一種摻廢舊橡膠粉的塑鋼纖維增強輕骨料混凝土及制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混凝土及制備方法，具體涉及到一種摻廢舊橡膠粉的塑鋼纖維增 強輕骨料混凝土及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 采用輕骨料混凝土替代普通混凝土是減輕結(jié)構(gòu)自重的最有效、最直接的措施。在 強度等級相同的情況下，輕骨料混凝土的表觀密度比普通混凝土低20%~40%。
[0003] 輕骨料混凝土耐火性好，輕骨料是多孔性材料，導熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)都小于普 通混凝土，熱工性能好，保溫、隔熱效果顯著?；馂陌l(fā)生時，采用普通混凝土的建筑物耐火 lh，而采用輕骨料混凝土的建筑物可耐火4h;即使在高溫600°C下，輕骨料混凝土仍能維持 室溫強度的85%，而普通混凝土只能維持35~75%。
[0004] 輕骨料混凝土的抗震性能好，地震力和上部結(jié)構(gòu)的自重成正比，當采用輕骨料混 凝土后，由于自重的下降，將降低地震力。從實際地震效果看，1976年唐山地震發(fā)生時，位 于京津地區(qū)的幾十幢輕骨料混凝土工業(yè)與民用建筑基本完好，而周圍磚混建筑結(jié)構(gòu)破損嚴 重，出現(xiàn)不同程度的坍塌。
[0005] 采用輕骨料混凝土的綜合技術(shù)經(jīng)濟效益好，國內(nèi)外工程實踐證明，在高層、大跨橋 梁中采用輕骨料混凝土可使工程造價降低10~20%。
[0006] 盡管輕骨料混凝土相對于普通混凝土而言具有諸多優(yōu)點，但目前大多數(shù)輕骨料混 凝土原料均由硬質(zhì)材料組合而成，抗沖擊性差，且易產(chǎn)生脆性破壞等性能缺陷，致使我國輕 骨料混凝土仍主要應用于低強度的非承重結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：通過在塑鋼纖維增強輕骨料混凝土中摻加廢舊橡 膠粉，最大限度的提高輕骨料混凝土的抗壓強度、抗折強度、抗沖擊性能，以及耐磨性、抗凍 性、抗氯離子的侵蝕，進一步改善輕骨料混凝土的保溫、隔熱、吸音性能，從而使其更好的應 用于高層建筑、大跨橋梁，人行道，橋面伸縮縫及對抗震等級要求較高的建筑物中。
[0008] 解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案 本發(fā)明是包括下述質(zhì)量百分配比的原料制成： 水泥 14%~25% 塑鋼纖維 0. 1%~0. 6% 橡膠粉 0. 03~1. 75% 細砂 22%~45% 粉煤灰陶粒： 27%~50% 凈用水量 6%~12. 9% 減水劑 0%~0. 03% 所述水泥為P? 042. 5R級普通硅酸鹽水泥，由包頭市蒙西水泥有限責任公司生產(chǎn)。
[0009] 所述纖維為異型塑鋼纖維，纖維長度為25_39mm，沿纖維長度方向表面有波浪形壓 紋，纖維截面為五棱型，由浙江寧波大成新材料股份有限公司生產(chǎn)。
[0010] 所述橡膠粉是由廢舊汽車輪胎采用常溫粉碎法制得，采用包頭桓成橡膠再生有限 責任公司生產(chǎn)的30~120目橡膠粉。
