CN112299794A - 一种碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种碳‑玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域。该混凝土的原料组成包括：硅酸盐水泥、沙子、石子、水、减水剂、改性橡胶粉、耐碱玻璃纤维、短切碳纤维、分散剂。本发明利用废弃轮胎作为改性橡胶粉的原材料，加入到混杂纤维混凝土中，做成具有高弹性模量、高强度、优异抗冻性能的路面材料。既可以解决汽车废旧轮胎的处理问题，符合绿色环保的原则，又可以解决新型路面材料的需求问题。

Description

一种碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于路面材料技术领域，尤其涉及一种碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土及其制备方法。

背景技术

近年来汽车行业的快速发展使橡胶轮胎的需求量越来越大，而废旧的橡胶轮胎很难处理进而带来“黑色污染”。国内外研究废旧轮胎处置的主要方向之一是采用废旧轮胎制备橡胶颗粒和橡胶粉，并分别取代集料和胶凝材料用于制备橡胶混凝土。此种处置方法已经被比较广泛的应用到了现代公路建设中，橡胶的掺入降低了车辆行驶时的马路噪音，混凝土中掺入橡胶颗粒后，可以提高混凝土的韧性、抗冲击性能、抗冻性能和减震性能。

混杂纤维橡胶混凝土是指将不同类型或尺寸的纤维同时按一定比例加入到橡胶混凝土中制备而成的高性能复合型材料。相比单掺纤维橡胶混凝土而言，混杂纤维橡胶混凝土能更有效的控制裂缝在多阶段、多层次的扩展，同时还能明显的达到增韧效果，多方面的改善混凝土的力学性能，也弥补了橡胶混凝土在强度方面不足的缺陷。

在基体中加入短切碳纤维后能改善混凝土内部结构，起到阻裂、增强和增韧的作用。因其具有良好的温敏性和压敏性，在道路工程、桥梁工程、水利工程等及结构补强加固、安全监测中具有很好的应用前景，在自感应混凝土、自修复混凝土、自调节混凝土等智能混凝土中的应用研究也受到关注。国内外学者针对碳纤维混凝土力学性能开展了大量理论与试验研究，普遍认为碳纤维能提高混凝土抗拉强度和抗折强度，改善混凝土韧性、抗裂性和抗冲击性。在基体中加入作为一种新型高强纤维材料的耐碱玻璃纤维，由于其抗拉强度大、耐热耐高温、防火性能好、电绝缘、隔热、隔音性能优良、耐化学腐蚀性好、比重轻，弹性模量与混凝土接近以及一定程度的功能可设计性而一度受到青睐。综合以上两种纤维的各种优劣，优势互补，实现在不同尺度、不同层次上增韧和增强。

发明内容

为了发挥碳-玻璃混杂纤维橡改性胶混凝土的优势，本发明的目的是提供一种碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土及其制备方法。利用废旧轮胎制成改性橡胶粉作为生态建筑垃圾，在其中加入碳纤维和玻璃纤维，做出优异耐化学腐蚀、抗裂性、抗冻性、抗冲击性、高韧性、高强度的路面材料，既可以解决建筑垃圾的处理问题，又能解决新型路面材料的需求问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其包括如下组分：

水泥359-362kg、细骨料574-579kg、粗骨料1340-1353kg、水126kg、减水剂3.6kg、改性橡胶粉37.7-40kg、短切碳纤维0.88-5.28kg、耐碱玻璃纤维3.4-22.8kg、分散剂0.7-4.2kg。

所述水泥为普通硅酸盐水泥PO·42.5，配置强度为C40。

所述砂为普通河沙(中级)，细度模数为2.4-2.65。

所述粗骨料为粒径10-20mm的石子。

所述减水剂为聚羧酸类高性能减水剂。

所述改性橡胶粉为废弃轮胎粉碎而成的40目橡胶颗粒，经10％NaOH溶液浸泡两小时改性处理后烘干得到。

所述短切碳纤维的长度为10mm，密度为1.75g/cm³，耐碱玻璃纤维的长度为12mm，密度为2.54g/cm³。

所述分散剂为粉状甲基纤维素，用作分散短切碳纤维，用量控制在短切碳纤维的0.8倍。

一种碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土的制备方法，制作步骤包括如下：

第一步：按计量将水泥、石子、砂、改性橡胶粉、放入搅拌机中搅拌60S，然后一边加入耐碱玻璃纤维一边搅拌以便纤维能够均匀分散，至混合料均匀。

第二步：为了更好的将纤维分散均匀将配制好的碳纤维分散剂溶液及减水剂和水的混合溶液分两次加入到搅拌机中。加入一半后搅拌约40-50S，随后将剩下的混合液加入到搅拌机再次搅拌50-60S至混合料均匀。

