一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土及其制备方法技术

一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，包括混凝土基料、橡胶集料、钢纤维、减水剂和水；其中，混凝土基料包括胶凝材料、石子和砂子，三者的质量比为0.99～1.02:1.3～1.7:2.2～2.6；胶凝材料包括水泥和纳米二氧化硅；橡胶集料的体积掺量为50～60kg/m3；钢纤维的体积掺量为70～90kg/m3；水的质量与胶凝材料的质量比为0.40～0.45:1；减水剂的质量与胶凝材料的质量比为0.8～1.0:100。本发明专利技术实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土较相同水胶比的传统橡胶集料混凝土抗压强度提高20～30％、劈裂抗拉强度提高70％～80％，坍落度在70mm以上，流动性、保水性能良好，节约水泥熟料，制备过程简单、环保，易于施工。

A high split tensile strength rubber aggregate concrete and its preparation method

A high splitting tensile strength rubber aggregate concrete, including concrete base material, rubber aggregate, steel fiber, water reducing agent and water, in which the concrete base material includes cementitious material, stone and sand, the mass ratio of the three is 0.99 ~ 1.02:1.3 to 2.6, the cementitious material includes cement and nano silica; rubber aggregate. The volume of the bulk is 50 ~ 60kg/m3, the volume of the steel fiber is 70 ~ 90kg/m3, the quality of water and the mass ratio of the cementitious material are 0.40 ~ 0.45:1, and the quality of the water reducing agent and the cementitious material is 0.8 ~ 1.0:100. The compression strength of the traditional rubber aggregate concrete with high splitting and tensile strength of the invention is increased by 20 to 30%, the splitting tensile strength is increased by 70% to 80%, the slump is above 70mm, the fluidity, the water retention property is good, the cement mature material is saved, the preparation process is simple and the environment is environmental. It is easy to construct.

