一种掺废旧橡胶粉的塑钢纤维增强轻骨料混凝土及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土及制备方法，具体涉及到一种掺废旧橡胶粉的塑钢纤维增 强轻骨料混凝土及制备方法。
【背景技术】
[0002] 采用轻骨料混凝土替代普通混凝土是减轻结构自重的最有效、最直接的措施。在 强度等级相同的情况下，轻骨料混凝土的表观密度比普通混凝土低20%~40%。
[0003] 轻骨料混凝土耐火性好，轻骨料是多孔性材料，导热系数和线膨胀系数都小于普 通混凝土，热工性能好，保温、隔热效果显著。火灾发生时，采用普通混凝土的建筑物耐火 lh，而采用轻骨料混凝土的建筑物可耐火4h;即使在高温600°C下，轻骨料混凝土仍能维持 室温强度的85%，而普通混凝土只能维持35~75%。
[0004] 轻骨料混凝土的抗震性能好，地震力和上部结构的自重成正比，当采用轻骨料混 凝土后，由于自重的下降，将降低地震力。从实际地震效果看，1976年唐山地震发生时，位 于京津地区的几十幢轻骨料混凝土工业与民用建筑基本完好，而周围砖混建筑结构破损严 重，出现不同程度的坍塌。
[0005] 采用轻骨料混凝土的综合技术经济效益好，国内外工程实践证明，在高层、大跨桥 梁中采用轻骨料混凝土可使工程造价降低10~20%。
[0006] 尽管轻骨料混凝土相对于普通混凝土而言具有诸多优点，但目前大多数轻骨料混 凝土原料均由硬质材料组合而成，抗冲击性差，且易产生脆性破坏等性能缺陷，致使我国轻 骨料混凝土仍主要应用于低强度的非承重结构。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是：通过在塑钢纤维增强轻骨料混凝土中掺加废旧橡 胶粉，最大限度的提高轻骨料混凝土的抗压强度、抗折强度、抗冲击性能，以及耐磨性、抗冻 性、抗氯离子的侵蚀，进一步改善轻骨料混凝土的保温、隔热、吸音性能，从而使其更好的应 用于高层建筑、大跨桥梁，人行道，桥面伸缩缝及对抗震等级要求较高的建筑物中。
[0008] 解决以上技术问题所采用的技术方案 本发明是包括下述质量百分配比的原料制成： 水泥 14%~25% 塑钢纤维 0. 1%~0. 6% 橡胶粉 0. 03~1. 75% 细砂 22%~45% 粉煤灰陶粒： 27%~50% 净用水量 6%~12. 9% 减水剂 0%~0. 03% 所述水泥为P? 042. 5R级普通硅酸盐水泥，由包头市蒙西水泥有限责任公司生产。
[0009] 所述纤维为异型塑钢纤维，纤维长度为25_39mm，沿纤维长度方向表面有波浪形压 纹，纤维截面为五棱型，由浙江宁波大成新材料股份有限公司生产。
[0010] 所述橡胶粉是由废旧汽车轮胎采用常温粉碎法制得，采用包头桓成橡胶再生有限 责任公司生产的30~120目橡胶粉。
[0011] 所述粉煤灰陶粒外形为圆球形，粒径大小为5~20mm，由包头精正建材公司生产。
[0012] 所述细砂的细度模数为2. 9含泥量不大于3%。
[0013] 所述水为普通自来水，净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] 所述减水剂为PCA-5聚羧酸，由内蒙古恒众工程材料有限责任公司生产。
[0015] 一种掺废旧橡胶粉的塑钢纤维增强轻骨料混凝土的制备方法： 由于混凝土拌和过程中轻质粉煤灰陶粒、橡胶粉容易上浮，不易搅拌均匀，宜采用强制 式搅拌机进行搅拌，具体制备步骤如下： (1) 备料，按上述比例分别称取水泥、塑钢纤维、橡胶粉、粉煤灰陶粒、细砂备用； (2) 陶粒预湿，将称量好的粉煤灰陶粒倒入盛有水的容器中进行常压吸水处理，水面需 高出陶粒表面，要保证陶粒常压吸水水面下降后仍能完全浸没陶粒；浸泡Ih后，将容器中 的陶粒倒出，处理成饱和面干状态； (3) 对废旧橡胶粉进行改性处理，将称量好的废旧橡胶粉放入质量浓度为3%的氢氧化 钠饱和水溶液中浸泡20分钟，捞出橡胶粉然后用水漂洗，处理成饱和面干状态； (4) 投料、拌和，将称量好及处理后的原材料投入搅拌机进行机械拌和，投料顺序为，将 饱和面干状态的粉煤灰陶粒及橡胶粉、细砂、水泥、塑钢纤维依次投入搅拌机内，搅拌1~ 2min;投入水和减水剂，拌和2. 5min，制备出掺废旧橡胶粉的塑钢纤维增强轻骨料混凝土。 [0016] 本发明每种原料的性能特点： 纤维产品种类繁多，而塑钢纤维除了具有钢筋、钢纤维的外型，还具备钢筋、钢纤维的 功能，又拥有合成软纤维的优点，是一种弹性模量大、抗拉强度高、抗腐蚀能力强的纤维。
