废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的飞速发展，服装产业和汽车行业已经成为继建筑行业之后的第二大产 业，人们日常生活中更新频率最大的为衣物，而现代衣物中使用最多的原料为聚丙烯纤维， 丢弃衣物的处理方式一般为焚烧和掩埋，而焚烧可产生大量的有毒气体，对环境造成严重 危害；而当对其进行掩埋时，聚丙烯纤维分解时间较长，分解后对土壤产生较大污染，将其 加入到混凝土中时可增强混凝土的延性和韧性。而汽车行业中损耗率最高的为轮胎，其中 废旧轮胎被回收利用制作新轮胎的数量极少，使用废弃轮胎最多的地方即塑胶跑道，也有 将废弃轮胎破碎筛分后加入到混凝土中制作橡胶混凝土，但是主要还是焚烧处理。将废弃 轮胎破碎筛分后加入到混凝土中可改善混凝土的力学物理性能，主要可改善混凝土的弹 性，提高混凝土的塑性变形。而在混凝土中加入再生粗骨料又可以利用废弃混凝土，减少废 弃混凝土的占地和处理问题，提高混凝土的综合利用率，减少开山采石带来的环境污染和 生态破坏问题。
[0003] 将废弃聚丙烯纤维、橡胶粉和再生骨料同时应用到混凝土中形成废旧聚丙烯纤维 橡胶再生混凝土，将这些对环境造成巨大影响的废弃物进行综合使用，不仅利废环保，而且 又能改善混凝土的物理力学性能，应用到道路等工程中还具有降噪、改善行车环境的效果， 具有较高的环保效益和经济效益。
[0004] 目前许多相关研究表明，对粉碎筛分后的橡胶粉进行改性处理可增加橡胶粉和水 泥等胶凝材料的粘结性能，但是本发明采用的橡胶粉经过改性处理后和不改性处理得到的 混凝土强度基本一致，并且对橡胶粉进行改性处理无疑又增加混凝土的制作成本，因此本 发明不采用改性橡胶粉进行配制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了提供一种全新配方的再生混凝土及制备方法，具体是一种废 旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土及其制备方法。本发明针对现有再生混凝土利用率低、性能 差等缺点，在再生混凝土中加入适量废弃聚丙烯纤维和橡胶粉及其他外加剂，改善再生混 凝土的物理力学性能，提高再生混凝土的经济性和实用性。
[0006] 本发明是通过如下技术方案实现的： 一种废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土，由下列重量份数的原料制成：聚丙烯纤维1-10 份、橡胶粉5-20份、再生粗骨料0-1600份、石子0-1600份、砂300-500份、水泥300-500 份、水150-300份、外加剂50-100份，其中，所述聚丙烯纤维的有效长度为5-50mm、直径 彡0. 05mm，所述橡胶粉的粒径为0. 25_3mm。
[0007] 本发明的特别之处在于混凝土中加入废弃聚丙烯纤维、橡胶粉和再生粗骨料可以 利废，在混凝土中加入外加剂可提高混凝土的强度。混凝土中所用橡胶粉替代砂作为细骨 料，外加剂可选减水剂、硅灰等常规外加剂，其中硅灰可替代部分水泥作为胶凝材料。
[0008] 所述聚丙稀纤维有效长度为5_50mm，直径^ 0. 05mm。尽管在混凝土中加入不同长 度和直径的聚丙烯纤维均可提高混凝土的延性和抗拉强度及韧性，但试验证明当聚丙烯纤 维长度为5-50mm、直径多0. 05mm时与水泥衆连接效果最好，强度最高。当聚丙稀纤维长度 较短时与水泥浆锚固力不足，提高的混凝土抗拉强度不明显，聚丙烯纤维直径较小时纤维 与水泥浆接触面积越大，但是直径越小其纤维抗拉强度越低，并且混凝土搅拌时容易搅断， 因此试验得出不宜采用小直径纤维。而当长度较长时加入到混凝土中搅拌后不容易使纤维 伸展，因此试验得出当采用5-50mm的聚丙烯纤维时，混凝土各方面的性能效果最好。当混 凝土中加入少量聚丙烯纤维时对增强混凝土抗拉强度效果不明显，而加入聚丙烯纤维的量 较大时混凝土坍落度较低、流动性较差，因此本发明通过大量的试验确定每立方米混凝土 采用的聚丙烯纤维量为l-l〇kg，即上述聚丙烯纤维的1-10份配比时，制备得到的混凝土各 方面性能效果最优。
[0009] 所述橡胶粉的粒径为0. 25-3mm，当粒径较大时与水泥浆接触面积小，导致抗拉强 度下降明显；当粒径较小时，橡胶粉与水泥浆接触面积较大，因此增大了混凝土中水泥和水 用量，不仅增加了制作成本而且产生的水泥水化热较大，导致混凝土开裂。因此本发明经过 大量的理论分析和试验验证才最终确定得出当橡胶粉的粒径为0. 25-3mm时，配制得到的 混凝土抗拉强度等性能最优。
