一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法技术

本发明专利技术公开了一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法。本方法先将玄武岩纤维和橡胶颗粒进行预处理；然后，将玄武岩纤维与配比好的水泥和砂子混合物均匀搅拌，并将橡胶颗粒与粘结剂进行搅拌；同时将玄武岩纤维、水泥、砂子混合物及处理好的橡胶颗粒混合后依次加入水、减水剂进行搅拌后放入标准圆柱体模具中，在实验室条件下养护至28天完成制备过程；最终将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行物理力学特性试验。本试验方法可有效提高玄武岩纤维、橡胶颗粒及混凝土结合的整体性与稳定性。同时研究不同玄武岩纤维掺量下的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的抗压强度和可压缩性，为巷道围岩大变形的支护问题的解决提供有力依据。

A Test Method for Preparing Basalt Fiber Rubber Particle Concrete

【技术实现步骤摘要】
一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法
本专利技术涉及一种隧道工程、矿山工程中的一种支护材料的制备方法，具体是一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法。
技术介绍
我国地下工程建设的深度不断增加，巷道开挖以后其受力由三维状态转为二维状态，如果不能采取有效的支护措施，则无法保证巷道稳定性。深部高应力条件下，由于自重应力和构造应力的共同作用，巷道围岩承受巨大荷载，远远超出了围岩的自身承载能力，从而导致围岩发生急剧大变形，甚至伴有冲击地压等灾害发生。针对这一现象，国内外学者提出了一系列针对性支护方案，但仍存在两个关键问题尚未解决。一是由于深部地下工程中存在很高的地应力，采用高强支护方案虽然在很短一段时间内能保证巷道稳定，但随着地应力进一步的释放，巷道持续变形，高强支护措施则会失效；二是采用柔性支护方案，随着巷道围岩的变形，柔性支护结构亦会协同变形，但柔性支护结构的支护强度较低，无法保证支护结构在发生一定变形的条件下仍具有较高的支护强度。因此，这就要求支护材料和支护结构在保证一定支护强度的前提下，可以随围岩发生形变，并且自身整体性较好，能够在最大程度上保证围岩稳定。在巷道支护材料和支护结构方面，近年来，橡胶颗粒混凝土具有施工方便、让压效果好、支护强度较高等优点被广泛研究并推广使用。然而在橡胶颗粒混凝土工作过程中，存在一系列的问题，如：橡胶颗粒混凝土的整体性较差，橡胶颗粒与混凝土骨料之间的粘结程度低等。为此，在橡胶颗粒混凝土中添加玄武岩纤维形成的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土逐渐引起广泛关注。在玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的推广过程中，如何对玄武岩纤维和橡胶颗粒进行加工、处理的技术瓶颈有待突破。对于工程应用来讲，如何对玄武岩纤维和橡胶颗粒进行处理，采用适当的制备方法制备成玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土材料，在保证混凝土整体性的同时，具备预期的抗压强度和变形量，需要在试验过程中探索出来一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的方法。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提出一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法，将玄武岩纤维和橡胶颗粒进行预处理，经过多次试验确定处理玄武岩纤维和橡胶颗粒的流程、试剂以及条件，用玄武岩纤维作为添加材料来增强各材料之间的粘结效果，用橡胶颗粒取代普通混凝土中的石子来增加混凝土的可压缩性能，最终使得玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的整体性与稳定性全面提升。同时研究不同玄武岩纤维掺量下的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的单轴、三轴抗压强度和变形量，为巷道围岩大变形的支护问题的解决提供有力依据。