一种掺入橡胶粉的混凝土人工鱼礁材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种掺入橡胶粉的混凝土人工鱼礁材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，人们大都是选用混凝土来作为人工鱼礁材料投放到海里。但是，传统的都是 普通的混凝土，即由水泥、水、砂子、石头等搅拌而成。这种人工鱼礁投放到海里的耐久性并 不是很高，容易受到氯离子的侵蚀而导致寿命较短，进而造成一定的经济损失。随着人们生 活水平日益提高，车辆数量也相应增多，因此废弃轮胎产量急剧增加，但有效回收量却极其 有限，废旧轮胎带来的环境污染问题越来越严重，称之为"黑色污染"。
【发明内容】
[0003] 针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种不仅可以有效回收废旧 轮胎，改善生态环境，而且抗压强度有所提高，抗氯离子渗透性更好的人工鱼礁材料。
[0004] 本发明提供的一种掺入橡胶粉的混凝土人工鱼礁材料的制备方法包括如下步 骤： (1) 将橡胶粉经过饱和氢氧化钠浸泡48小时，并清洗干净干燥待用； (2) 基准混凝土按如下的质量比混合，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后 加入处理过的橡胶粉，加入的橡胶粉按上述砂的3. 5~10%等体积替代砂，相应地改变橡胶 粉和砂的比例制备混凝土人工鱼礁材料，同时加入外加剂，外加剂的掺量为所述基准混凝 土总重量的0. 54wt% ; (3) 混凝土搅拌机拌和，浇筑24小时后拆模，养护28天后即可投放到海里。
[0005] 步骤（1)中，所述橡胶粉粒径为60目。
[0006] 步骤（2)中，所述砂为河砂，最大粒径4mm;碎石粒径10mm~31. 5mm;外加剂为聚羧 酸系高性能减水剂。外加剂属于聚羧酸系高性能减水剂QL-PC5。
[0007] 步骤（2 )中，所述水泥使用P. 042. 5R普通娃酸盐水泥。
[0008] QL-PC5聚羧酸系高性能减水剂选用广东省江门强力建材科技有限公司产品。
[0009] 试件养护28d后，橡胶粉混凝土抗压强度为50Mpa以上，基准混凝土的平均渗 水高度为44mm，相对渗透系数为1. 1827X1CT12m/s;橡胶粉混凝土的平均渗水高度为 18~25mm，相对渗透系数为2. 0467~2. 5104X10_13m/s，表明掺入橡胶粉的混凝土的抗渗水 性能比基准混凝土的好。
[0010] 发明使用的橡胶粉粒径为60目，掺量砂的3.5~10%等体积替代砂。经测试如果橡 胶粉粒径过大，其氯离子扩散系数较大，即抗氯离子腐蚀性较差，耐久性不好；橡胶粉粒径 过小，比面积较大，由于橡胶粉的憎水性，掺入混凝土中会形成更多孔隙，使混凝土的抗压 强度大大降低。橡胶粉掺量3. 5~10%为最佳，因为掺入橡胶粉相当于在混凝土中增加了"软 点"，掺入过多会大大降低混凝土的抗压强度；掺入过少则没有充分利用到橡胶粉。
[0011] 本发明将橡胶粉经过饱和NaOH预处理后，可以清洗掉橡胶粉表面的杂质，增加橡 胶粉的表面粗糙度，从而增强其与水泥的咬合结合力，提高混凝土的抗压强度。
[0012] 混凝土材料的腐蚀主要是由于侵蚀性介质的侵入引起的。渗透性决定了侵蚀性介 质进入混凝土内部的速度，是影响混凝土耐久性最重要的因素。由于橡胶粉在混凝土中是 处于游离的状态，并不参与水化反应，所以它可以填充混凝土内部的有害孔隙，提高混凝土 的密实性，从而提高混凝土的抗渗性。另外，混凝土在海水中主要是受到氯离子的腐蚀，混 凝土是多孔结构，氯离子主要通过混凝土中的一些毛细孔侵入进行腐蚀。而橡胶粉具有憎 水性，掺入混凝土中相当于引气剂，很容易形成一些微小的气孔，这些气孔可以隔断混凝土 中的一些毛细孔，使毛细孔变得细小，曲折分散，从而阻碍氯离子的扩散，进而减小氯离子 对混凝土的腐蚀。
[0013] 本发明的有益效果： 综上所述，掺入橡胶粉的人工鱼礁混凝土抗压强度可达50Mpa以上，满足人工鱼礁的 施工要求和抵御海浪的冲击。其氯离子扩散系数比普通混凝土小，所以其抗氯离子腐蚀性 比普通混凝土更好，耐久性更好。而且缓解了废旧轮胎带来的环境污染，有显著的环境效 益、经济效益和社会效益。这种混凝土人工鱼礁及其制备方法特点在于掺入了橡胶粉，其中 橡胶粉是以等体积替代细骨料的方式掺入混凝土。这种人工鱼礁在海水中抗氯离子渗透性 比较强，耐久性寿命更长，并且可以缓解生态环境问题，实现废旧轮胎的循环利用。
【具体实施方式】
