廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術領域，具體是一種廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，服裝產(chǎn)業(yè)和汽車行業(yè)已經(jīng)成為繼建筑行業(yè)之后的第二大產(chǎn) 業(yè)，人們?nèi)粘Ｉ钪懈骂l率最大的為衣物，而現(xiàn)代衣物中使用最多的原料為聚丙烯纖維， 丟棄衣物的處理方式一般為焚燒和掩埋，而焚燒可產(chǎn)生大量的有毒氣體，對環(huán)境造成嚴重 危害；而當對其進行掩埋時，聚丙烯纖維分解時間較長，分解后對土壤產(chǎn)生較大污染，將其 加入到混凝土中時可增強混凝土的延性和韌性。而汽車行業(yè)中損耗率最高的為輪胎，其中 廢舊輪胎被回收利用制作新輪胎的數(shù)量極少，使用廢棄輪胎最多的地方即塑膠跑道，也有 將廢棄輪胎破碎篩分后加入到混凝土中制作橡膠混凝土，但是主要還是焚燒處理。將廢棄 輪胎破碎篩分后加入到混凝土中可改善混凝土的力學物理性能，主要可改善混凝土的彈 性，提高混凝土的塑性變形。而在混凝土中加入再生粗骨料又可以利用廢棄混凝土，減少廢 棄混凝土的占地和處理問題，提高混凝土的綜合利用率，減少開山采石帶來的環(huán)境污染和 生態(tài)破壞問題。
[0003] 將廢棄聚丙烯纖維、橡膠粉和再生骨料同時應用到混凝土中形成廢舊聚丙烯纖維 橡膠再生混凝土，將這些對環(huán)境造成巨大影響的廢棄物進行綜合使用，不僅利廢環(huán)保，而且 又能改善混凝土的物理力學性能，應用到道路等工程中還具有降噪、改善行車環(huán)境的效果， 具有較高的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。
[0004] 目前許多相關研究表明，對粉碎篩分后的橡膠粉進行改性處理可增加橡膠粉和水 泥等膠凝材料的粘結性能，但是本發(fā)明采用的橡膠粉經(jīng)過改性處理后和不改性處理得到的 混凝土強度基本一致，并且對橡膠粉進行改性處理無疑又增加混凝土的制作成本，因此本 發(fā)明不采用改性橡膠粉進行配制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了提供一種全新配方的再生混凝土及制備方法，具體是一種廢 舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土及其制備方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有再生混凝土利用率低、性能 差等缺點，在再生混凝土中加入適量廢棄聚丙烯纖維和橡膠粉及其他外加劑，改善再生混 凝土的物理力學性能，提高再生混凝土的經(jīng)濟性和實用性。
[0006] 本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的： 一種廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土，由下列重量份數(shù)的原料制成：聚丙烯纖維1-10 份、橡膠粉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、外加劑50-100份，其中，所述聚丙烯纖維的有效長度為5-50mm、直徑 彡0. 05mm，所述橡膠粉的粒徑為0. 25_3mm。
[0007] 本發(fā)明的特別之處在于混凝土中加入廢棄聚丙烯纖維、橡膠粉和再生粗骨料可以 利廢，在混凝土中加入外加劑可提高混凝土的強度?；炷林兴孟鹉z粉替代砂作為細骨 料，外加劑可選減水劑、硅灰等常規(guī)外加劑，其中硅灰可替代部分水泥作為膠凝材料。
[0008] 所述聚丙稀纖維有效長度為5_50mm，直徑^ 0. 05mm。盡管在混凝土中加入不同長 度和直徑的聚丙烯纖維均可提高混凝土的延性和抗拉強度及韌性，但試驗證明當聚丙烯纖 維長度為5-50mm、直徑多0. 05mm時與水泥衆(zhòng)連接效果最好，強度最高。當聚丙稀纖維長度 較短時與水泥漿錨固力不足，提高的混凝土抗拉強度不明顯，聚丙烯纖維直徑較小時纖維 與水泥漿接觸面積越大，但是直徑越小其纖維抗拉強度越低，并且混凝土攪拌時容易攪斷， 因此試驗得出不宜采用小直徑纖維。而當長度較長時加入到混凝土中攪拌后不容易使纖維 伸展，因此試驗得出當采用5-50mm的聚丙烯纖維時，混凝土各方面的性能效果最好。當混 凝土中加入少量聚丙烯纖維時對增強混凝土抗拉強度效果不明顯，而加入聚丙烯纖維的量 較大時混凝土坍落度較低、流動性較差，因此本發(fā)明通過大量的試驗確定每立方米混凝土 采用的聚丙烯纖維量為l-l〇kg，即上述聚丙烯纖維的1-10份配比時，制備得到的混凝土各 方面性能效果最優(yōu)。
[0009] 所述橡膠粉的粒徑為0. 25-3mm，當粒徑較大時與水泥漿接觸面積小，導致抗拉強 度下降明顯；當粒徑較小時，橡膠粉與水泥漿接觸面積較大，因此增大了混凝土中水泥和水 用量，不僅增加了制作成本而且產(chǎn)生的水泥水化熱較大，導致混凝土開裂。因此本發(fā)明經(jīng)過 大量的理論分析和試驗驗證才最終確定得出當橡膠粉的粒徑為0. 25-3mm時，配制得到的 混凝土抗拉強度等性能最優(yōu)。
