CN111377678B - 纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障，分内外两部份，内部为钢纤维增韧再生混凝土，外部为掺加蓄能发光材料的聚合物防水砂浆保护层；所述钢纤维增韧再生混凝土中引入的钢纤维为水溶胶联接成排的钢纤维；所述蓄能发光材料为稀土铝酸盐。所述纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障具有较好的韧性、抗冲击性能和耐久性的特点，环境友好型的自发光材料和废弃混凝土的循环利用都是实现建筑材料绿色可持续发展的重要途径，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及控制道路交通的路政设备，具体涉及一种纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障。该路障属于道路交通设施领域。
背景技术
随着我国经济的高速发展的需求，道路交通的发展日益广阔，但在相对偏远的乡村、山区的道路交通安全状况较差，事故发生率较高。这些地方的隔离、导向路障通常由石料或塑料、金属制成，塑料的老化、脆性、金属的锈蚀易引发路障的耐候性差，使用寿命短，CN 202688911U、CN 202705944 U、CN 203462410 U等专利所述路障均轻便易携带移动，主要用于行人的隔离或对城市内低速行驶的车辆起警示作用，无法充分保障交通安全；大多数路障在夜间或光线暗的环境下难以辨明，CN 203462410虽设有反光带，但易剥落或损坏，而CN 103896522 B等混凝土发光建材采用的发光物质是硫化锌，不仅发光持续时间短，而且具放射性、对人体有害；张丽娟等在《河北工业大学学报》2014年第43卷第6期上发表的“钢纤维再生混凝土配合比正交试验”论文中提及用钢纤维来提高劈拉强度(即韧性)，但高掺量的钢纤维在混凝土中的分散性差，钢纤维的增韧效果难以保证；以石料为原料制造的路障则需要消耗大量的自然资源。现在旧建筑拆除产生的废弃混凝土大都被集中抛弃在限定的建筑垃圾堆积场，不仅占用很大的场地，还对周边环境造成污染。因此使用再生、环保资源制作高性能、长寿命、自发光的路障符合绿色工业生产的迫切需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障，其具有较好的韧性、抗冲击性能和耐久性的特点，环境友好型的自发光材料和废弃混凝土的循环利用都是实现建筑材料绿色可持续发展的重要途径，具有良好的经济效益和社会效益。
本发明提供的一种纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障，
所述纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障分内外两部份，内部为钢纤维增韧再生混凝土，外部为掺加蓄能发光材料的聚合物防水砂浆保护层。
所述钢纤维增韧再生混凝土中引入的钢纤维为水溶胶联接成排的钢纤维。因为再生骨料制备出的再生混凝土存在界面粘结性能弱和再生骨料本身的缺陷等诸多因素限制了再生混凝土高性能化的发展。而钢纤维具有良好的阻裂、增韧能力，但散状的钢纤维在混凝土搅拌中易结团，反而会降低混凝土的性能，使用联接成排的钢纤维可使钢纤维在混凝土中均匀分散，更能充分其发挥抗裂、增韧的作用。
所述钢纤维增韧再生混凝土中引入的钢纤维为水溶胶联接成排的钢纤维；所述水溶胶为淀粉、聚乙烯醇的水溶液，其中淀粉含量为15～20％，聚乙烯醇含量为2.5～3.5％，将60～80根钢丝并成排，浸渍于水溶胶中两面涂覆，再经过高温烘干得到所述水溶胶联成排的钢纤维；
本发明通过涂抹聚合物防水砂浆对钢纤维增韧再生混凝土进行外层防护。在聚合物防水砂浆的外层掺加蓄能发光材料；使用稀土铝酸盐作为蓄能发光材料。
所述蓄能发光材料为稀土铝酸盐；所述稀土铝酸盐为铝酸锶中掺加镝(Dy)、铕(Eu)两种稀土元素的化合物，化学结构式可表示为：Sr Al2O4：Eu2+，Dy3+
所述稀土铝酸盐为商购，商品名称：稀土长余辉夜光粉。
