WO2021227685A1 - 一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an impermeable concrete added with polypropylene fiber and waste tire rubber particles and a preparation method thereof. It is suitable for the anti-seepage and reinforcement treatment of underground spaces such as tunnels, subway stations, coal mines, etc., which can minimize pathological disasters caused by groundwater leakage.
- the present invention provides an impermeable concrete added with polypropylene fiber and waste tire rubber particles and a preparation method thereof.
- the present invention adds waste tire rubber particles on the basis of adding polypropylene fiber to plain concrete, and the test proves , After adding rubber particles, the toughness of the concrete is better, and the lack of tensile strength of the rubber particles can be compensated by the polypropylene fiber.
- the advantages and disadvantages of the two complement each other, so that the mixed fiber concrete can achieve both tensile toughness and anti-seepage. To a higher level.
- the technical scheme of the present invention is as follows:
- An impermeable concrete with polypropylene fiber and waste tire rubber particles including the following components:
- Rubber particles, polypropylene fibers, cement, water, sand, crushed stones and water reducing agents preferably, the rubber particles are scrap tires cut into pieces and crushed into rubber particles with a particle size of 60 mesh; the polypropylene fiber The particle size is 70 mesh; the cement adopts P ⁇ O42.5 grade cement; the particle size of the crushed stone is 6mm-10mm; the water reducing agent adopts a polycarboxylic acid water reducing agent.
- impermeable concrete includes the following components in parts by weight:
- the impermeable concrete includes the following components in parts by weight:
- the alkaline solution is a KOH alkaline solution with a mass concentration of 15%.
- the present invention has the following advantages:
- Polypropylene fiber is a polymer material with a melting point above 100°C. It has strong stability, water-repellent surface, and does not chemically react with other building materials. Polypropylene fiber has relatively good tensile strength and can improve the tensile performance of concrete.
- the rubber particles have high ductility and can significantly improve the toughness of concrete. Because the rubber particles can extend in any direction under extrusion, they can fill the gaps in the concrete to the greatest extent. At the same time, filling a certain proportion of rubber particles can reduce the polypropylene fiber Dosage to achieve the purpose of reducing project cost and protecting the environment.
- the present invention combines the advantages and disadvantages of polypropylene fiber and waste tire rubber particles, and by mixing polypropylene fibers and waste tire rubber particles with different particle radii and dosages, the appropriate particle size and combination can be selected according to different on-site construction conditions. Compare, select the most suitable mix ratio to ensure that good engineering waterproof requirements are met. By adding two different fibers at one time, the concrete mechanics and anti-seepage test are carried out, and the optimal two fiber mix ratios are selected, so that the concrete product can meet the requirements of the best dosage, the most cost-effective, and green and safe.
- Example 1 An impermeable concrete added with polypropylene fiber and waste tire rubber particles and its preparation method
- Impermeable concrete consists of the following components in parts by weight:
- the preparation method is as follows:
- Example 2 An impermeable concrete added with polypropylene fiber and waste tire rubber particles and its preparation method
- Impermeable concrete consists of the following components in parts by weight:
- the preparation method is the same as in Example 1.
- Example 3 An impermeable concrete added with polypropylene fiber and waste tire rubber particles and its preparation method
- Impermeable concrete consists of the following components in parts by weight:
- the preparation method is the same as in Example 1.
- test piece Take out the test piece from the curing room one day before the test, and dry the surface. Coat a layer of sealing material on the side, and then press the test piece into the test piece cover preheated by the oven. After a little cooling, the pressure can be relieved and the extruded sealing material can be eliminated. Remove the air bubbles in the pipe of the impermeability instrument, and install the test piece cover together with the test piece on the impermeability instrument for testing.