本专利技术采用如下技术方案：一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法，将玄武岩纤维及橡胶颗粒进行预处理，再采用如下试验方法制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土：（1）将水泥、砂子与60%用量的水在搅拌机内进行搅拌均匀；（2）将预处理后的玄武岩纤维水溶液与步骤（1）中水泥、砂子混合物进行搅拌；（3）将预处理后的橡胶颗粒中加入粘结剂进行搅拌；（4）将步骤（3）搅拌好的橡胶颗粒放入搅拌机内使玄武岩纤维、橡胶颗粒、水泥、砂子四种成分充分搅拌均匀；（5）在搅拌机中加10%用量的水搅拌一段时间，再加减水剂搅拌一段时间；（6）将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土放入标准圆柱体模具中,并对模具中的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行处理；（7）养护48h对模具中的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行拆模；（8）养护至28d，玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土试件制备完成，将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行物理力学特性试验。进一步地，所述将玄武岩纤维进行预处理改变橡胶颗粒界面的性质，同时提高玄武岩纤维的物理力学性质，玄武岩纤维预处理包括如下工艺流程：A、选用长度为20-30mm、直径为10-20μm的玄武岩纤维，抗拉强度为4.0-5.0GPa，弹性模量为90-110GPa；B、将玄武岩纤维在温度为25℃、浓度为75%的乙醇溶液中浸泡10min；C、将玄武岩纤维取出后晾干，采用低温等离子辉光放电仪在等离子功率为250W条件下处理0.5h；D、再将玄武岩纤维在温度为40℃、浓度为98%的硫酸溶液中常温浸泡3h，期间每隔0.5h搅拌1次；E、之后将玄武岩纤维放入清水中浸泡清洗0.5h，清洗过程中不断搅拌；F、将玄武岩纤维取出后，加入30%用量的水，采用超声波分散仪对该溶液进行分散处理0.5h，形成玄武岩纤维水溶液。所述将橡胶颗粒进行预处理改变橡胶颗粒界面的性质，同时提高橡胶颗粒的物理力学性质，橡胶颗粒预处理包括如下工艺流程：A、选用粒径为6-8mm的橡胶颗粒，表观密度为1000-1200kg/m3，橡胶颗粒的掺入质量占玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土总质量的10%；B、将橡胶颗粒在温度为40℃、浓度为98%的硫酸溶液中浸泡3h，期间每隔0.5h搅拌1次；C、之后将橡胶颗粒放入清水中浸泡清洗0.5h，清洗过程中不断搅拌；D、取出橡胶颗粒后晾干，将其放入电热鼓风干燥箱中，在100℃条件下加热处理1h。所述步骤（1）中砂子选用河砂，细度模数2.4，最大粒径5mm，连续级配；水泥选用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5；其中，水泥和砂子的配比为1：2，水灰比为0.3。所述步骤（1）中在水泥、砂子、水在搅拌机内搅拌3min开始实施步骤（2），实施步骤（2）过程中搅拌机继续工作，并将预处理后的玄武岩纤维水溶液连续均匀地加入搅拌机中。所述步骤（3）中粘结剂为聚丙烯酸酯乳液，粘结剂的用量为橡胶颗粒用量的12.5%。所述步骤（5）中减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水剂的用量为步骤（1）中水泥用量的1%。所述步骤（6）中标准圆柱体模具内壁均匀涂抹1mL机械润滑油，将搅拌好的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土装满模具，把模具放在振动台上进行震动20-30s后，将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土上表面处理平整，并将上表面的气泡挤出。所述步骤（8）中物理力学特性试验包括单轴及三轴压缩试验。采用如上技术方案取得的有益技术效果为：一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法将玄武岩纤维和橡胶颗粒进行预处理，经过多次试验确定处理玄武岩纤维和橡胶颗粒的流程、试剂以及条件，用玄武岩纤维作为添加材料来增强各材料之间的粘结效果，用橡胶颗粒取代普通混凝土中的石子来增加混凝土的可压缩性能，最终使得玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的整体性与稳定性全面提升。同时研究不同玄武岩纤维掺量下的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的单轴、三轴抗压强度和变形量，为深部巷道围岩大变形的支护问题的解决提供有力依据，为研发隧道工程、矿山工程等地下工程的新型支护材料提供一种试验方法。附图说明图1为制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法流程示意图。