CN104418546A - 一种混杂混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混杂混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，该混凝土是：将再生橡胶粉掺入包含有水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水混合成的混凝土中混匀，得到混杂混凝土。所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。本发明的混杂混凝土是将聚丙烯纤维与再生橡胶粉按适当的比例掺入混凝土中，通过两者的取长补短改善混凝土的使用性能，达到废旧橡胶的再生、利用的目的。通过二者的混杂，混凝土性能明显改善。

Description

一种混杂混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体地说是一种混杂混凝土及其制备方法。
背景技术
一般的，目前众多国内外文献已证明在高强混凝土中掺入聚丙烯纤维[2]能提高混凝土的抗裂能力、抗渗能力、抗冲击及耐磨能力、抗震能力、抗冻能力、韧性及延展性、改善耐火性能、抗爆能力，阻止和延缓结构主钢筋或钢板腐蚀、喷射混凝土降低回弹己广泛应用于工程领域。
废旧橡胶作为一种在自然条件下难以分解的高分子弹性材料，其处理已关系到全球环境保护和资源利用等问题。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种混杂混凝土及其制备方法。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种混杂混凝土，包括水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水；其特点是还包括再生橡胶粉。
(1)所述的水泥，采用52.5R早强型水泥；
(2)所述的砂，采用中砂，颗粒级配II区，细度模数2.89，表观密度2580kg/m3，沙中含泥量按重量计≤3.0％；
(3)所述的石子，连续粒径，5～31.5mm碎石，针片状颗粒按重量计≤15％，含泥量按重量计≤1.0％；
(4)所述的再生橡胶粉，采用25～30目再生橡胶粉，表观密度1185kg/m3；
(5)所述的聚丙烯纤维：采用长度10～25mm的聚丙烯纤维；
(6)所述的水，采用饮用自来水。
所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
所述的再生橡胶粉采用通过水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中的添加剂预处理后的再生橡胶粉。
一种混杂混凝土的制备方法是：将再生橡胶粉掺入包含有水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水混合成的混凝土中混匀，得到混杂混凝土。
所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。一种混杂混凝土的制备方法：
(1)水泥，采用52.5R早强型水泥；
(2)砂，采用中砂，颗粒级配II区，细度模数2.89，表观密度2580kg/m3，沙中含泥量按重量计≤3.0％；
(3)石子，连续粒径，5～31.5mm碎石，针片状颗粒按重量计≤15％，含泥量按重量计≤1.0％；
(4)再生橡胶粉，采用25～30目再生橡胶粉，表观密度1185kg/m3；
(5)聚丙烯纤维：采用长度10～25mm的聚丙烯纤维；
(6)水，采用饮用自来水；
将上述水泥、砂、石子、再生橡胶粉、聚丙烯纤维、水混合即得混杂混凝土，其中所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
所述的再生橡胶粉采用通过水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中的添加剂预处理后的再生橡胶粉。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
将废旧橡胶加工成粉末后掺入混凝土中所得的改性混凝土，抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度、弯折强度等均有所降低，但密度减小、韧性、抗裂性能、变形能力增强、力学性能可恢复、降噪隔音、透气透水。
本发明的混杂混凝土是将聚丙烯纤维与再生橡胶粉按适当的比例掺入混凝土中，通过两者的取长补短改善混凝土的使用性能，达到废旧橡胶的再生、利用的目的。通过二者的混杂，混凝土性能明显改善。
本发明的混杂混凝土的再生橡胶粉采用水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中部分添加剂，增加界面与界面之间的粘结力。
该一种混杂混凝土设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。
附图说明
图1不同掺合物28天龄期抗压强度-掺量曲线。
图2不同掺合物28天龄期劈裂抗拉强度一掺量曲线图。
图3强度恢复指数-掺量变化曲线。
图4容重(Kg/m3)一掺量曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种混杂混凝土及其制备方法作以下详细说明。
