一种混凝土改性用柔性材料及其制备工艺和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土改性用柔性材料及其制备工艺和应用，该该柔性材料的组成按质量计为：胶粉30%～40%，胶粒30%～40%，聚丙烯类纤维0.5%～1.5%，粉煤灰3%～8%，矿物掺合料20%～28%；所述矿物掺合料为矿粉或矿渣粉；胶粉和胶粒需通过强碱溶液将橡胶粒及橡胶粉表面的硬脂酸锌去除；该柔性材料制备工艺如下：一、胶粉及胶粒制备；二、均匀混配；该柔性材料的应用如下：采用等质量替换法将普通混凝土的部分细集料替换为柔性材料后制得半刚性混凝土。本发明制备工艺步骤简单、操作简便且投入成本低、使用效果好，采用柔性材料制备而成的半刚性混凝土能弥补现有普通混凝土存在的变形小、脆性大、抗拉能力低等缺陷。
【专利说明】一种混凝土改性用柔性材料及其制备工艺和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于混凝土制备【技术领域】，尤其是涉及一种混凝土改性用柔性材料及其制备工艺和应用。
【背景技术】
[0002]随着现代建筑业的兴起，混凝土这种工程材料大量应用于不同类别的土木工程建设中，由于混凝土材料最大的特点是抗压强度高而抗拉伸强度较低，故混凝土材料主要用于承重结构。但随着工程技术的发展，混凝土这种强度大、变形小的钢性材料逐渐显现出它的局限性，现如今特别渴求能够出现一种界于钢性材料和柔性材料之间的半刚性材料，即出现一种混凝土材料，其既有钢性混凝土一样强大的承重能力(或略低一些的强度需求)，又具有较强拉伸韧性并具有在一定范围内变形的变形能力(其变形能力比目前混凝土要求大些)，而且此种变形在相对范围内带有可恢复性。例如巨大的建筑物基础如果具有一定的韧性就可以减少地震波对结构物的破坏并降低吸收地震产生的能量，减少因地震和地基变形引起的混凝土开裂隙、结构破坏和整个建筑物失去使用功能；地下工程的游泳池、污水处理池、核电站废品处理池等结构物的混凝土在接受地震和强大的外力作用发生一定的变形但不开裂，变形在外力消失后能够恢复到原来状态而不被破坏，日本福田核电站地震造成的核废液外漏就是混凝土刚性过大抗拉伸韧性不足造成事故的典型事例。再例如大型斜拉索桥箱型梁体内填充混凝土 和其路面混凝土往往由于混凝土的弹性模量大、刚性大、脆性强等原因不能长期性承受车辆巨大冲击波而使混凝土过早地出现了裂缝或断裂。
[0003]综上，如能开发一种介于刚性混凝土和柔性有机材料之间的半刚性混凝土材料，用于上述结构物中是最为理想的，并且也能大大降低混凝土工程将来巨大配筋和钢铰线的用量，降低混凝土工程对钢筋和钢铰线的依赖性。因而，开展对半刚性混凝土材料的开发和研究是一项突出而又迫切的研究任务。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种制备过程简单、投入成本较低且使用效果好、实用价值高的混凝土改性用柔性材料。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种混凝土改性用柔性材料，其特征在于:该柔性材料的组成按质量计为:胶粉30%~40%，胶粒30%~40%，聚丙烯类纤维
0.5%~1.5%，粉煤灰3%~8%，矿物掺合料20%~28% ;所述矿物掺合料为矿粉或矿渣粉；所述胶粉为通过强碱溶液将橡胶粉表面所含硬脂酸锌去除后获得的固体粉末，所述胶粒为通过强碱溶液将橡胶粒表面所含硬脂酸锌去除后获得的固体颗粒。
[0006]上述一种混凝土改性用柔性材料，其特征是:该柔性材料的组成按质量计为:胶粉35%，胶粒35%，聚丙烯类纤维1%，粉煤灰5%，矿物掺合料24%。
[0007]上述一种混凝土改性用柔性材料，其特征是:所述胶粉的粒度为40目~200目，胶粒的粒度为0.45mm~5mm,聚丙烯类纤维的长度为20mm±5mm,所述粉煤灰的45 μ m方孔筛余量< 25%，矿物掺合料的比表面积≥350m2/Kg。
[0008]上述一种混凝土改性用柔性材料，其特征是:所述橡胶粒由橡胶粒一和橡胶粒二按质量比4: (2.5~3.5)均匀混合而成,橡胶粒一的粒度为0.45mm~Imm,橡胶粒二的粒度为1mm~Smnin