[0010] 進一步的，所述廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土的制備方法，包括如下步驟：首先 將1-10份聚丙烯纖維、5-20份橡膠粉和300-500份砂置于攪拌機中干拌30s，使得聚丙烯 纖維、橡膠粉和砂充分混勻；然后再將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份外加劑置于攪拌機中攪拌4-5min，充分攪勻；最后即得到所述 的廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土。
[0011] 采用這種復式攪拌法，首先將纖維、橡膠粉和砂一起進行攪拌，可將纖維與橡膠粉 均勻分散于砂中，其次再加入其他拌合料可將混凝土攪拌均勻，并減小混凝土攪拌時間，配 制出的混凝土強度離散型較低，最大程度的提高所配制混凝土的質量。
[0012] 本發(fā)明所用聚丙烯纖維造價低，應用到混凝土中可極大提高混凝土的抗拉強度和 延性，并具有顯著的環(huán)境效益和社會效益。所用廢棄橡膠粉加入到混凝土中可提高混凝土 的彈性和耐磨性，增強其變形能力，動荷載施加在混凝土上可起到緩沖作用，避免混凝土路 面因為動荷載而發(fā)生脆性破壞。同配合比下，廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土與普通混凝 土的抗壓強度基本一致，但抗拉強度可提高50-70%，延性提高100-240%，并且在疲勞荷載 下恢復變形能力較強。
[0013] 本發(fā)明所使用的聚丙烯纖維與混凝土中的其他材料共同作用，增加了混凝土與鋼 筋的握裹力，使鋼筋與混凝土連接的更好，提高了混凝土的綜合性能。
[0014] 本發(fā)明所創(chuàng)造的混凝土具有較高的抗拉強度、延性和彈性，應用到道路等工程中 不僅可降低工程造價(減少混凝土使用量)，延長道路壽命周期，還兼具利廢、環(huán)保等性能， 是我國實現(xiàn)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會的實踐之一。
[0015] 下表為本發(fā)明力學性能試驗結果：
注：表中聚丙烯纖維的摻量為纖維占混凝土總重的質量分數(shù)；橡膠粉摻量為占用砂量 的質量分數(shù)。經(jīng)試驗測試得到聚丙烯纖維橡膠再生混凝土的極限拉應變?yōu)?. 0002-0. 0003， 極限壓應變?yōu)?. 006-0. 0012。
[0016] 從上表中可以看出，當混凝土中只加入聚丙烯纖維時混凝土抗拉強度大幅度上 升，并且隨著聚丙烯纖維的摻量的增加其抗拉強度增加的更加明顯，而抗拉強度也隨之增 加，但是其增長的幅度較小。摻入聚丙烯纖維后抗拉強度增強的原因是由于聚丙烯纖維的 抗拉強度遠高于混凝土的抗拉強度，因此加入混凝土中后其抗拉強度明顯增強；抗壓強度 增強的原因是由于纖維均勻分布于混凝土中可對混凝土產(chǎn)生環(huán)箍作用，相當于混凝土受壓 過程中受到其他方向的約束，導致混凝土抗壓強度也增強。
[0017] 而當混凝土中加入橡膠粉后，混凝土的抗壓強度和抗拉強度均呈現(xiàn)不同程度下 降，但下降幅度較小，下降幅度均為1-7%。因此可知在聚丙烯纖維混凝土中加入橡膠粉后混 凝土強度下降并不明顯，并且還可增加其彈性，使其彈性和延性均增加100-200%。
[0018] 本發(fā)明所述廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土的可應用于道路和市政工程中，也可 應用于建筑結構中。在道路工程中，由于道路在正常使用時所受荷載為動荷載，路面破壞時 大多由于沖擊荷載和抗疲勞性較差而產(chǎn)生沖擊破壞和抗彎性能較差而產(chǎn)生彎剪破壞，因此 可將廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土應用于道路工程中增加路面的延性及韌性，增強其抗 彎剪性能，提高混凝土路面的耐久性，降低工程全壽命周期成本，并具有顯著的環(huán)保意義。
[0019] 本發(fā)明采用的原材料聚丙烯纖維、橡膠粉和再生粗骨料大多數(shù)為丙綸衣物等、廢 棄輪胎和廢棄混凝土經(jīng)破碎后篩分而得，將本發(fā)明推廣應用至道路建設中，則可明顯改善 廢舊衣物、輪胎處理和廢棄混凝土堆放問題，并且極大改善道路環(huán)境，延長混凝土路面的耐 久性，降低城市道路中車輛與路面摩擦震動產(chǎn)生的噪聲污染問題和汽車輪胎的使用壽命。 延長混凝土路面的耐久性則減少道路維修費用，減少道路維修而造成的交通擁堵問題，具 有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】 [0020] 實施例1 一種廢舊聚丙烯纖維橡膠再生混凝土，由下