如附图所示，本发明的混杂混凝土，包括水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水；其特点是还包括再生橡胶粉。
(1)所述的水泥，采用52.5R早强型水泥；
(2)所述的砂，采用中砂，颗粒级配II区，细度模数2.89，表观密度2580kg/m3，沙中含泥量按重量计≤3.0％；
(3)所述的石子，连续粒径，5～31.5mm碎石，针片状颗粒按重量计≤15％，含泥量按重量计≤1.0％；
(4)所述的再生橡胶粉，采用25～30目再生橡胶粉，表观密度1185kg/m3；
(5)所述的聚丙烯纤维：采用长度10～25mm的聚丙烯纤维；
(6)所述的水，采用饮用自来水。
所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
所述的再生橡胶粉采用通过水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中的添加剂预处理后的再生橡胶粉。
本发明的混杂混凝土的制备方法是：将再生橡胶粉掺入包含有水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水混合成的混凝土中混匀，得到混杂混凝土。
所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
本发明的混杂混凝土的制备方法：
(1)水泥，采用52.5R早强型水泥；
(2)砂，采用中砂，颗粒级配II区，细度模数2.89，表观密度2580kg/m3，沙中含泥量按重量计≤3.0％；
(3)石子，连续粒径，5～31.5mm碎石，针片状颗粒按重量计≤15％，含泥量按重量计≤1.0％；
(4)再生橡胶粉，采用25～30目再生橡胶粉，表观密度1185kg/m3；
(5)聚丙烯纤维：采用长度10～25mm的聚丙烯纤维；
(6)水，采用饮用自来水；
将上述水泥、砂、石子、再生橡胶粉、聚丙烯纤维、水混合即得混杂混凝土，其中所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
所述的再生橡胶粉采用通过水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中的添加剂预处理后的再生橡胶粉。
1试验依据及试验内容的设置
根据GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准[3]，设计试件的尺寸、数量、试验内容并进行相关试验操作。主要进行该性混凝土的拌合物工作性能试验、力学性能试验等。针对试验得到的数据和试验现象，进行定量、定性分析，得出结论
1.1试验主要材料
(1)水泥。52.5R水泥，指标合格。
(2)砂。中砂，颗粒级配II区，细度模数2.89，表观密度2580kg/m3，沙中含泥量≤3.0％(按重量计)。
(3)石子。连续粒径，5～31.5mm碎石，针片状颗粒≤15％(按重量计)，级配合格，含泥量≤1.0％(按重量计)。
(4)再生橡胶粉。25～30目再生橡胶粉，表观密度1185kg/m3。
(5)聚丙烯纤维：有泰安鲁风土工材料有限公司生产，长度为19mm
(6)水。饮用自来水。
1.2再生橡胶粉的表面处理
采用水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中部分添加剂，增加界面与界面之间的粘结力。
1.3试验分组及配合比确定
参考组0％组，即砂不被替代的设计强度等级为C35。
组0％再生橡胶粉-1砂不被再生橡胶粉替代，掺0.9kg/m3的聚丙烯纤维。
组2％再生橡胶粉-0、5％再生橡胶粉-0、10％再生橡胶粉-0分别代表只掺再生橡胶粉且体积含量为2％、5％、10％。
组2％再生橡胶粉-1、5％再生橡胶粉-1、10％再生橡胶粉-1分别代表掺再生橡胶粉且体积含量为2％、5％、10％，同时各加0.9kg/m3的聚丙烯纤维。
试验试块的尺寸150×150×150mm3，每组数量3×3块，试验项目为28天龄期，立方体抗压强度试验、抗折强度试验、弹性模量试验、极限应变试验、强度恢复性能试验及容重试验。
表1各组混凝土配合比表
2结果与分析
2.1新拌混凝土坍落度比较
各组试样新拌混凝土的坍落度和扩展度列于表2。
表2混凝土坍落度与扩展度
本试验所做混凝土属塑性混凝土，坍落度值应在10～90mm范围内。
从表2结果来分析，大致可以得出以下结论
(1)减少了骨料间的摩擦，增强了润滑作用，提高了混凝土的拌和物的工作性能。随着再生橡胶粉掺量的增加，混凝土的工作性能先好后变差。控制好掺量是关键；
(2)聚丙烯纤维的加入会明显导致混凝土坍落度的下降，因为细长的纤维起到了相互联系的作用，对混凝土有网架支持的作用，因此降低了混凝土的流动性；
(3)当再生橡胶粉、聚丙烯纤维混杂时聚丙烯纤维掺量相同的条件下，增加橡再生橡胶粉的掺量，可以增加混凝土的流动性，因此，聚丙烯纤维与橡再生橡胶粉混杂的混凝土，其拌合物的工作性能要优于单一的聚丙烯纤维混凝土。且5％-10％掺量时，和易行、保水性都较好。
2.2混凝土28天龄期的力学性能试验结果及分析
本文对改性混凝土的28天龄期进行抗压强度、劈裂抗拉强度、强度恢复性能、容重等力学性能试验。力学性能试验统一采用GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准[S][28]中的规定，进行相关试验操作。
2.2.1抗压强度试验
