记载在专利申请WO2009035743、WO2000027774和RU-A-2353603中，分别用于具有胶乳的混凝土、水泥板和砂浆的一般用途，用于辐射屏蔽应用和用于例如使用轻混凝土块的围墙。在Eldin等人的文章"Rubber-Tire Particles as Concrete aggregate(Journal of Materials in Civil Engineering,Vol.5,No.4,Nov.1993)"中公开了在混凝土中使用回收橡胶颗粒的另一个实例。Asdrubali等人的文章."Lightweight screeds made of concrete and recycled polymers:acoustic,thermal,mechanical and chemical characterization"(Forum Acusticum 2011,27June-1July 2011,Denmark)公开了使用来自包含橡胶、塑料和金属的电线护套的回收骨料用于获得轻质找平层(screed)：所述找平层被插入分层结构中，还预见由交联聚乙烯中的“垫”组成的声隔绝层。因此，所述文章中报道的行进冲击噪声的降低值既不归因于轻质找平层，也不归因于用于所述找平层中的骨料类型，并且无论如何，相同作者证实了所述值是矛盾的。 [0014] 目前，用于发现废轮胎橡胶(PFU)的替代用途的必要性已经伴随于改进混凝土的各种特性的需要，以使其成为能够吸收动态型作用(冲击和振动)所产生的能量的材料。 [0015] 由于上述性质，对生产用于含废橡胶骨料(PFU)的地面的混凝土底基层产生了兴趣。 [0016] 底基层是根据其所期望的环境类型和目的(例如在建筑物中，其可具有4至20cm的厚度范围)具有可变厚度的建筑元件。 [0017] 底基是位于地面和找平层之间的层，其覆盖并保护安装在地面上的管道和技术系统，它是热和声隔绝的，它接收称为找平层的上覆结构层。 [0018] 找平层是具有可变厚度，设想用于达到项目配额(project quotas)，分配上覆元件的载荷并对所设想的地面类型提供适合的铺设表面的建筑元件。 [0019] 传统的底基通常采用以适当比例使用的三种材料生产：水泥、惰性骨料(例如砂子和/或砂砾)和水。可以加入超流化或充气添加剂。各种元素的用量基于环境类型和地面使用目的(内部或外部、用于民用或工业目的)而有所不同。通常存在其它成分，例如用于降低底基层比重的聚苯乙烯或其它轻骨料。 [0020] 通常使用用水泥粘合剂或基于无水石膏制备的砂浆来生产找平层；取决于是否与承载底基层(例如增强的混凝土地面)粘合铺设、在隔离层(例如蒸气阻挡层)上铺设、或热和/或声隔绝层上铺设，它分别被称为“粘合的”、“隔离的(desolidarized)”或“浮动的”(MAPEI，“砂浆的地面铺设(Esecuzione di massetti per la posa di pavimenti)”(技术手册“用于地面铺设的找平层”)。 [0021] 特别地，在本发明中，将参考“浮动”型的地层(stratigraphy)。 [0022] 如图1所示，“浮动”地层由如下组成： [0023] ·找平层(4)； [0024] ·声隔绝层，通常由弹性材料(3)制成的“垫”组成，有必要满足关于行进冲击噪声的声隔绝所明确界定的性能要求； [0025] ·底基层(2)； [0026] ·地面(1)。 [0027] 在这种浮动地层的典型例子中，在找平层(4)和弹性层(3)之间也可以有热隔绝层或散热板。 [0028] 为了保证抵抗冲击噪声所需的声隔绝性能，有必要适当安装弹性垫。为了获得最佳结果，在施工和铺设阶段采取一些必要和不可或缺的权宜之计其实是根本的，其因此具有许多重要方面。 [0029] 因此，本发明通过提出没有所述垫的简化地层来解决与弹性垫安装的重要性质相关的技术问题，其中底基层也能够发挥弹性功能。 [0030] 因此，本发明的目的是提出一种能够同时满足“浮动”地层的先前指出的热声特性和高振动能量吸收(特别是降低行进冲击噪声)的轻质底基层，其克服了根据现有技术的产品的缺点，避免了额外的弹性层(例如图1的垫(3))的安装。实际上，图2显示了设想的简化的地层： [0031] ·找平层(4)； [0032] ·底基层(2)； [0033] ·地面(1) [0034] 本发明的另一个目的是所述底基层在需要降低行进冲击噪声的应用中的用途。 [0035] 本发明的目的涉及一种具有从废轮胎(PFU)回收的橡胶的混凝土底基层，所述混凝土包含水泥，由骨料的混合物组成的骨料，水和可能的聚合物添加剂，所述骨料的混合物含有相对于骨料的总体积为0至10体积％的量的惰性骨料和相对于骨料的总体积为100-90体积％的量的来自预处理的从废轮胎回收的橡胶的骨料；其中所述预处理的从废轮胎回收的橡胶具有小于20mm的颗粒尺寸，并且其中所述混凝土具有： [0036] ·28天时大于1MPa，优选大于2MPa的抗压强度； [0037] ·低于1100kg/m3，优选低于1,000kg/m3的密度； [0038] ·低于5,000MPa，优选低于3,000MPa的弹性模量。 [0039] 本发明的目的还涉及预处理的从废轮胎回收的橡胶作为用于混凝土底基层的骨料。 [0040] 本发明的另一个目的涉及一种多层元件，其包含根据本发明的底基层，其形成多层元件的与找平层直接接触的层。 [0041] 通过将废轮胎(PFU)储存在水中或通过根据专利申请EP14162836.2中公开的方式用胶乳洗涤PFU来预处理存在于根据本发明的混凝土底基中的从PFU回收的橡胶。 [0042] 根据本发明的底基的主要优点在于，其特征是具有优异的热隔绝性能和行进冲击噪声方面的令人惊讶的显著降低。在这方面，应当指出，具有良好热隔绝性的材料的特征未必是降低行进冲击噪声。事实上，声波相对于它传播的方式而言不同地振动。因此应当注意到，废橡胶骨料或PFU的唯一存在本身不构成达到冲击声隔绝要求的充分条件。 [0043] 事实上，使用传统上生产底基层的轻质混凝土块体不能保证上述性能。由于该具体原因，通常使用位于底基层和找平层之间的弹性层，这保证了所需的声学性能。 [0044] 在本发明的上下文中，术语“水泥”是指与水混合时形成由水合作用而硬化的浆料的粉末材料，并且其在硬化后即使在水下也保持其强度和稳定性。特别地，根据本发明的水泥包括所谓的波特兰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、飞灰水泥、煅烧页岩水泥、石灰石水泥和所谓的复合水泥。例如，可以使用根据标准EN197-1的I型、II型、III型、IV型或V型水泥。特别优选的水泥是CEM II水泥。优选的水泥类别是42.5级。水泥可以独立地是灰色或白色。 [0045] 根据本发明的术语“惰性骨料”通常是指在建筑工业中使用的粒状材料(参见标准UNI EN 12620)，其可以是硅质、石灰石或玄武岩性质的，圆形的或粉碎的。 [0046] 骨料可以是天然的、工业的或回收的。天然的骨料是仅经受机械加工的矿物来源的骨料，然而工业的骨料总是来自涉及热或其他类型改性的工业过程的矿物来源的骨料。最后，回收的骨料是由先前在建筑行业使用的无机材料的加工而产生的骨料。 [0047] 由在根据本发明的底基层中使用的预处理的从废轮胎回收的橡胶组成的骨料来自于废汽车和卡车轮胎(PFU)的回收和处理，并且通常表示为PFU骨料。 [0048] 对废轮胎进行以下处理用于PFU骨料的生产：在第一阶段对其进行粉碎，然后是筛分阶段。然后，将由存在于根据本发明的底基层中的预处理的从废轮胎回收的橡胶组成的骨料成分进行进一步处理，其中将颗粒尺寸小于20mm的粉碎和筛分的骨料储存在水中7天至40天，优选超过28天，甚至更优选约30天的时间，或者在与水泥、惰性材料和水混合之前将其用胶乳洗涤。在专利申请EP 14162836.2中更详细地描述了废橡胶的预处理方法，也认为所述方法是本专利申请的组成部分。 [0049] 将PFU骨料分成三个颗粒尺寸组。 [0050] 表1显示了三种尺寸的主要特征。图3a、3b和3c示出了在筛分后出现的PFU橡胶中的颗粒尺寸分级。 [0051] 表1 [0052]颗粒尺寸分级标签颗粒尺寸极限密度 mm [kg/l] G0 <1 1.09 G1 3–4 1.1 G 20 <20 1.05-1.18 [0053] 图3a、3b和3c示出了分级G0和G1如何表现为单粒(monogranular)砂和圆形粒料，而分级G20具有差的形状系数(扁平形式)。 [0054] 由存在于根据本发明的底基层的组合物中的预处理的从废轮胎回收的橡胶组成的骨料由定义为G0、Gl和G20(即具有小于20mm的颗粒尺寸)的尺寸构成。尺寸G0还包含小于63微米的颗粒尺寸，即通过具有较小筛目尺寸的筛子的颗粒尺寸。 [0055] 存在于用于生产根据本发明的底基的组合物中的骨料由骨料的混合物组成，所述骨料的混合物设想相对于骨料的总体积为0至10体积％的惰性骨料，和相对于骨料的总体积为100-90体积％的来自预处理的从废轮胎回收的橡胶的骨料。骨料优选由100体积％的来自预处理的从废轮胎回收的橡胶的骨料组成。 [0056] 用于生产根据本发明的底基层的组合物包含35至50重量％的水泥、10至18重量％的水和30至50重量％的骨料，其优选由预处理的回收橡胶(PFU)骨料构成，甚至更优选30至40重量％的预处理的回收橡胶(PFU)骨料，所述重量百分比是指混凝土的总重量。 [0057] 如前所述，骨料总是由相对于骨料的总体积的至少90体积％的预处理的回收橡胶(PFU)骨料组成，并且优选仅由预处理的回收橡胶(PFU)骨料组成。 [0058] 根据本发明的混凝土底基层不一定需要添加用于获得所需结果的超流化/减水添加剂，即使起始于0.3至0.6的水/水泥比。 [0059] 然而，如果要使用充气和超流动添加剂，则这些可以选自萘磺酸盐(SN)、三聚氰胺磺酸盐(SM)、改性木质素磺酸盐(MLS)或多元羧酸化合物如聚丙烯酸盐和表面活性剂。 [0060] 为了完全均匀化，将水泥、水、来自惰性材料的骨料和预处理的PFU骨料以合适的比例在水泥混合器或其他类似装置中进行混合，直到获得没有凝块并具有适当稠度的均匀浆料。然后将浆料施加到支撑件上，用直尺进行平整并将其充分压实。 [0061] 一旦制备了浆料，最好就在半小时内(该时间是指约20℃的温度)施加它。 [0062] 然后，需要约28天的固化时间，即水泥混合物的规范时间。 [0063] 本发明的另一个目的涉及具有预处理的从废轮胎回收的橡胶的混凝土底基层在具有降低的行进冲击噪声中的应用，特别是用于优选具有等于或高于△Lw 17dB的行进冲击噪声降低的地面。 [0064] 根据本发明的底基层用于包含所述底基层和找平层的多层元件中，并且其中在底基层和找平层之间不存在弹性层。 [0065] 根据本发明的底基层的主要优点在于它允许行进冲击噪声的显著降低。 [0066] 与存在根据上述说明的来自用胶乳或在水中预处理的回收PFU橡胶的骨料相关的另一个优点是抗压强度随时间的趋势：包含所述骨料的根据本发明的底基层实际没有或以很有限的程度具有弹性模量和压缩强度的劣化现象，或者出现用未预处理的骨料制成的底基层的典型开裂或表面脱层现象。回收橡胶(PFU)骨料的预处理尽管对降低行进冲击噪声的声学性能不具有影响，但允许实现具有非常好的稳定性和耐久性性能的产品。 [0067] 从为了说明和非限制性目的而提供的以下实施例中，本发明的特征和优点将会变得清楚。 [0068] 实施例1 [0069] 用下表2中以混合物1表示的组合物制备底基层。 [0070] 表2 [0071] [0072] 形成混凝土骨料的100％的橡胶粒料PFU G1(3.8-5)是如下预处理的橡胶粒料：粉碎并筛分该骨料(颗粒尺寸小于20毫米)，并储存在水中约30天的时间。 [0073] 实施例2 [0074] 从行进冲击噪声降低的观点来看，比较了分成两个区域的水平分隔物的两个不同地层(一个其中产生行进冲击噪声的上覆层，另一个其中检测到所述噪声的下覆层)，如下所述： [0075] ·地层1：地面(厚度24cm)、本发明的底基层物体(根据标准UNI EN 12390-7的密3 3 度为1,000kg/m，厚度为14cm)、找平层(密度1600kg/mUNI EN 12390-7，厚度10cm)。 [0076] ·地层2：相当于地层1的地层，其由如下构成：地面(厚度24厘米)、具有与根据本发明的底基层相同的密度和厚度的传统轻质底基层(仅具有天然惰性骨料)和找平层(密度1600kg/m3UNI EN 12390-7，厚度10cm)。 [0077] 根据标准UNI EN 12390-3测量抗压强度，且对于地层1的底基层，在28天时等于2.3MPa。 [0078] 根据标准UNI EN 12390-7测量密度，而根据标准ASTM C215测量弹性模量，且对于地层1的底基层，在28天时等于3.6GPa。 [0079] 通过以dB表示的冲击声压力L'n,w的计算模型(EN 12354)评估所检查的地层的对于行进冲击噪声的声隔绝性能。由DPCM 5/12/97定义的该参数表征了降低冲击噪声的地面的容量。 [0080] 因此，冲击噪声水平要求(L'n,w)涉及在生活环境中感知到和由不同住房单元产生的冲击噪声。L'n，w值越低，地面的性能就会越好。相同的标准定义了住宅建筑所允许的最大L'n，w值。将在两个地层中确定的行进冲击噪声水平与这些最大L'n，w值进行比较。下表3显示了在所检查的两个地层中的冲击声压(L'n，w)的计算结果，与标准规定所允许的最大限值对比。 [0081] 表3 [0082] [0083] 比较表明，即使没有弹性层(垫)，本发明的地层1物品仍满足声音要求。具有相同密度和厚度的地层2显然不符合法律要求，且对于抵抗行进冲击噪声具有绝对不足的声隔绝性能。

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