[0011] 所述粉煤灰陶粒外形為圓球形，粒徑大小為5~20mm，由包頭精正建材公司生產(chǎn)。
[0012] 所述細砂的細度模數(shù)為2. 9含泥量不大于3%。
[0013] 所述水為普通自來水，凈用水量是指不包括粉煤灰陶粒Ih吸水量的混凝土拌和 用水量。
[0014] 所述減水劑為PCA-5聚羧酸，由內(nèi)蒙古恒眾工程材料有限責任公司生產(chǎn)。
[0015] 一種摻廢舊橡膠粉的塑鋼纖維增強輕骨料混凝土的制備方法： 由于混凝土拌和過程中輕質(zhì)粉煤灰陶粒、橡膠粉容易上浮，不易攪拌均勻，宜采用強制 式攪拌機進行攪拌，具體制備步驟如下： (1) 備料，按上述比例分別稱取水泥、塑鋼纖維、橡膠粉、粉煤灰陶粒、細砂備用； (2) 陶粒預濕，將稱量好的粉煤灰陶粒倒入盛有水的容器中進行常壓吸水處理，水面需 高出陶粒表面，要保證陶粒常壓吸水水面下降后仍能完全浸沒陶粒；浸泡Ih后，將容器中 的陶粒倒出，處理成飽和面干狀態(tài)； (3) 對廢舊橡膠粉進行改性處理，將稱量好的廢舊橡膠粉放入質(zhì)量濃度為3%的氫氧化 鈉飽和水溶液中浸泡20分鐘，撈出橡膠粉然后用水漂洗，處理成飽和面干狀態(tài)； (4) 投料、拌和，將稱量好及處理后的原材料投入攪拌機進行機械拌和，投料順序為，將 飽和面干狀態(tài)的粉煤灰陶粒及橡膠粉、細砂、水泥、塑鋼纖維依次投入攪拌機內(nèi)，攪拌1~ 2min;投入水和減水劑，拌和2. 5min，制備出摻廢舊橡膠粉的塑鋼纖維增強輕骨料混凝土。 [0016] 本發(fā)明每種原料的性能特點： 纖維產(chǎn)品種類繁多，而塑鋼纖維除了具有鋼筋、鋼纖維的外型，還具備鋼筋、鋼纖維的 功能，又擁有合成軟纖維的優(yōu)點，是一種彈性模量大、抗拉強度高、抗腐蝕能力強的纖維。
[0017] 廢橡膠粉是廢橡膠利用的主要途徑，它是廢橡膠經(jīng)機械方法粉碎或研磨制成的不 同粒度的粉末物質(zhì)，表觀密度?。?000~1100kg/m3)，具有良好的粘彈性、韌性、抗疲勞性、 隔熱隔聲等特點。將廢橡膠粉摻入混凝土中，不僅可以改善混凝土的性能，還能夠處理大量 的廢橡膠，促進廢橡膠的資源化利用，遏制廢橡膠對土地的占用和環(huán)境的污染，是將其變廢 為寶、利國利民的重要途徑，具有重大的經(jīng)濟和社會意義。
[0018] 圓球型粉煤灰陶粒具有筒壓強度高、密度小、保溫性好、抗震性好，特別適用于高 層及大跨度建筑。
[0019] PCA-5主要是以減水、引氣組分復合而成的混凝土外加劑，該產(chǎn)品對不同水泥具有 較強的適應性，并有較高的減水效果和可工作性。
[0020] 目前的研宄表明，將塑鋼纖維摻入輕骨料混凝土中能夠顯著改善輕骨料混凝土的 抗開裂能力，降低其脆性系數(shù)，并能夠有效提高輕骨料混凝土的各項力學性能及耐久性能。 但是塑鋼纖維對輕骨料混凝土力學性能及耐久性的改善效果并非隨纖維摻量的持續(xù)增加 而一直提高，通常存在最佳纖維摻量問題，當摻入過多時，非但達不到改善效果還有可能產(chǎn) 生負面效應。另一方面，為了獲得輕骨料混凝土的某一或某幾項突出性能，僅通過在混凝土 中摻入塑鋼纖維的方式仍顯得捉襟見肘。