[0010] 进一步的，所述废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先 将1-10份聚丙烯纤维、5-20份橡胶粉和300-500份砂置于搅拌机中干拌30s，使得聚丙烯 纤维、橡胶粉和砂充分混匀；然后再将0-1600份再生粗骨料、0-1600份石子、300-500份水 泥、150-300份水和50-100份外加剂置于搅拌机中搅拌4-5min，充分搅匀；最后即得到所述 的废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土。
[0011] 采用这种复式搅拌法，首先将纤维、橡胶粉和砂一起进行搅拌，可将纤维与橡胶粉 均匀分散于砂中，其次再加入其他拌合料可将混凝土搅拌均匀，并减小混凝土搅拌时间，配 制出的混凝土强度离散型较低，最大程度的提高所配制混凝土的质量。
[0012] 本发明所用聚丙烯纤维造价低，应用到混凝土中可极大提高混凝土的抗拉强度和 延性，并具有显著的环境效益和社会效益。所用废弃橡胶粉加入到混凝土中可提高混凝土 的弹性和耐磨性，增强其变形能力，动荷载施加在混凝土上可起到缓冲作用，避免混凝土路 面因为动荷载而发生脆性破坏。同配合比下，废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土与普通混凝 土的抗压强度基本一致，但抗拉强度可提高50-70%，延性提高100-240%，并且在疲劳荷载 下恢复变形能力较强。
[0013] 本发明所使用的聚丙烯纤维与混凝土中的其他材料共同作用，增加了混凝土与钢 筋的握裹力，使钢筋与混凝土连接的更好，提高了混凝土的综合性能。
[0014] 本发明所创造的混凝土具有较高的抗拉强度、延性和弹性，应用到道路等工程中 不仅可降低工程造价(减少混凝土使用量)，延长道路寿命周期，还兼具利废、环保等性能， 是我国实现资源节约型环境友好型社会的实践之一。
[0015] 下表为本发明力学性能试验结果：
注：表中聚丙烯纤维的掺量为纤维占混凝土总重的质量分数；橡胶粉掺量为占用砂量 的质量分数。经试验测试得到聚丙烯纤维橡胶再生混凝土的极限拉应变为0. 0002-0. 0003， 极限压应变为0. 006-0. 0012。
[0016] 从上表中可以看出，当混凝土中只加入聚丙烯纤维时混凝土抗拉强度大幅度上 升，并且随着聚丙烯纤维的掺量的增加其抗拉强度增加的更加明显，而抗拉强度也随之增 加，但是其增长的幅度较小。掺入聚丙烯纤维后抗拉强度增强的原因是由于聚丙烯纤维的 抗拉强度远高于混凝土的抗拉强度，因此加入混凝土中后其抗拉强度明显增强；抗压强度 增强的原因是由于纤维均匀分布于混凝土中可对混凝土产生环箍作用，相当于混凝土受压 过程中受到其他方向的约束，导致混凝土抗压强度也增强。
[0017] 而当混凝土中加入橡胶粉后，混凝土的抗压强度和抗拉强度均呈现不同程度下 降，但下降幅度较小，下降幅度均为1-7%。因此可知在聚丙烯纤维混凝土中加入橡胶粉后混 凝土强度下降并不明显，并且还可增加其弹性，使其弹性和延性均增加100-200%。
[0018] 本发明所述废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土的可应用于道路和市政工程中，也可 应用于建筑结构中。在道路工程中，由于道路在正常使用时所受荷载为动荷载，路面破坏时 大多由于冲击荷载和抗疲劳性较差而产生冲击破坏和抗弯性能较差而产生弯剪破坏，因此 可将废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土应用于道路工程中增加路面的延性及韧性，增强其抗 弯剪性能，提高混凝土路面的耐久性，降低工程全寿命周期成本，并具有显著的环保意义。
[0019] 本发明采用的原材料聚丙烯纤维、橡胶粉和再生粗骨料大多数为丙纶衣物等、废 弃轮胎和废弃混凝土经破碎后筛分而得，将本发明推广应用至道路建设中，则可明显改善 废旧衣物、轮胎处理和废弃混凝土堆放问题，并且极大改善道路环境，延长混凝土路面的耐 久性，降低城市道路中车辆与路面摩擦震动产生的噪声污染问题和汽车轮胎的使用寿命。 延长混凝土路面的耐久性则减少道路维修费用，减少道路维修而造成的交通拥堵问题，具 有显著的社会效益和经济效益。
【具体实施方式】 [0020] 实施例1 一种废旧聚丙烯纤维橡胶再生混凝土，由下