[0014] 本发明是将粒径为60目的橡胶粉以砂的3. 5~10%等体积替代砂的方式掺入基准 混凝土，其中橡胶粉经过饱和NaOH预处理。具体如下： (1) 60目橡胶粉经过饱和氢氧化钠浸泡48h，并清洗干净干燥待用； (2) 基准混凝土按如下质量比，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后加入处 理过的橡胶粉，加入的橡胶粉按上述砂的3. 5~10%等体积替代砂，相应地改变橡胶粉和砂 的比例制备混凝土人工鱼礁材料，同时加入外加剂，外加剂的掺量为所述基准混凝土总重 量的 0. 54wt% ; (3) 混凝土搅拌机拌和，浇筑24h后拆模，养护28天后即可投放到海里。
[0015] 表1为含不同掺量的60目的橡胶颗粒混凝土试件养护28天后测得的抗压强度， 以及在盐度为32的海水中浸泡350天后测得的表观氯离子扩散系数，深海区的耐久性寿命 采用Fick第二定律本次混凝土寿命计算以钻芯取样试件的表观氯离子扩散系数为基础， 推测十年后的扩散系数作为定值来计算耐久性寿命，采用下面方法计算混凝土礁体的耐久 性寿命。 式中Dt一一时间为奔后的扩散系数；D0一一表观氯离子扩散系数；t龄期系数，取 0. 33 ;T 耐久性寿命；z-保护层厚度；'混凝土表面氯尚子浓度，测得为1. 94% ; Cc--钢筋腐蚀临界氯尚子浓度，本案取〇. 067% (占混凝土质量)。
[0016] 由下表1可看出，以C40普通混凝土为投放于盐度为32的海洋中作为人工鱼礁 材料，氯离子扩散系数为〇. 77X1(T12m2/s，如果采用混凝土保护厚度为50mm时，其耐久性 寿命为31. 21年；以C40混凝土标准配合为基础，掺入60目的经饱和NaOH溶液浸泡48小 时的橡胶粉，当代替河砂的体积百分比为3. 5~10%时，橡胶粉混凝土的氯离子扩散系数为 0. 40~0. 46X1(T12m2/s，当保护层厚度为50mm时，至少可提高了 10年的耐久性寿命，而且抗 压强度不低于50MPa，完全可满足100米深度的海洋环境中的服役条件。当掺量为5%时，提 高了 17年的耐久性寿命，抗压强度为55. 481MPa，比C40混凝土构件的抗压强度有所提高。
[0017]表 1
【主权项】
1. 一种掺入橡胶粉的混凝土人工鱼礁材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 将橡胶粉经过饱和氢氧化钠浸泡48小时，并清洗干净干燥待用； (2) 基准混凝土按如下的质量比混合，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后 加入处理过的橡胶粉，加入的橡胶粉按上述砂的3. 5~10%等体积替代砂，相应地改变橡胶 粉和砂的比例制备混凝土人工鱼礁材料，同时加入外加剂，外加剂的掺量为所述基准混凝 土总重量的0. 54wt% ; (3) 混凝土搅拌机拌和，浇筑24小时后拆模，养护28天后即可投放到海里。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1)中，所述橡胶粉粒径为60目。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2)中，所述砂为河砂，最大粒径 4mm;碎石粒径10mm~31. 5mm;外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2)中，所述水泥使用P. 042. 5R普 通硅酸盐水泥。
【专利摘要】本发明公开了一种掺入橡胶粉的混凝土人工鱼礁材料的制备方法，这种混凝土由按质量配比的水、水泥、砂、碎石和橡胶粉混合搅拌而成，其中水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598，掺入经饱和NaOH浸泡48小时后水洗的60目橡胶粉，掺量为替代3.5~10%体积的砂，浇筑养护28天后，制得的含有橡胶粉的混凝土构件抗压强度达50 Mpa以上，满足100米的海底深度的礁体抗压强度要求，混凝土的抗渗水性能和抗氯离子扩散性能比基准混凝土的好，大大提高了混凝土在深海区人工混凝土礁体的耐久性寿命。
【IPC分类】C04B28-00, C04B18-22
【公开号】CN104761199
【申请号】CN201510135950
【发明人】陈海燕, 赵敏, 林振龙
【申请人】广东工业大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月26日