[0021] 本發(fā)明通過在塑鋼纖維增強輕骨料混凝土中摻入適量廢舊橡膠粉，開發(fā)出一種摻 廢舊橡膠粉的塑鋼纖維增強輕骨料混凝土。該種輕骨料混凝土能夠有效克服上述缺陷，將 廢舊橡膠粉及塑鋼纖維摻入輕骨料混凝土中一方面能夠充分發(fā)揮兩種材料獨特的性能優(yōu) 勢，另一方面，在塑鋼纖維增強輕骨料混凝土中摻加廢舊橡膠粉，能夠更加有效地吸收震動 能量，使輕骨料混凝土的抗沖擊性、彎曲韌性顯著增強，同時能夠改善塑鋼纖維增強輕骨料 混凝土的抗凍性、抗侵蝕及耐磨性。
[0022] 同時，開發(fā)使用此類混凝土對于自然環(huán)境的保護及社會的可持續(xù)發(fā)展都有著重要 的意義。輕骨料混凝土是一種生態(tài)環(huán)保型建筑材料，人造輕骨料是配制輕骨料混凝土的主 要原料，其可由工業(yè)廢棄物和建筑垃圾等燒制而成，可以大大減少對天然集料資源的開采。 廢舊橡膠是一種在自然條件下難以降解的高分子彈性材料，將廢舊橡膠破碎后制成橡膠粉 摻入混凝土中制備成新型建筑材料，是廢舊橡膠再生利用的有效途徑。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明不限于這些實施例。
[0024] 實施例1 以制備一立方摻廢舊橡膠粉的塑鋼纖維增強輕骨料混凝土為例，所用原料及質(zhì)量配比 為： 水泥420kg塑鋼纖維 8kg 橡膠粉 10. 2kg 細砂 626. 2kg 粉煤灰陶粒 686kg 凈用水量 185kg減水劑 〇. 35kg 上述的水泥為P? 042. 5R級普通硅酸鹽水泥，由包頭市蒙西水泥有限責任公司生產(chǎn)； 纖維為異型塑鋼纖維，纖維長度為25-39mm，沿纖維長度方向表面有波浪形壓紋，纖維截面 為五棱型，由浙江寧波大成新材料股份有限公司生產(chǎn)；橡膠粉由廢舊輪胎加工制得，采用包 頭桓成橡膠再生有限責任公司生產(chǎn)的80目橡膠粉；粉煤灰陶粒外形為圓球形，粒徑大小為 5~20mm，由包頭精正建材公司生產(chǎn)；細砂的細度模數(shù)為2. 9含泥量不大于3% ;水為普通自 來水，凈用水量是指不包括粉煤灰陶粒Ih吸水量的混凝土拌和用水量；減水劑為PCA-5聚 羧酸，由內(nèi)蒙古恒眾工程材料有限責任公司生產(chǎn)。
[0025] 其制備方法 按照本發(fā)明的原料質(zhì)量配比稱量各種材料用量。將稱量好的粉煤灰陶粒倒入水中預濕lh，然后將粉煤灰陶粒處理成飽和面干狀態(tài)。將稱量好的橡膠粉放入質(zhì)量濃度為3%的氫氧 化鈉飽和水溶液中浸泡20分鐘，然后用水漂洗，并處理成飽和面干狀態(tài)。將飽和面干狀態(tài) 的粉煤灰陶粒及橡膠粉、細砂、水泥、塑鋼纖維按順序依次投入攪拌機內(nèi)，攪拌1~2min，然 后投入水和減水劑，拌和2. 5min，制備出摻廢舊橡膠粉的塑鋼纖維增強輕骨料混凝土。出料 成模，在振動機上振動成型(振動30~40s)，24h后脫模，置于標準養(yǎng)護室(溫度為20±2°C， 相對濕度多95%)養(yǎng)護28d。
[0026] 性能測試： 取出放置于標準養(yǎng)護室中的摻廢舊橡膠的粉塑鋼纖維增強輕骨料混凝土試件，對其進 行各項性能測試。參照《纖維混凝土試驗方法標準KCECS13 :2009)中的有關(guān)規(guī)定對摻廢舊 橡膠粉的塑鋼纖維增強輕骨料混凝土試件分別進行抗壓強度及抗折強度測試。參考ACI544 委員會規(guī)定，依照《水泥混凝土和砂漿用合成纖維KGB/T21120- 2007)，對摻廢舊橡膠粉的 塑鋼纖維增強輕骨料混凝土進行