[0009]同时，本发明还提供了一种工艺步骤简单、实现方便且投入成本较低、所制备柔性材料使用效果好的混凝土改性用柔性材料制备工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤:
[0010]步骤一、胶粉及胶粒制备:将橡胶粉放入强碱溶液内并连续搅拌IOmin~30min后，取出烘干制得胶粉；将橡胶粒放入强碱溶液内并连续搅拌IOmin~30min后，取出烘干制得胶粒； [0011]步骤二、均匀混配:将步骤一中所制得的胶粉和胶粒与聚丙烯类纤维、粉煤灰和矿物掺合料按照设计比例混合均匀后，制得所述柔性材料。
[0012]上述工艺，其特征是:步骤二中进行均匀混配之前，还需采用表面处理剂对步骤一中所制得的胶粉和胶粒进行处理，所述表面处理剂为硅烷偶联剂。
[0013]上述工艺，其特征是:步骤一中所述强碱溶液为NaOH溶液，所述NaOH溶液的浓度为 lmol/L ~5mol/L。
[0014]另外，本发明还公开了一种实现方便且使用效果好、实用价值高的如权利要求1所述柔性材料的应用，其特征在于:采用等质量替换法将普通混凝土的部分细集料替换为所述柔性材料后，制得半刚性混凝土。
[0015]上述应用，其特征是:普通混凝土中替换为柔性材料的细集料的质量不大于细集料总质量的60%。优选地，普通混凝土中替换为柔性材料的细集料的质量为细集料总质量的15% ~60%。
[0016]上述应用，其特征是:所制得半刚性混凝土为弹性模量为ε I的混凝土，其中
【权利要求】
1.一种混凝土改性用柔性材料，其特征在于:该柔性材料的组成按质量计为:胶粉30%~40%，胶粒30%~40%，聚丙烯类纤维0.5%~1.5%,粉煤灰3%~8%，矿物掺合料20%~28% ;所述矿物掺合料为矿粉或矿渣粉；所述胶粉为通过强碱溶液将橡胶粉表面所含硬脂酸锌去除后获得的固体粉末，所述胶粒为通过强碱溶液将橡胶粒表面所含硬脂酸锌去除后获得的固体颗粒。
2.按照权利要求1所述的一种混凝土改性用柔性材料，其特征在于:该柔性材料的组成按质量计为:胶粉35%，胶粒35%，聚丙烯类纤维1%，粉煤灰5%，矿物掺合料24%。
3.按照权利要求1或2所述的一种混凝土改性用柔性材料，其特征在于:所述胶粉的粒度为40目~200目，胶粒的粒度为0.45mm~5mm，聚丙烯类纤维的长度为20mm±5mm，所述粉煤灰的45 μ m方孔筛余量< 25%，矿物掺合料的比表面积≥350m2/Kg。
4.按照权利要求3所述的一种混凝土改性用柔性材料，其特征在于:所述橡胶粒由橡胶粒一和橡胶粒二按质量比4: (2.5~3.5)均匀混合而成,橡胶粒一的粒度为0.45mm~1mm，橡胶粒二的粒度为1mm~5mm。
5.一种制备如权利要求1混凝土改性用柔性材料的工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤: 步骤一、胶粉及胶粒制备:将橡胶粉放入强碱溶液内并连续搅拌IOmin~30min后，取出烘干制得胶粉；将橡胶粒放入强碱溶液内并连续搅拌IOmin~30min后，取出烘干制得胶粒; 步骤二、均匀混配:将步骤一中所制得的胶粉和胶粒与聚丙烯类纤维、粉煤灰和矿物掺合料按照设计比例混合均匀后，制得所述柔性材料。
6.按照权利要求5所述的工艺，其特征在于:步骤二中进行均匀混配之前，还需采用表面处理剂对步骤一中所制得的胶粉和胶粒进行处理，所述表面处理剂为硅烷偶联剂。
7.按照权利要求5或6所述的工艺，其特征在于:步骤一中所述强碱溶液为NaOH溶液，所述NaOH溶液的浓度为lmol/L~5mol/L。
8.—种如权利要求1所述柔性材料的应用，其特征在于:采用等质量替换法将普通混凝土的部分细集料替换为所述柔性材料后，制得半刚性混凝土。
9.按照权利要求8所述的应用，其特征在于:普通混凝土中替换为柔性材料的细集料的质量不大于细集料总质量的60%。
10.按照权利要求8或9所述的应用，其特征在于:所制得半刚性混凝土为弹性模量为ε I的混凝土，其中
【文档编号】C04B18/30GK103739220SQ201310698916
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】汪君睿, 李强, 黄小军, 仲维玲, 周玉兵, 刘金明 申请人:中铁二十局集团第四工程有限公司