【技术实现步骤摘要】
一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土及其制备方法。
技术介绍
据统计，全球废旧轮胎积存量已达60亿条，截至2015年末，我国废旧轮胎产量已超过3.3亿条，总重达1200万吨，已然超过美国成为世界第一废旧轮胎生产大国，并且中国每年产生的废旧轮胎在以8％～10％的速度急剧增加，到2020年，中国废旧轮胎产量将达2000万吨，已成为我们面前被忽视的一种新污染。目前我国回收利用的各种废旧橡胶数量很少，回收利用率仅为5％，比国外先进水平低3～4个百分点。随着全球汽车工业和交通运输业的发展，汽车轮胎使用量迅速增加，同时造成废旧轮胎日益增多。大量的废旧轮胎造成了比塑料污染更难处理的“黑色污染”，同时浪费了宝贵的橡胶资源，因此废旧橡胶制品的回收利用逐渐成为国际社会普遍关注的问题。将废弃的橡胶轮胎经机械破碎、研磨、除尘、清洗后制成橡胶粉末，掺入水泥混凝土中形成橡胶混凝土是实现资源回收利用的一种有效新途径，对环境保护大有裨益。加入橡胶集料后，混凝土的变形性能、减震降噪、抗冲击性能以及疲劳性能等方面都有大幅提升，但亟待解决的问题即为橡胶混凝土抗拉和抗压强度低。针对此问题很多学者做了关于改性橡胶集料混凝土的研究，包括在橡胶混凝土中加入铜渣，石灰石粉，高岭土和偶联剂等等，但是仍存在一些亟待解决的问题。例如，改性方法单一，抗拉与抗压强度不能同时得到相应提高；改性后混凝土工作性能较差，不适用于结构构件；追求强度的提升，未使用粗骨料，工程的普适性不高，例如，CN104891886A公开的专利技术专利申请“橡胶钢纤维混凝土”在配置过程中选用细砂，未使用粗骨料。
技术实现思路
为了至少解决以上提到的现有技术存在的技术问题之一，本专利技术实施例公开了一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，该混凝土包括混凝土基料、橡胶集料、钢纤维、减水剂和水，其中：混凝土基料包括胶凝材料、石子和砂子，胶凝材料、石子和砂子的质量比为0.99～1.02:1.3～1.7:2.2～2.6；胶凝材料包括水泥和纳米二氧化硅；橡胶集料的体积掺量为50～60kg/m3；钢纤维的体积掺量为70～90kg/m3；水的质量与胶凝材料的质量比为0.4～0.45:1；减水剂的质量与胶凝材料的质量比为0.8～1.0:100。本专利技术一些可选实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土中，胶凝材料中，水泥的质量含量为98～99％，纳米二氧化硅的质量含量为1～2％。本专利技术一些可选实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土中，钢纤维的体积掺量为75～85kg/m3。本专利技术一些可选实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土中，橡胶集料由轮胎经机械破碎、研磨、除尘、清洗后得到，该橡胶集料的颗粒直径为1～2mm。本专利技术一些可选实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土中，钢纤维为弯钩形，其直径为0.3～0.8mm、长度为30～40mm，抗拉强度大于1100N/mm2。本专利技术一些可选实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，其特征在于，所述纳米二氧化硅为亲水性纳米二氧化硅。本专利技术一些可选实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土中，亲水性纳米二氧化硅的平均粒径在20～40nm之间，其比表面积在175～245m2/g之间。本专利技术一些可选实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，所述减水剂为粉末状萘系高效减水剂，减水率在18～28％之间。本专利技术一些实施例还公开了一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：a)将砂子、石子倒入搅拌锅，预搅拌，将钢纤维缓慢连续均匀加入，搅拌至钢纤维均匀分散开；b)加入橡胶集料，拌合至均匀；c)将纳米二氧化硅加入水泥中，搅拌均匀，然后加入搅拌锅中，搅拌；d)减水剂充分溶解在水中，之后分次加入到搅拌锅中，搅拌，直至拌合物混合均匀。本专利技术一些实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土的制备方法，包括以下步骤：a)预先润湿搅拌机筒体，将砂子、石子倒入搅拌锅，预搅拌60秒，将钢纤维缓慢连续均匀加入，搅拌至钢纤维均匀分散开；b)匀速加入橡胶集料，拌合至均匀；c)将纳米二氧化硅加入水泥中，搅拌均匀，然后加入搅拌锅中，搅拌60秒；d)减水剂充分溶解在水中，之后分2～3次加入到搅拌锅中，搅拌3～5分钟，直至拌合物混合均匀。本专利技术实施例公开的制备方法制备得到的高劈裂抗拉强度橡胶混凝土，利用废弃轮胎作为橡胶集料，实现资源回收利用，显著地提高传统橡胶集料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，提高其韧性，并延缓裂缝的开展，较相同水胶比的传统橡胶集料混凝土抗压强度提高20～30％、劈裂抗拉强度提高70％～80％，坍落度在70mm以上，流动性、保水性能良好，节约水泥熟料，制备过程简单、环保，易于施工，本专利技术将满足工程实际对混凝土高性能的需求，扩展了橡胶集料混凝土的应用范围，使其应用于结构受力层，打破了橡胶集料混凝土由于抗压强度和劈裂抗拉强度低只能应用于路面铺装材料的局限性。具体实施方式在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本专利技术公开实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术公开的内容。除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。作为本专利技术中的其它未特别注明的原材料、试剂、试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常使用的原材料和试剂，以及通常采用的实验方法和技术手段。为了更好的说明本
技术实现思路
，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备、原料组成、分子结构等未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。本专利技术实施例述及的数值范围，通常是指包括数值范围端值以及端值之内所有的数值。大于通常是指包括本数值和本数值以上的数值。本专利技术实施例公开的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，包括混凝土基料、橡胶集料、钢纤维、减水剂和水，其中混凝土基料包括胶凝材料、石子和砂子，胶凝材料、石子和砂子的质量比为0.99～1.02:1.3～1.7:2.2～2.6；胶凝材料包括水泥和纳米二氧化硅；橡胶集料的体积掺量为50～60kg/m3；钢纤维的体积掺量为70～90kg/m3；水的质量与所述胶凝材料的质量比为0.4～0.45:1，本领域技术人员通常将此比例通称为水胶比，可以表述为0.4～0.45；减水剂的质量与所述胶凝材料的质量比为0.8～1.0:100。本专利技术公开实施例述及的钢纤维体积掺量，是指钢纤维的质量与混凝土基料体积之比；橡胶集料的体积掺量是指橡胶集料的质量与混凝土基料体积之比。橡胶是憎水材料，本领域技术人员通常还称之为橡胶集料。橡胶集料混凝土中会存在微小空隙，橡胶集料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度降低明显，钢纤维的加入能显著地提高混凝土的劈裂抗拉强度，提高其韧性，并延缓裂缝的开展。本专利技术实施例公开述及的橡胶集料，通常由废旧的汽车轮胎等橡胶原料得到，例如废旧轮胎经机械破碎、研磨、除尘、清洗后得到颗粒状橡胶集料，作为较为优选技术方案，该橡胶集料的颗粒直径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，其特征在于，该混凝土包括：混凝土基料、橡胶集料、钢纤维、减水剂和水，其中：所述混凝土基料包括胶凝材料、石子和砂子，所述胶凝材料、石子和砂子的质量比为0.99～1.02:1.3～1.7:2.2～2.6；所述胶凝材料包括水泥和纳米二氧化硅；所述橡胶集料的体积掺量为50～60kg/m3；所述钢纤维的体积掺量为70～90kg/m3；所述水的质量与所述胶凝材料的质量比为0.4～0.45:1；所述减水剂的质量与所述胶凝材料的质量比为0.8～1.0:100。

【技术特征摘要】
1.一种高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，其特征在于，该混凝土包括：混凝土基料、橡胶集料、钢纤维、减水剂和水，其中：所述混凝土基料包括胶凝材料、石子和砂子，所述胶凝材料、石子和砂子的质量比为0.99～1.02:1.3～1.7:2.2～2.6；所述胶凝材料包括水泥和纳米二氧化硅；所述橡胶集料的体积掺量为50～60kg/m3；所述钢纤维的体积掺量为70～90kg/m3；所述水的质量与所述胶凝材料的质量比为0.4～0.45:1；所述减水剂的质量与所述胶凝材料的质量比为0.8～1.0:100。2.根据权利要求1所述的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，其特征在于，所述胶凝材料中，所述水泥的质量含量为98～99％，所述纳米二氧化硅的质量含量为1～2％。3.根据权利要求1所述的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，其特征在于，所述钢纤维的体积掺量为75～85kg/m3。4.根据权利要求1所述的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，其特征在于，所述的橡胶集料由轮胎经机械破碎、研磨、除尘、清洗后得到，所述橡胶集料的颗粒直径为1～2mm。5.根据权利要求1所述的高劈裂抗拉强度橡胶集料混凝土，其特征在于，所述的钢纤维为弯钩形，其直径为0.3～0.8mm、长度为30～40mm，所述钢纤维的劈裂抗拉强度大于1100N/mm2。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王一泓，高丹盈，张普，陈嘉伟，田明新，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41