专利名称：聚合物改性pet混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土结构材料技术，尤其是一种聚合物改性PET混凝土及其制备方法。
背景技术：
目前，PET(英文 Polyethylene terephthalate 的缩写，简称 PET 或 PETP。中文意思是聚对苯二甲酸类塑料，主要包括聚对苯二甲酸乙二酯PET和聚对苯二甲酸丁二酯PBT0聚对苯二甲酸乙二醇酯又俗称涤纶树脂，俗称涤纶树脂)通常被用于生产塑料饮料瓶、食品包装袋等日常消费类产品。PET塑料饮料瓶具有质量轻、易生产和便于储藏的优点，已经取代玻璃饮料瓶用于碳酸饮料的运输与储存。2007年有研究报告表明全世界每年消耗的PET饮料瓶重量大约为一千万吨，且每年的增长率约为15% (ECO PET，2007)，截止到目前，每年大约消耗约两千万吨PET原料。但另一方面，回收再利用的PET数量却非常有限。 通常情况下，人们在使用PET饮料瓶过后会将其随意丢弃，使其变为废旧PET，这带来一个很大的问题是我们不得不建造更多的设施去存放和处理废旧PET。对于热塑性材料而言，再生是一种非常可行的废物处理方法。将废旧PET分类回收再生产新材料，将有效降低废旧PET的数量，而每年成指数倍增长的废旧塑料数量也推动了人们探索对塑料产品再利用的新途径。回收再利用PET材料对塑料工业的发展做出了重大贡献。有报告称PET是城市固体垃圾中最丰富的一类，因为PET材料无法被生物降解，所以废旧PET处理的好坏对生态环境有重大影响。当回收再利用废旧PET不可行时，焚烧PET作为能量来源成为最主要的处理方法，废物燃烧所带来的空气污染和酸雨是对人类生存的一个巨大挑战，绿色和平组织一直积极致力于解决这个问题。废物的减少与再利用促进了经济的发展，大量废旧的原材料回收并用于其他方面，减少了浪费节约了资源。将PET应用于混凝土为塑料处理提供了一条崭新的道路，同时还能减少因为采集矿质原料(如烧制水泥等)所带来的环境破坏问题。在混凝土结构中，例如道路维护，混凝土路面由于荷载、环境、设计、施工等因素影响，会出现路面局部破损。如果这些小范围的局部病害得不到有效及时的修补，将导致破损范围进一步扩大，病害进一步加剧，最终导致更为严重的破坏。在修补时，材料的强度增长快慢制约着开放交通的时间。早强、耐久的快速修补材料可以缩短道路封闭时间，大大减少对交通的影响。将早期强度、抗冲击强度与抗折强度高的混凝土应用于各种混凝土结构中，具有良好的社会意义和经济意义。俄克拉荷马大学尼基(Niji Khoury)等人在《回收塑料瓶制备应用于地质工程的合成土研究》(《Soil Fused with Recycled Plastic Bottles for VariousGeo-Engineering Application》)提到将PET和土或者砂子在275°C的条件下加热融化,形成均质的塑料土材料，所采用的PET用量为PET :砂=1:1。在利用热熔PET制备混凝土方面，尼基等人没有开展研究，也没用涉及用于各种混凝土结构的PET混凝土。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种聚合物改性PET混凝土及其制备方法，该混凝土利用PET制备，具有较高的抗压强度、抗折强度以及早期强度，适用于各种早强、高抗冲击与高抗折强度的混凝土结构。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种聚合物改性PET混凝土，包括粘结剂、集料和掺加料，按重量比，粘结剂+掺加料集料=1 T3 ;所述粘结剂为PET，采用回收的废旧塑料瓶或新生产PET材料，掺加料为粉煤灰，按重量比，PET :粉煤灰=1 :0. 5 4，集料为石料和砂，按集料重量百分比砂占20% 100%。所述石料的粒径小于等于31. 5mm。一种聚合物改性PET混凝土的制备方法，步骤如下I)按重量比准备PET、粉煤灰和集料；2)将粉煤灰和PET混合搅拌2mirT5min ；3)然后加入集料继续搅拌3min"5min ；4)在270 290°C加热2h 3h，使混合料成为流动状态即可使用，使用时再次搅拌 Imin。本发明所使用的PET在混凝土中作为粘结剂，所用的砂和碎石作为混凝土的集料，粉煤灰作为掺加料起到部分替代PET和增加混凝土和易性的作用。通过优化PET的用量以及集料的级配，有效的提高了 PET混凝土的抗压强度、抗折强度以及早期强度，并将此PET混凝土应用于各种早强、高抗冲击与高抗折强度的混凝土结构中。