第三步：将搅拌好的混合料装入模具中，并放在振动台上振捣成型。

第四步：将成型的试块放置24小时后脱模并放入养护箱中养护28天。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

本发明提供的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土具有优异的韧性、抗冻性、抗劈裂性能、抗压强度及抗折强度，可有效满足具有高强要求重载型路面、机场以及寒区道路等使用场所的使用需求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明并不限于一下实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例和对比例配合比如下：

所述水泥为普通硅酸盐水泥PO·42.5，配置强度为C40。

所述砂为普通河沙(中级)，细度模数为2.4-2.65。

所述粗骨料为粒径10-20mm的石子。

所述减水剂为聚羧酸类高性能减水剂。

所述改性橡胶粉为废弃轮胎粉碎而成的40目橡胶颗粒，经10％NaOH溶液浸泡两小时改性处理后烘干得到。

所述短切碳纤维的长度为10mm，密度为1.75g/cm³，耐碱玻璃纤维的长度为12mm，密度为2.54g/cm³。

所述分散剂为粉状甲基纤维素，用作分散短切碳纤维，用量控制在短切碳纤维的0.8倍。

其制作过程如下：

第一步：按计量将水泥、石子、砂、改性橡胶粉、放入搅拌机中搅拌60S，然后一边加入耐碱玻璃纤维一边搅拌以便纤维能够均匀分散，至混合料均匀。

第二步：为了更好的将纤维分散均匀将配制好的碳纤维分散剂溶液及减水剂和水的混合溶液分两次加入到搅拌机中。加入一半后搅拌约40-50S，随后将剩下的混合液加入到搅拌机再次搅拌50-60S至混合料均匀。

第三步：将搅拌好的混合料装入模具中，并放在振动台上振捣成型。

第四步：将成型的试块放置24小时后脱模并放入养护箱中养护28天。

本发明对比例提供的混凝土的制备方法与本申请中提供的混杂纤维改性橡胶混凝土制备方法类似，区别在于如上表所示组分差异。

上述实施例及对比例性能测试如下表所示：

试验结果表明，由上表可知，本发明提供的混杂纤维改性橡胶混凝土的性能具有较大提升。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土及其制备方法，其特征在于，以1m³混凝土计量，包括以下重量的组分：水泥359-362kg、细骨料574-579kg、粗骨料1340-1353kg、水126kg、减水剂3.6kg、改性橡胶粉37.7-40kg、短切碳纤维0.88-5.28kg、耐碱玻璃纤维3.4-22.8kg、分散剂0.7-4.2kg。

2.根据权利要求1所述的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥PO·42.5，配置强度为C40。

3.根据权利要求1所述的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其特征在于，所述砂为普通河沙(中级)，细度模数为2.4-2.65。

4.根据权利要求1所述的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其特征在于，所述粗骨料为粒径10-20mm的石子。

5.根据权利要求1所述的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类高性能减水剂。

6.根据权利要求1所述的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其特征在于，所述改性橡胶粉为废弃轮胎粉碎而成的40目橡胶颗粒，经10％NaOH溶液浸泡两小时改性处理后烘干得到。

7.根据权利要求1所述的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其特征在于，所述短切碳纤维的长度为10mm，密度为1.75g/cm³，耐碱玻璃纤维的长度为12mm，密度为2.54g/cm³。

8.根据权利要求1所述的碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土，其特征在于，所述分散剂为粉状甲基纤维素，用作分散短切碳纤维，用量控制在短切碳纤维的0.8倍。

9.权利要求1所述碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：按计量将水泥、石子、砂、改性橡胶粉、放入搅拌机中搅拌60S，然后一边加入耐碱玻璃纤维一边搅拌以便纤维能够均匀分散，至混合料均匀。

第二步：为了更好的将纤维分散均匀将配制好的碳纤维分散剂溶液及减水剂和水的混合溶液分两次加入到搅拌机中。加入一半后搅拌约40-50S，随后将剩下的混合液加入到搅拌机再次搅拌50-60S至混合料均匀。

第三步：将搅拌好的混合料装入模具中，并放在振动台上振捣成型。

第四步：将成型的试块放置24小时后脱模并放入养护箱中养护28天。