[0017] 废橡胶粉是废橡胶利用的主要途径，它是废橡胶经机械方法粉碎或研磨制成的不 同粒度的粉末物质，表观密度小（1000~1100kg/m3)，具有良好的粘弹性、韧性、抗疲劳性、 隔热隔声等特点。将废橡胶粉掺入混凝土中，不仅可以改善混凝土的性能，还能够处理大量 的废橡胶，促进废橡胶的资源化利用，遏制废橡胶对土地的占用和环境的污染，是将其变废 为宝、利国利民的重要途径，具有重大的经济和社会意义。
[0018] 圆球型粉煤灰陶粒具有筒压强度高、密度小、保温性好、抗震性好，特别适用于高 层及大跨度建筑。
[0019] PCA-5主要是以减水、引气组分复合而成的混凝土外加剂，该产品对不同水泥具有 较强的适应性，并有较高的减水效果和可工作性。
[0020] 目前的研宄表明，将塑钢纤维掺入轻骨料混凝土中能够显著改善轻骨料混凝土的 抗开裂能力，降低其脆性系数，并能够有效提高轻骨料混凝土的各项力学性能及耐久性能。 但是塑钢纤维对轻骨料混凝土力学性能及耐久性的改善效果并非随纤维掺量的持续增加 而一直提高，通常存在最佳纤维掺量问题，当掺入过多时，非但达不到改善效果还有可能产 生负面效应。另一方面，为了获得轻骨料混凝土的某一或某几项突出性能，仅通过在混凝土 中掺入塑钢纤维的方式仍显得捉襟见肘。
[0021] 本发明通过在塑钢纤维增强轻骨料混凝土中掺入适量废旧橡胶粉，开发出一种掺 废旧橡胶粉的塑钢纤维增强轻骨料混凝土。该种轻骨料混凝土能够有效克服上述缺陷，将 废旧橡胶粉及塑钢纤维掺入轻骨料混凝土中一方面能够充分发挥两种材料独特的性能优 势，另一方面，在塑钢纤维增强轻骨料混凝土中掺加废旧橡胶粉，能够更加有效地吸收震动 能量，使轻骨料混凝土的抗冲击性、弯曲韧性显著增强，同时能够改善塑钢纤维增强轻骨料 混凝土的抗冻性、抗侵蚀及耐磨性。
[0022] 同时，开发使用此类混凝土对于自然环境的保护及社会的可持续发展都有着重要 的意义。轻骨料混凝土是一种生态环保型建筑材料，人造轻骨料是配制轻骨料混凝土的主 要原料，其可由工业废弃物和建筑垃圾等烧制而成，可以大大减少对天然集料资源的开采。 废旧橡胶是一种在自然条件下难以降解的高分子弹性材料，将废旧橡胶破碎后制成橡胶粉 掺入混凝土中制备成新型建筑材料，是废旧橡胶再生利用的有效途径。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明不限于这些实施例。
[0024] 实施例1 以制备一立方掺废旧橡胶粉的塑钢纤维增强轻骨料混凝土为例，所用原料及质量配比 为： 水泥420kg塑钢纤维 8kg 橡胶粉 10. 2kg 细砂 626. 2kg 粉煤灰陶粒 686kg 净用水量 185kg减水剂 〇. 35kg 上述的水泥为P? 042. 5R级普通硅酸盐水泥，由包头市蒙西水泥有限责任公司生产； 纤维为异型塑钢纤维，纤维长度为25-39mm，沿纤维长度方向表面有波浪形压纹，纤维截面 为五棱型，由浙江宁波大成新材料股份有限公司生产；橡胶粉由废旧轮胎加工制得，采用包 头桓成橡胶再生有限责任公司生产的80目橡胶粉；粉煤灰陶粒外形为圆球形，粒径大小为 5~20mm，由包头精正建材公司生产；细砂的细度模数为2. 9含泥量不大于3% ;水为普通自 来水，净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；减水剂为PCA-5聚 羧酸，由内蒙古恒众工程材料有限责任公司生产。
[0025] 其制备方法 按照本发明的原料质量配比称量各种材料用量。将称量好的粉煤灰陶粒倒入水中预湿lh，然后将粉煤灰陶粒处理成饱和面干状态。将称量好的橡胶粉放入质量浓度为3%的氢氧 化钠饱和水溶液中浸泡20分钟，然后用水漂洗，并处理成饱和面干状态。将饱和面干状态 的粉煤灰陶粒及橡胶粉、细砂、水泥、塑钢纤维按顺序依次投入搅拌机内，搅拌1~2min，然 后投入水和减水剂，拌和2. 5min，制备出掺废旧橡胶粉的塑钢纤维增强轻骨料混凝土。出料 成模，在振动机上振动成型(振动30~40s)，24h后脱模，置于标准养护室(温度为20±2°C， 相对湿度多95%)养护28d。
[0026] 性能测试： 取出放置于标准养护室中的掺废旧橡胶的粉塑钢纤维增强轻骨料混凝土试件，对其进 行各项性能测试。参照《纤维混凝土试验方法标准KCECS13 :2009)中的有关规定对掺废旧 橡胶粉的塑钢纤维增强轻骨料混凝土试件分别进行抗压强度及抗折强度测试。参考ACI544 委员会规定，依照《水泥混凝土和砂浆用合成纤维KGB/T21120- 2007)，对掺废旧橡胶粉的 塑钢纤维增强轻骨料混凝土进行