试验结果见图1。
图1不同掺合物28天龄期抗压强度-掺量曲线。
由图1结果可以看出：
(1)再生橡胶粉-0、再生橡胶粉-1混凝土28天龄期立方体抗压强度均随掺量增加而减少；
(2)再生橡胶粉-1混凝土的抗压强度相对较高，且在5％-10％掺量时下降幅度较小，效果较好。
原因分析：再生橡胶粉是惰性材料，不具有水化活性，与水泥不能生成水化产物，只起填充作用。另外橡再生橡胶粉是弹性材料，不能起到骨架作用，且随着再生橡胶粉掺量的增加削弱了沙子、石子和水泥浆体的粘结，薄弱点增多，增加了混凝土内部结构的不连续性，从而导致混凝土强度的降低。再生橡胶粉与聚丙烯纤维混杂参入混凝土后由于纤维微细，比表面积大，故能在混凝土内部形成一种乱向支撑体系，使混凝土的抗压强度有所提高，在5％-10％掺量时效果较好。
2.2.2抗拉强度试验
立方体劈裂抗拉强度试验结果见图2。
图2不同掺合物28天龄期劈裂抗拉强度一掺量曲线图。
试验现象：普通混凝土在极限荷载时迅速拉裂，掺入橡胶和聚丙烯纤维的混凝土在极限荷载下
仍旧保持原有形状，没有明显破坏裂纹。
由图2可知：
(1)试验结果表明，掺入再生橡胶粉后，混凝土劈裂抗拉强度有降低，随着橡胶掺量的增加，劈裂抗拉强度基本呈下降趋势。
(2)再生橡胶粉与聚丙烯纤维混杂后，混凝土劈裂抗拉强度明显增强，随着橡胶掺量的增加，劈裂抗拉强度基本呈上升趋势
原因分析：再生橡胶粉的硬度低于沙粒，表面滑性大于沙粒；掺入橡胶后引起水泥砂浆量减少，应力集中，使劈裂抗拉强度下降；聚丙烯纤维能极有效的控制混凝土及水泥砂浆早期的塑性收缩、干缩等非结构性裂缝的产生和发展：有效阻碍骨料的离析，阻碍裂缝的形成。
2.2.3强度恢复性能试验
弹性模量与掺量变化关系，见图3。
图3强度恢复指数-掺量变化曲线
由图3知：
(1)掺加再生橡胶粉和聚丙烯纤维混凝土均具有极好的强度恢复性能。
(2)再生橡胶粉与聚丙烯纤维混杂后，强度恢复性能最为稳定。
原因分析：试块达到极限荷载停止施压，放置一段时间后，积蓄在再生橡胶粉及纤维内部的能量释放，再生橡胶粉回弹，微裂缝愈合，试块抗压性能恢复。
2.2.4混凝土容重试验
对己浇筑成型的材料进行了气干状态的容重称量，容重(Kg/m3)与掺量曲线图，见图4。
图4容重(Kg/m3)一掺量曲线。
气干状态下，掺入橡胶混凝土的容重随橡胶掺量的增加而减小。
原因分析：再生橡胶粉、聚丙烯纤维的密度在沙子的一半以下。
3结论
聚丙烯纤维与橡再生橡胶粉混杂的混凝土，其拌合物的工作性能要优于单一的聚丙烯纤维混凝土；相同掺量的混杂混凝土比单一再生橡胶粉混凝土的抗压强度有所提高；混杂混凝土劈裂抗拉强度明显增强，并具有极好的强度恢复性能。

Claims (8)

1.一种混杂混凝土，包括水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水；其特征在于还包括再生橡胶粉。
2.一种混杂混凝土，包括水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水；其特征在于还包括再生橡胶粉，
(1)所述的水泥，采用52.5R早强型水泥；
(2)所述的砂，采用中砂，颗粒级配II区，细度模数2.89，表观密度2580kg/m3，沙中含泥量按重量计≤3.0％；
(3)所述的石子，连续粒径，5～31.5mm碎石，针片状颗粒按重量计≤15％，含泥量按重量计≤1.0％；
(4)所述的再生橡胶粉，采用25～30目再生橡胶粉，表观密度1185kg/m3；
(5)所述的聚丙烯纤维：采用长度10～25mm的聚丙烯纤维；
(6)所述的水，采用饮用自来水。
3.根据权利要求1所述的一种混杂混凝土，其特征在于所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种混杂混凝土，其特征在于所述的再生橡胶粉采用通过水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中的添加剂预处理后的再生橡胶粉。
5.一种混杂混凝土的制备方法，其特征在于该混凝土是：将再生橡胶粉掺入包含有水泥、砂、石子、聚丙烯纤维和水混合成的混凝土中混匀，得到混杂混凝土。
6.根据权利要求5所述的一种混杂混凝土的制备方法，其特征在于所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
7.一种混杂混凝土的制备方法，其特征在于该混杂混凝土是：
(1)水泥，采用52.5R早强型水泥；
(2)砂，采用中砂，颗粒级配II区，细度模数2.89，表观密度2580kg/m3，沙中含泥量按重量计≤3.0％；
(3)石子，连续粒径，5～31.5mm碎石，针片状颗粒按重量计≤15％，含泥量按重量计≤1.0％；
(4)再生橡胶粉，采用25～30目再生橡胶粉，表观密度1185kg/m3；
(5)聚丙烯纤维：采用长度10～25mm的聚丙烯纤维；
(6)水，采用饮用自来水；
将上述水泥、砂、石子、再生橡胶粉、聚丙烯纤维、水混合即得混杂混凝土，其中所述的再生橡胶粉的添加量为：将原砂添加量的2％～20％替换为再生橡胶粉；所述的原砂添加量，即：未采用再生橡胶粉的混杂混凝土中砂的添加量。
8.根据权利要求5、6或7所述的一种混杂混凝土的制备方法，其特征在于所述的再生橡胶粉采用通过水洗、浸泡NaOH溶液的方法来去除再生橡胶粉中的添加剂预处理后的再生橡胶粉。
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