本发明按照前述技术方案研制了三种PET混凝土。第一种为使用PET作为粘结剂，最大粒径13. 2mm的玄武岩和砂作为集料，掺加料为粉煤灰，按照PET:粉煤灰=1: 1，拌合制成第一种PET混凝土 ；第二种为使用PET作为粘结剂，最大粒径9. 5_的石灰岩和砂作为粗集料，掺加料为粉煤灰，按照PET :粉煤灰=1:0. 5，拌合制成第二种PET混凝土 ；第三种为使用PET作为粘结剂，最大粒径9. 5mm的石灰岩和砂作为粗集料，掺加料为粉煤灰，按照PET :粉煤灰=1: 1，拌合制成第三种PET混凝土。通过试验表明，在PET+粉煤灰集料=1:3的条件下，第一种PET混凝土的抗压强度为34. 04MPa,抗折强度为12. 23MPa，其中抗折强度高于特级路面要求2倍；第二种PET混凝土的抗压强度为27. 8MPa，抗折强度为9. 56MPa，其中抗折强度高于特级路面要求的I. 59倍；第三种PET混凝土的抗压强度为36MPa，抗折强度为9. 09MPa，其中抗折强度高于高速公路路面要求的I. 5倍。本发明的有益效果是I.提出了一种回收再利用废旧PET的新方法，可以有效的减小废旧PET对生态环境的破坏。2. PET混凝土所用原材料易获得且价格低，生产制造工艺简单。3.经过设计的PET混凝土配合比，因其可在3小时左右达到强度，可以有效的用于公路、桥梁、建筑等各种混凝土结构。4. PET混凝土有着较好的抗折性能，可以被用于要求早强、抗折强度高和抗冲击强度高的混凝土结构。
图I是PET混凝土抗压试件图片；图2是PET混凝土抗折试件图片；
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。实施例材料配方所用PET为废旧塑料瓶，使用前，去掉标签以及瓶盖，得到较为纯净的PET材料，将瓶子裁剪成小PET碎片后，使用清水适当清洗并烘干后使用。所用粗集料为最大粒径为9. 5mm的石灰岩或者最大粒径为13. 2mm玄武岩碎石,碎石水洗并晾干后使用。所用细集料为普通河砂，最大粒径4. 75mm的中砂。所用掺加料为粉煤灰。所用集料的级配范围按照富勒级配进行设计，分别按照最大粒径13. 2_和最大粒径9. 5mm级配设计,详见表I表2所示。表I最大粒径13. 2mm的级配范围要求
权利要求
1.一种聚合物改性PET混凝土，其特征是，包括粘结剂、集料和掺加料，按重量比，粘结剂+掺加料集料=1:Γ3。
2.如权利要求I所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述粘结剂为ΡΕΤ，采用回收的废旧塑料瓶或新生产PET材料。
3.如权利要求2所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述掺加料为粉煤灰，按重量比，PET :粉煤灰=1:0. 5 4，
4.如权利要求I所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述集料为石料和砂，按集料重量百分比砂占35% 100%。
5.如权利要求4所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述石料的粒径小于等于31. 5mm ο
6.—种如权利要求I中所述聚合物改性PET混凝土的制备方法，其步骤如下 1)按重量比准备PET、粉煤灰和集料； 2)将粉煤灰和PET混合搅拌2mirT5min； 3)然后加入集料继续搅拌3mirT5min； 4)在270 290°C加热2h 3h，使混合料成为流动状态即可使用，使用时再次搅拌Imin 2min。
全文摘要
本发明公开了一种聚合物改性PET混凝土，包括粘结剂、集料和掺加料，按重量比，粘结剂+掺加料:集料=1:1~3；所述粘结剂为PET，掺加料为粉煤灰，按重量比，PET粉煤灰=1:0.5~4，集料为石料和砂，按集料重量百分比砂占20%~100%。本发明同时还公开了该混凝土的制备方法。该混凝土可以利用废旧PET塑料瓶制备，减少了环境污染。PET混凝土具有较高的抗压强度、抗折强度以及早期强度，适用于各种早强、高抗冲击与高抗折强度的混凝土结构。
文档编号C04B26/18GK102976663SQ20121049963
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者姚占勇, 张晓萌, 葛智, 韩杰, 崔衡, 姚凯, 张恺, 邹鑫, 潘相宏 申请人:山东大学