与常用的硫化锌相比，稀土铝酸盐不仅发光亮度强、发光持续时间长、使用寿命长，而且不含放射性或对人体有害的物质。这类蓄能发光材料在相对偏远的乡村、山区，照明状况较差的路段更加适用。
钢纤维增韧再生混凝土包括：水泥、砂子、再生骨料、天然石料、钢纤维、水和高效减水剂，按400:690:300～900:900～300:80:160～200:4的组份构成；聚合物防水砂浆保护层由水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂组成，各组份比例为：50:110:6:0.5:0.2，稀土铝酸盐类蓄能发光材料的掺量为聚合物防水砂浆的3％，所述份数均为重量份。
本发明中采用钢纤维增韧再生混凝土作为路障的主体部份，与金属、塑料等材料相比抗冲击性能更优、寿命更久，道路交通安全更有保障。通过破碎废弃的建筑垃圾再加工制成再生混凝土的粗骨料，来部份取代天然石子，减少了资源浪费，实现混凝土产业的可持续发展。
本发明通过涂抹聚合物防水砂浆对钢纤维增韧再生混凝土进行外层防护。聚合物防水砂浆具有抗渗、防水、耐腐蚀、低收缩等特性，能有效保护路障的主体部份——再生混凝土，延长路障的使用寿命，符合节能减排、资源节约的发展要求。
本发明提供的一种纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障的制备方法，其步骤如下：
(1)在混凝土搅拌机中加入水泥、砂子、再生骨料、天然石料，搅拌30～60S，停止搅拌后依次加入高效减水剂和水，再开启搅拌，搅拌过程中均匀撒入水溶胶连接成排钢纤维，搅拌2min后出料，倒入设计需求的路障模具，养护28天得到纤维增韧再生高性能混凝土；
(2)在混凝土搅拌机中加入水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂，再加入占砂浆干粉重量18～24％的水，搅拌30S后，均匀分成三份，将其中两份搅拌均匀的聚合物防水砂浆后涂抹于养护28天的纤维增韧再生高性能混凝土外层，分两层涂抹，每层4mm；
(3)再在剩余一份中掺入稀土铝酸盐，继续搅拌1～2min，均匀即可将其涂抹于纤维增韧再生高性能混凝土的最外第三层，涂层厚度为4mm，总涂层厚度为12mm，继续养护28天即得纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障。
本发明具有以下有益效果：
本发明纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障具有较好的韧性、抗冲击性能和耐久性，使用的蓄能发光材料环保无毒害，废弃混凝土的循环利用，都具有良好的经济效益和社会效益，是实现绿色可持续发展的重要途径之一。
具体实施方式
下面用实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于本发明而不是限制本发明。
材料优先选取：P Ⅱ 42.5级硅酸盐水泥；细度模数为2.5的中砂；粒径5～20mm的碎石；聚羧酸系减水剂；建筑垃圾经破碎、筛分后的粒径在5～20mm范围内连续级配的再生骨料，吸水率2.9％，压碎指标11.8％，表观密度2530kg/m3；可再分散乳胶粉为市售胶粉(一般为醋酸乙烯酯与乙烯共聚物、醋酸乙烯与叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸酯与苯乙烯共聚物)。
实施例1：
按400:690:300:900:80:160:4的比例称取水泥、砂子、再生骨料、天然石料、钢纤维、水和高效减水剂，先在混凝土搅拌机中加入水泥、砂子、再生骨料、天然石料，搅拌30S，停止搅拌后依次加入高效减水剂和水，再开启搅拌，搅拌过程中均匀撒入长度为30mm，直径为0.55mm的钢纤维，搅拌2min后出料，倒入设计需求的路障模具，养护28天得到纤维增韧再生高性能混凝土；按50:110:6:0.5:0.2的比例在混凝土搅拌机中加入水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂，再加入占砂浆干粉重量24％的水，搅拌30S后，均匀分成三份，将其中两份搅拌均匀的聚合物防水砂浆后涂抹于养护28天的纤维增韧再生高性能混凝土外层，分两层涂抹，每层4mm；再在剩余一份中掺入占聚合物防水砂浆干粉总量的3％稀土铝酸盐(最外层的实际掺量为9％)，继续搅拌1min，均匀即可将其涂抹于纤维增韧再生高性能混凝土的最外第三层，涂层厚度为4mm，总涂层厚度为12mm，继续养护28天即得纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障。