- Example 1 Specimen group number Maximum water pressure of impermeability (MPa) Plain concrete 0.7
- the impermeable concrete obtained in Example 1 1.2
- the impermeable concrete obtained in Example 2 1.1
- the impermeable concrete obtained in Example 3 1.1
- the axial compressive strength test adopts a 150mm ⁇ 150mm ⁇ 300mm prismatic specimen, which is cured to the specified age, and the specimen is placed upright, the specimen axis is aligned with the center of the lower platen of the testing machine, and the load is applied at the specified speed until it fails. , Determine its axial compressive strength, the results are shown in Table 3:
Abstract
一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土及其制备方法。原料包括橡胶颗粒、聚丙烯纤维、水泥、水、沙子、碎石和减水剂，制备方法包括将橡胶颗粒放入碱性溶液中浸泡30分钟，并取出用清水洗净晾晒干燥；将水泥倒入水中，使用水泥搅拌机充分搅拌；将聚丙烯纤维与橡胶颗粒混合均匀后导入事先搅拌好的水泥中，添加减水剂，使用水泥搅拌机充分搅拌；将碎石和沙子倒入水泥中，充分搅拌，即得。
Description
本发明涉及一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土及其制备方法。适用于隧道、地铁车站、煤矿等地下空间防渗加固处理，可以最大限度减小因地下水渗漏引起的病理灾害。
近年来随着地面交通形式日趋严峻，地上可用空间不能够满足人们的需要，因此地下空间迎来巨大发展。但是地下空间结构复杂，受多方面影响，其中影响最大的地下水渗漏逐渐成为了人们关注的热点，地下结构渗漏水现象频发，严重制约着地下空间的发展。解决地下结构防渗的措施主要有增加混凝土自防水，注浆防水和铺设防水垫层。目前国内防渗混凝土的制备主要是在沙子、水泥、减水剂、外加剂中添加一定比例的聚丙烯纤维来实现的，但其具有的低环保性、易燃、造价高制约着防渗混凝土的发展，同时聚丙烯纤维对施工人员的安全也存在重大影响。通过实验发现橡胶颗粒可以明显提高混凝土抗渗性能，废旧轮胎成为橡胶颗粒重要原料，通过研磨废旧轮胎使其颗粒半径达到毫米级，实现废弃轮胎的二次利用。通过将聚丙烯纤维和废旧橡胶颗粒按照一定比例混合，可以显著提高混凝土的抗渗性能。
以往单纯的素混凝土在抗拉防渗等方面存在很大缺陷，制约着其发展。随着制备混凝土技术水平的增加，人们开始在素混凝土中加入聚丙烯纤维来提高他的抗拉强度，但是聚丙烯纤维混凝土的韧性指标没有达到要求。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土及其制备方法，本发明在素混凝土中加入添加聚丙烯纤维上基础上添加废旧轮胎橡胶颗粒，试验证明，在添加橡胶颗粒后，混凝土的韧性更加良好，橡胶颗粒自身抗拉方面的不足又可以被聚丙烯纤维弥补，两者优 缺互补，使混合纤维混凝土在抗拉韧性、防渗等方面都达到了较高水平。本发明技术方案如下：
一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土，包括以下组分：
橡胶颗粒、聚丙烯纤维、水泥、水、沙子、碎石和减水剂；优选的，所述橡胶颗粒为废旧轮胎切块并碾碎成粒径为60目的橡胶颗粒；所述聚丙烯纤维的粒径为70目；所述水泥采用P·O42.5级水泥；所述碎石的粒径为6mm-10mm；所述减水剂采用聚羧酸系减水剂。
进一步的，所述防渗混凝土包括以下按重量份数的组分组成：
橡胶颗粒8-12份、聚丙烯纤维1-3份、水泥15-25份、水5-10份、沙子20-25份、碎石55-60份和减水剂0.1-0.3份。
优选的，所述防渗混凝土包括以下按重量份数的组分组成：
