CN105946110B - 改善橡胶改性砂浆类材料中橡胶分布不均的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用3D打印技术，改善橡胶改性砂浆类材料在浇筑时分布不均的方法，该方法如下：按重量份数配备50份水泥、25‑35份水、80‑100份砂并搅拌均匀，另外将3‑5份精细橡胶粉通过3D打印技术精确塑形为网格状三维橡胶骨骼，然后将三维橡胶骨骼放进金属模具里固定，再往模具里缓慢注入拌和好的水泥砂浆，使其与橡胶骨骼充分融合、成型。与现有技术相比，本发明具有有以下优点：一是改变了橡胶砂浆类材料在浇捣时，橡胶颗粒上浮造成分布不均的现象，使橡胶砂浆类试件在强度上获得弥补；二是由于砂浆和橡胶得到充分融合，使试件的一体性得到提高，所以制备出来的砂浆具有很好的抗渗性、抗腐蚀性、抗拉性和高韧性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种利用3D打印技术改善橡胶改性砂浆类材料中橡胶分布不均的方法。
背景技术
近年来由于我国汽车业迅速发展，汽车行业的更新换代也越来越快。2014年，全国轮胎产量超过5.62亿条，报废汽车220万辆，废旧轮胎年生产约1000万吨，再生橡胶产量350万吨，且轮胎翻新企业将近70％处于停产或半停产状态。由于轮胎材料不同于汽车其他零部件，成分主要是橡胶，且橡胶在一般情况下很难自然降解。导致废旧轮胎日益增多，环境问题日益凸显。
为了解决废旧橡胶的处理问题，研究人员将橡胶掺入砂浆中做成橡胶砂浆，既可以解决废旧橡胶难降解、难处理的问题，也可以以此来克服砂浆脆性大、韧性不高的缺陷。但是掺入橡胶的砂浆会受到以下几个主要因素的影响，会导致砂浆强度上的损失：1、砂浆颗粒和橡胶颗粒的粘结性比较脆弱；2、橡胶粉弹性模量很小，相当于在砂浆中的微小裂缝；3、橡胶粉密度比较小，在与砂浆搅和过程中容易上浮而造成上下分布不均匀。由于橡胶粒径越小，强度损失越小，而当掺量达到一定程度后，砂浆所增加的韧性逐渐变缓，因此前两个影响因素可以通过选用粒径较小的精细橡胶粉和控制橡胶的掺量来解决。然而，目前橡胶砂浆的传统制作过程是将废旧橡胶粉碎后直接掺入砂浆材料中一起搅拌，由于橡胶密度较小，在搅拌过程中容易上浮聚集，养护成型后都集中在砂浆的上层，导致橡胶在砂浆中分布不均匀，严重影响砂浆的强度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有橡胶分布均匀、强度高和成型速度快等优点的橡胶砂浆类材料制作方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种利用3D打印改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均的方法，该方法包括如下步骤：
(1)将重量份数为3-5的橡胶粉加入到3D打印机中，通过计算机三维建模软件建立一个网格状的骨骼，并利用3D打印技术将橡胶粉精确塑形为网格状三维橡胶骨骼。
(2)配制砂浆，该砂浆的原料组成包括重量份数为50的水泥，重量份数为25-35的水和重量份数80-100的砂。
(3)搅拌砂浆，将配制好的砂浆放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为30至40秒，搅拌温度不低于5摄氏度。
(4)将三维橡胶骨骼放在金属模具里固定，往金属模具里缓慢注入拌和好的水泥砂浆，使其与三维橡胶骨骼充分融合；注入的水泥砂浆中不能含有碎石，以免在注入时破坏三维橡胶骨骼。
(5)将伴有水泥砂浆的金属模具静置养护成型。
优选的，本方案选用建筑上常用的水泥型号，其等级范围为32.5#至52.5#的水泥。
优选的，为了避免较大的砂砾在注入金属模时损伤三维橡胶骨骼，所以所述砂的粒径应当尽量小，小粒径的砂砾可以填满金属模，使做出来的试件更充盈饱满，本方案中选用粒径不大于2.00毫米的砂。
优选的，为了方便三维橡胶骨骼的塑形，使打印出来的三维橡胶骨骼更精确，质感更精细，同时不会堵塞3D打印头，因此本方案中所述橡胶粉选用精细橡胶粉，其粒径大小不小于30目。
优选的，为了方便将试件放入金属模，本方案所述三维橡胶骨骼设为圆柱体，其直径为100毫米，高度范围为35毫米-50毫米。
一种由上述方法制备而成的橡胶改性砂浆，所述橡胶改性砂浆的原料组成包括重量份数为50的水泥、重量份数为25-35的水、重量份数80-100的砂、以及重量份数为3-5的橡胶粉。
所述橡胶粉为精细橡胶粉，其粒径不小于30目，并利用3D打印技术打印为网格状的三维骨骼。
所述水泥采用的等级范围为32.5#至52.5#，所述砂的粒径不大于2.00毫米。
本发明的原理是：改性后的橡胶具有高韧性、高弹性的优点，容易与水泥基材粘结，对提高砂浆的强度和降低砂浆的脆性有很大帮助。所以本发明将橡胶磨成颗粒直径很小的精细粉，并放入3D打印机内，在计算机建模软件和3D技术的帮助下将精细橡胶粉打印成三维的橡胶骨骼，将该骨骼放入模具当中固定，并浇筑水泥浆，水泥浆和橡胶骨骼融合粘结。待养护成型后，三维橡胶骨骼已成为砂浆的一部分，且均匀分布在砂浆内，明显改善了橡胶在砂浆内的分布情况，有效降低砂浆的脆性，显著提高砂浆的强度。
与现有技术相比，本发明还具有以下优点：
(1)本发明改善了橡胶改性砂浆类材料在浇筑时，橡胶粉因密度较小上浮造成分布不均的现象，从而降低成型后在强度上的损失。
(2)本发明通过改善橡胶分布的均匀性，使橡胶和砂浆充分融合，提高了试件的一体性，具有更好的抗渗性、抗腐蚀性、高韧性。试件的抗拉性也能得到了提高，弥补了砂浆类材料高脆性的不足。