实施例2：
按400:690:600:600:80:180:4的比例称取水泥、砂子、再生骨料、天然石料、钢纤维、水和高效减水剂，先在混凝土搅拌机中加入水泥、砂子、再生骨料、天然石料，搅拌45S，停止搅拌后依次加入高效减水剂和水，再开启搅拌，搅拌过程中均匀撒入长度为30mm，直径为0.60mm的钢纤维，搅拌2min后出料，倒入设计需求的路障模具，养护28天得到纤维增韧再生高性能混凝土；按50:110:6:0.5:0.2的比例在混凝土搅拌机中加入水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂，再加入占砂浆干粉重量22％的水，搅拌30S后，均匀分成三份，将其中两份搅拌均匀的聚合物防水砂浆后涂抹于养护28天的纤维增韧再生高性能混凝土外层，分两层涂抹，每层4mm；再在剩余一份中掺入占聚合物防水砂浆干粉总量的3％稀土铝酸盐(最外层的实际掺量为9％)，继续搅拌1.5min，均匀即可将其涂抹于纤维增韧再生高性能混凝土的最外第三层，涂层厚度为4mm，总涂层厚度为12mm，继续养护28天即得纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障。
实施例3：
按400:690:750:450:80:200:4的比例称取水泥、砂子、再生骨料、天然石料、钢纤维、水和高效减水剂，先在混凝土搅拌机中加入水泥、砂子、再生骨料、天然石料，搅拌60S，停止搅拌后依次加入高效减水剂和水，再开启搅拌，搅拌过程中均匀撒入长度为35mm，直径为0.55mm的钢纤维，搅拌2min后出料，倒入设计需求的路障模具，养护28天得到纤维增韧再生高性能混凝土；按50:110:6:0.5:0.2的比例在混凝土搅拌机中加入水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂，再加入占砂浆干粉重量20％的水，搅拌30S后，均匀分成三份，将其中两份搅拌均匀的聚合物防水砂浆后涂抹于养护28天的纤维增韧再生高性能混凝土外层，分两层涂抹，每层4mm；再在剩余一份中掺入占聚合物防水砂浆干粉总量的3％稀土铝酸盐(最外层的实际掺量为9％)，继续搅拌2min，均匀即可将其涂抹于纤维增韧再生高性能混凝土的最外第三层，涂层厚度为4mm，总涂层厚度为12mm，继续养护28天即得纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障。
实施例4：
按400:690:900:300:80:200:4的比例称取水泥、砂子、再生骨料、天然石料、钢纤维、水和高效减水剂，先在混凝土搅拌机中加入水泥、砂子、再生骨料、天然石料，搅拌60S，停止搅拌后依次加入高效减水剂和水，再开启搅拌，搅拌过程中均匀撒入长度为30mm，直径为0.60mm的钢纤维，搅拌2min后出料，倒入设计需求的路障模具，养护28天得到纤维增韧再生高性能混凝土；按50:110:6:0.5:0.2的比例在混凝土搅拌机中加入水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂，再加入占砂浆干粉重量18％的水，搅拌30S后，均匀分成三份，将其中两份搅拌均匀的聚合物防水砂浆后涂抹于养护28天的纤维增韧再生高性能混凝土外层，分两层涂抹，每层4mm；再在剩余一份中掺入占聚合物防水砂浆干粉总量的3％稀土铝酸盐(最外层的实际掺量为9％)，继续搅拌2min，均匀即可将其涂抹于纤维增韧再生高性能混凝土的最外第三层，涂层厚度为4mm，总涂层厚度为12mm，继续养护28天即得纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障。