橡胶颗粒10份、聚丙烯纤维2份、水泥20份、水6份、沙子24份、碎石56份和减水剂0.2份。
上述添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废旧轮胎切块并碾碎成粒径为60目的橡胶颗粒，准备好粒径为70目的聚丙烯纤维，水泥采用P·O42.5级水泥，碎石采用粒径6mm-10mm碎石，减水剂采用聚羧酸系减水剂；
(2)将橡胶颗粒放入碱性溶液中浸泡30分钟，并取出用清水洗净晾晒干燥；优选的，所述碱性溶液为质量浓度是15％的KOH碱性溶液。
(3)将水泥倒入水中，使用水泥搅拌机充分搅拌；
(4)将聚丙烯纤维与橡胶颗粒混合均匀后导入事先搅拌好的水泥中，添加减水剂，使用水泥搅拌机充分搅拌；
(5)将碎石和沙子倒入水泥中，充分搅拌，得到最终产物。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.据统计我国每年会产生数量巨大的废弃轮胎，废旧轮胎具有难分解、再次利用性低、污染环境等特点，废旧轮胎已成为我国主要的工业垃圾，回收利用废旧轮胎符合我国可持续发展理念。
2.聚丙烯纤维是一种高分子材料，熔点在100℃以上，具有很强的稳定性，表面憎水，不与其他建筑材料发生化学反应。聚丙烯纤维具有相对较好的抗拉能力，可以提高混凝土的抗拉性能。
3.橡胶颗粒具有高延展性，可以显著提高混凝土韧性，由于橡胶颗粒在挤压下可以向着任意方向延伸，最大程度的充填混凝土中的缝隙，同时充填一定比例的橡胶颗粒可以减少聚丙烯纤维的用量，达到降低工程造价和保护环境的目的。
4.本发明通过结合聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的优缺点，通过掺加不同颗粒半径和掺量的聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒，可以根据不同现场施工状况选择合适的粒径和配合比，选出最适合的配合比以保证达到良好的工程防水要求。通过一次掺加两种不同纤维，进行混凝土力学和防渗试验，选出最优两种纤维配合比，使混凝土产品满足用量最优、造价最省、绿色安全的各项要求。
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实例1：一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土及其制备方法
防渗混凝土由以下按重量份数的组分组成：
橡胶颗粒10千克、聚丙烯纤维2千克、水泥20千克、水6千克、沙子24千克、碎石56千克和减水剂0.2千克；
制备方法如下：
(1)将废旧轮胎切块并碾碎成粒径为60目的橡胶颗粒，准备好粒径为70目的聚丙烯纤维，水泥采用P·O42.5级水泥，碎石采用粒径6mm-10mm碎 石，减水剂采用聚羧酸系减水剂。
(2)将橡胶颗粒放入质量浓度为15％的KOH碱性溶液中浸泡30分钟，并取出用清水洗净晾晒干燥。
(3)将水泥倒入水中，使用水泥搅拌机充分搅拌。
(4)将聚丙烯纤维与橡胶颗粒混合均匀后导入事先搅拌好的水泥中，添加减水剂，使用水泥搅拌机充分搅拌。
(5)将碎石和沙子倒入水泥中，充分搅拌，得到最终产物。
实例2：一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土及其制备方法
防渗混凝土由以下按重量份数的组分组成：
橡胶颗粒9千克、聚丙烯纤维1千克、水泥16千克、水5千克、沙子20千克、碎石55千克和减水剂0.1千克；
制备方法同实施例1。
实例3：一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土及其制备方法
防渗混凝土由以下按重量份数的组分组成：
橡胶颗粒12千克、聚丙烯纤维2.5千克、水泥24千克、水9千克、沙子25千克、碎石59千克和减水剂0.3千克；
制备方法同实施例1。
试验例
通过对素混凝土和本发明获得的防渗混凝土进行抗渗试验，对比分析抗渗性能的变化。
试验步骤：
(1)试验前1天从养护室中取出试件，晾干表面。在侧面涂一层密封材料，随即将试件压入经烘箱预热的试件套。稍冷却后即可解除压力，消除挤出的密封材料。排除抗渗仪管道中的气泡，将试件套连同试件装在抗渗仪上进行试验。
(2)第一次加0.1MPa水压，以后每8小时增加0.1MPa。随时观察端面 渗水情况。
(3)当6个试件中有3个试件端面渗水时，记录水压，停止试验。试验过程中如出现水从周边渗出时，应停止试验重新密封。
试验结果如表1所示：