具体实施方式结合附图1对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：制备橡胶颗粒混凝土先将玄武岩纤维和橡胶颗粒进行预处理，改变玄武岩纤维和橡胶颗粒界面的性质，进而增强上述两种材料与混凝土骨料的粘结性能，同时提高玄武岩纤维和橡胶颗粒的物理力学性质，玄武岩纤维预处理包括如下工艺流程：A、选用长度为20-30mm、直径为10-20μm的玄武岩纤维，抗拉强度为4.0-5.0GPa，弹性模量为90-110GPa；B、将玄武岩纤维在温度为25℃、浓度为75%的乙醇溶液中浸泡10min；C、将玄武岩纤维取出后晾干，采用低温等离子辉光放电仪在等离子功率为250W条件下处理0.5h；D、再将玄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法，其特征在于，将玄武岩纤维及橡胶颗粒进行预处理，再采用如下试验方法制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土：（1）将水泥、砂子与60%用量的水在搅拌机内进行搅拌均匀；（2）将预处理后的玄武岩纤维水溶液与步骤（1）中水泥、砂子混合物进行搅拌；（3）将预处理后的橡胶颗粒中加入粘结剂进行搅拌；（4）将步骤（3）搅拌好的橡胶颗粒放入搅拌机内使玄武岩纤维、橡胶颗粒、水泥、砂子四种成分充分搅拌均匀；（5）在搅拌机中加10%用量的水搅拌一段时间，再加减水剂搅拌一段时间；（6）将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土放入标准圆柱体模具中，并对模具中的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行处理；（7）养护48h对模具中的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行拆模；（8）养护至28d，玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土试件制备完成，将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行物理力学特性试验。

【技术特征摘要】
1.一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法，其特征在于，将玄武岩纤维及橡胶颗粒进行预处理，再采用如下试验方法制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土：（1）将水泥、砂子与60%用量的水在搅拌机内进行搅拌均匀；（2）将预处理后的玄武岩纤维水溶液与步骤（1）中水泥、砂子混合物进行搅拌；（3）将预处理后的橡胶颗粒中加入粘结剂进行搅拌；（4）将步骤（3）搅拌好的橡胶颗粒放入搅拌机内使玄武岩纤维、橡胶颗粒、水泥、砂子四种成分充分搅拌均匀；（5）在搅拌机中加10%用量的水搅拌一段时间，再加减水剂搅拌一段时间；（6）将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土放入标准圆柱体模具中，并对模具中的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行处理；（7）养护48h对模具中的玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行拆模；（8）养护至28d，玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土试件制备完成，将玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土进行物理力学特性试验。2.根据权利要求1所述的一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法，其特征在于，所述将玄武岩纤维进行预处理改变玄武岩纤维界面的性质，增强玄武岩纤维与混凝土骨料之间的粘结性能，同时提高玄武岩纤维的物理力学性质，玄武岩纤维预处理包括如下工艺流程：A、选用长度为20-30mm、直径为10-20μm的玄武岩纤维，抗拉强度为4.0-5.0GPa，弹性模量为90-110GPa；B、将玄武岩纤维在温度为25℃、浓度为75%的乙醇溶液中浸泡10min；C、将玄武岩纤维取出后晾干，采用低温等离子辉光放电仪在等离子功率为250W条件下处理0.5h；D、再将玄武岩纤维在温度为40℃、浓度为98%的硫酸溶液中常温浸泡3h，期间每隔0.5h搅拌1次；E、之后将玄武岩纤维放入清水中浸泡清洗0.5h，清洗过程中不断搅拌；F、将玄武岩纤维取出后，加入30%用量的水，采用超声波分散仪对该溶液进行分散处理0.5h，形成玄武岩纤维水溶液。3.根据权利要求1所述的一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法，其特征在于，所述将橡胶颗粒进行预处理改变橡胶颗粒界面的性质，增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟杰，朱庆凯，李建平，刘光磊，
申请(专利权)人：北京中岩大地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11