性能测试：
1、混凝土性能测试：混凝土标准养护28天后，依照《CECS 13-2009钢纤维混凝土试验方法标准》进行强度测试，测试结果见下表：
| 抗压强度/MPa | 劈拉强度/MPa | |
| 实施例1 | 48.9 | 5.92 |
| 实施例2 | 44.3 | 5.48 |
| 实施例3 | 42.6 | 5.26 |
| 实施例4 | 40.8 | 5.01 |
2、砂浆性能测试：砂浆标准养护28天后，依照《GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法》进行强度测试，结果见下表：
| 抗压强度/MPa | 抗渗压力/MPa | |
| 实施例1 | 34.4 | 1.7 |
| 实施例2 | 36.8 | 1.8 |
| 实施例3 | 37.6 | 1.9 |
| 实施例4 | 39.7 | 2.0 |
3、蓄能发光材料性能测试：依照《GB/T24980-2010稀土长余辉荧光粉》、《GB/T24981.2-2010稀土长余辉荧光粉试验方法第2部分：相对亮度的测定》进行性能测试，结果见下表：
| 辉光时间/h | |
| 实施例1 | ≥12 |
| 实施例2 | ≥12 |
| 实施例3 | ≥12 |
| 实施例4 | ≥12 |
Claims (3)
1.一种纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障，其特征在于，分内外两部份，内部为钢纤维增韧再生混凝土，外部为掺加蓄能发光材料的聚合物防水砂浆保护层；
所述钢纤维增韧再生混凝土中引入的钢纤维为水溶胶联接成排的钢纤维；所述水溶胶为淀粉、聚乙烯醇的水溶液，其中淀粉含量为15～20%，聚乙烯醇含量为2.5～3.5%，将60～80根钢丝并成排，浸渍于水溶胶中两面涂覆，再经过高温烘干得到所述水溶胶联成排的钢纤维；
所述蓄能发光材料为稀土铝酸盐；所述稀土铝酸盐为铝酸锶中掺加镝（Dy）、铕（Eu）两种稀土元素的化合物，化学结构式表示为：Sr Al2O4：Eu2+，Dy3+
所述稀土铝酸盐为商购，商品名称：稀土长余辉夜光粉；
所述钢纤维增韧再生混凝土的组成为：水泥、砂子、再生骨料、天然石料、钢纤维、水和高效减水剂，按400:690:300~900:900~300:80:160~200:4的配比构成；
聚合物防水砂浆保护层由水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂组成，各组份比例为：50:110:6:0.5:0.2。
2.根据权利要求1所述的纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障，其特征在于，稀土铝酸盐类蓄能发光材料的掺量为聚合物防水砂浆的3% ，所述份数均为重量份。
3.权利要求1或2所述的纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
（1）在混凝土搅拌机中加入水泥、砂子、再生骨料、天然石料，搅拌30~60S，停止搅拌后依次加入高效减水剂和水，再开启搅拌，搅拌过程中均匀撒入水溶胶连成排钢纤维，搅拌2min后出料，倒入设计需求的路障模具，养护28天得到纤维增韧再生高性能混凝土；
（2）在混凝土搅拌机中加入水泥、石英砂、可再分散乳胶粉、减水剂和消泡剂，再加入占砂浆干粉重量18~24%的水，搅拌30S后，均匀分成三份，将其中两份搅拌均匀的聚合物防水砂浆后涂抹于养护28天的纤维增韧再生高性能混凝土外层，分两层涂抹，每层4mm；
（3）再在剩余一份中掺入稀土铝酸盐，继续搅拌1~2min，均匀即可将其涂抹于纤维增韧再生高性能混凝土的最外第三层，涂层厚度为 4mm，总涂层厚度为 12mm，继续养护28天即得纤维增韧再生高性能混凝土自发光路障。
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