表1
| 试件组号 | 抗渗最大水压(MPa) |
| 素混凝土 | 0.7 |
| 实施例1获得的防渗混凝土 | 1.2 |
| 实施例2获得的防渗混凝土 | 1.1 |
| 实施例3获得的防渗混凝土 | 1.1 |
实验结论：
通过分别对素混凝土和掺加两种纤维后的混凝土进行渗漏试验，试验结果表明，当水压力增至0.7MPa后，素混凝土发生渗漏，而掺加聚丙烯纤维和橡胶颗粒的混凝土最大抗渗水压明显提高71.4％，达到1.2MPa。根据国家《地下工程防水技术规范》GB50108-2001混凝土抗渗指标，当混凝土能抵抗0.6MPa静水压力而不渗水时，该种混凝土就达到抗渗混凝土标准。从实验数据可以得知，本发明制备的添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土显著提高了混凝土的抗渗能力。
劈裂抗拉试验
试验步骤：
劈裂抗拉强度试验，采用150mm×150mm×150mm立方体试件，标准养护至规定龄期后，将试件安放在带有球形铰座的压力机上，并垫上钢制弧形垫条和木质垫板，试件的轴心对准试验机下压板中心垫条应垂直于试件成型时的顶面，当上压板与垫条接近时，调整球铰座，使接触均衡。按规定速度连续均匀加荷至破坏，记录最大荷载。劈裂抗拉强度如表2所示：
表2
| 试件组号 | 劈裂抗拉强度(MPa) |
| 素混凝土 | 2.32 |
| 实施例1获得的防渗混凝土 | 3.12 |
| 实施例2获得的防渗混凝土 | 3.20 |
| 实施例3获得的防渗混凝土 | 3.19 |
通过分别对素混凝土和本发明获得的防渗混凝土进行劈裂抗拉强度试验，试验结果表明，本发明获得的防渗混凝土劈裂抗拉性能得到显著提升。
轴心抗压试验
轴心抗压强度试验采用150mm×150mm×300mm棱柱体试件，标准养护至规定齡期，将试件直立放置，试件轴心对准试验机下压板中心，按规定速度加荷，直至破坏，测定其轴心抗压强度，结果如表3所示：
表3
| 试件组号 | 抗压强度(MPa) |
| 素混凝土 | 33.10 |
| 实施例1获得的防渗混凝土 | 38.92 |
| 实施例2获得的防渗混凝土 | 38.89 |
| 实施例3获得的防渗混凝土 | 38.82 |
通过分别对素混凝土和本发明获得的防渗混凝土进行轴心抗压强度试验，试验结果表明，本发明获得的防渗混凝土抗压强度显著增加。
Claims (10)
- 一种添加聚丙烯纤维和废旧轮胎橡胶颗粒的防渗混凝土，其特征在于，所述防渗混凝土包括以下组分：橡胶颗粒、聚丙烯纤维、水泥、水、沙子、碎石和减水剂。
- 根据权利要求1所述的防渗混凝土，其特征在于，所述橡胶颗粒为废旧轮胎切块并碾碎成粒径为60目的橡胶颗粒。
- 根据权利要求1所述的防渗混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维的粒径为70目。
- 根据权利要求1所述的防渗混凝土，其特征在于，所述水泥采用P·O42.5级水泥。
- 根据权利要求1所述的防渗混凝土，其特征在于，所述碎石的粒径为6mm-10mm。
- 根据权利要求1所述的防渗混凝土，其特征在于，所述减水剂采用聚羧酸系减水剂。
- 根据权利要求1所述的防渗混凝土，其特征在于，所述防渗混凝土包括以下按重量份数的组分组成：橡胶颗粒8-12份、聚丙烯纤维1-3份、水泥15-25份、水5-10份、沙子20-25份、碎石55-60份和减水剂0.1-0.3份。
- 根据权利要求7所述的防渗混凝土，其特征在于，所述防渗混凝土包括以下按重量份数的组分组成：橡胶颗粒10份、聚丙烯纤维2份、水泥20份、水6份、沙子24份、碎石56份和减水剂0.2份。
- 制备如权利要求1-8任一项所述防渗混凝土的方法，具体步骤如下：(1)将废旧轮胎切块并碾碎成粒径为60目的橡胶颗粒，准备好粒径为70目的聚丙烯纤维，水泥采用P·O42.5级水泥，碎石采用粒径6mm-10mm碎石，减水剂采用聚羧酸系减水剂；(2)将橡胶颗粒放入碱性溶液中浸泡30分钟，并取出用清水洗净晾晒干燥；(3)将水泥倒入水中，使用水泥搅拌机充分搅拌；(4)将聚丙烯纤维与橡胶颗粒混合均匀后导入事先搅拌好的水泥中，添加减水剂，使用水泥搅拌机充分搅拌；(5)将碎石和沙子倒入水泥中，充分搅拌，得到最终产物。
- 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中碱性溶液为质量浓度是15％的KOH碱性溶液。
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