(3)本发明利用计算机建模技术和3D打印技术成型快的优点，可以精确控制橡胶骨骼中网格的疏密程度和网格形状，从而进一步改善橡胶在砂浆中的分布情况，提升砂浆的力学性能，并可用于研究橡胶分布在橡胶砂浆类材料中的影响。
附图说明
图1是实施本发明的操作流程图。
图2是本发明通过3D打印技术打印出来的三维橡胶骨骼结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
3D打印技术，又称“三维打印技术”，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。该技术在工业设计、珠宝、建筑、航空航天、医疗产业、教育、土木工程以及其他领域都有所应用。
本发明利用3D打印技术的优点，将废旧橡胶表面进行改性处理，并打印成三维橡胶骨骼掺入到砂浆当中，形成橡胶改性砂浆。改性后的橡胶具有高韧性、高弹性的优点，与水泥基材更容易粘结融合，不但解决了废旧橡胶的处理问题，还弥补了砂浆类材料脆性大的不足，同时提升了砂浆的力学强度。
实例例1：
本实施例公开了一种利用3D打印技术改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均匀的方法，该方法可以通过如图1所示的操作步骤实现：
(1)准备3份30目橡胶粉，利用3D打印技术，利用计算机三维模型，打印模型尺寸为100mm×35mm的圆柱体网格，将橡胶粉送入3D打印机按图2所示的模型打印出来。
(2)另外再按重量份数计算，取50份32.5#水泥，25份水，80份粒径为0.18～2.00mm的河砂。将上述原料送入搅拌机进行混合搅和，搅拌时间为30s～40s，搅拌温度不低于5摄氏度。
(3)将成型的橡胶网格放入100mm×35mm圆柱体金属模具并固定好，将搅和好的砂浆缓慢注入模具中，最后经养护成型后得到改性后的橡胶砂浆，该砂浆具有脆性小、强度高、橡胶分布均匀和成型速度快等优点。
本实施例还公开了一种利用上述方法制备而成的橡胶改性砂浆，所述橡胶改性砂浆的原料组成包括重量份数为50的水泥、重量份数为25的水、重量份数80的砂、以及重量份数为3的橡胶粉。通过该方法制备出来的橡胶改性砂浆具有脆性小、强度高、橡胶分布均匀和成型速度快等优点。
实例例2：
本实施例公开了一种利用3D打印技术改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均匀的方法，该方法可以通过图1所示的操作步骤实现：
(1)准备5份60目橡胶粉，利用3D打印技术，利用计算机三维建模软件建立骨骼模型，模型尺寸为100mm×50mm的圆柱体网格，将橡胶粉送入3D打印机并按图2所示的骨骼模型打印出来。
(2)另外再按重量份数计算，取50份42.5#水泥，35份水，70份粒径为0.18～2.00mm的河砂，将上述原料送入搅拌机进行混合搅和。搅拌时间为30s～40s，搅拌温度不低于5摄氏度。
(3)将成型的三维橡胶骨骼放入100mm×50mm圆柱体金属模具并固定好，将搅和好的砂浆缓慢注入模具中。经养护成型后得到橡胶改性砂浆，该砂浆具有脆性小、强度高、橡胶分布均匀和成型速度快等优点。
本实施例还公开了一种利用上述方法制备而成的橡胶改性砂浆，所述橡胶改性砂浆的原料组成包括重量份数为50的水泥、重量份数为35的水、重量份数70的砂、以及重量份数为5的橡胶粉。通过该方法制备出来的橡胶改性砂浆具有脆性小、强度高、橡胶分布均匀和成型速度快等优点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将重量份数为3-5的橡胶粉加入到3D打印机中，通过计算机三维建模软件建立一个网格状的骨骼，并利用3D打印技术将橡胶粉精确塑形为网格状三维橡胶骨骼；
(2)配制砂浆，该砂浆的原料组成包括重量份数为50的水泥，重量份数为25-35的水和重量份数80-100的砂；
(3)搅拌砂浆，将配制好的砂浆放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为30至40秒，搅拌温度不低于5摄氏度；
(4)将三维橡胶骨骼放在金属模具里固定，往金属模具里缓慢注入拌和好的水泥砂浆，使其与三维橡胶骨骼充分融合；注入的水泥砂浆中不能含有碎石，以免在注入时破坏三维橡胶骨骼；
(5)将伴有水泥砂浆的金属模具静置养护成型。
2.根据权利要求1所述的改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均的方法，其特征在于，选用等级范围为32.5#至52.5#的水泥。
3.根据权利要求1所述的改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均的方法，其特征在于，所述砂的粒径不大于2.00毫米。
4.根据权利要求1所述的改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均的方法，其特征在于，所述橡胶粉为精细橡胶粉，其粒径不小于30目。
5.根据权利要求1所述的改善橡胶改性砂浆中橡胶分布不均的方法，其特征在于，所述三维橡胶骨骼设为圆柱体，其直径为100毫米，高度范围为35毫米-50毫米。
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| GR01 | Patent grant | ||
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