一种实现高强抗冲刷混凝土抗冲性能的方法与流程

本发明属于水泥制备领域，具体是一种实现高强抗冲刷混凝土抗冲性能的方法。

背景技术：

1、近年来，废旧轮胎的产生量随着中国汽车工业的高速发展、汽车的拥有量突飞猛增而大量增加。废旧轮胎具有很强的抗热性、抗机械性,并很难降解，几十年都不会自然消失，被人们称为“黑色污染”，给环境造成了较大威胁。废旧轮胎是一种再生资源，回收再利用既节约资源又能减少污染，还可创造可观的经济效益。

2、橡胶混凝土作为一种复合型混凝土材料，具有抗裂性好、韧性好、耐久性好、质量轻、抗震性好等优点。但从国内外学者进行的较多研究中可以看出，橡胶混凝土的实验数据十分离散，有时甚至相互矛盾，例如ali和fattuhi and clark以及刘峰、林凤兰等人均认为橡胶的粒径越大，橡胶混凝土的抗压强度下降幅度越小；而khatib、bayomy、topcu以及kewh.y.研究结论与其正好相反。河南理工大学的张海波则认为在较低取代量下，100目的橡胶混凝土的抗压强度高于5目的橡胶混凝土，当达到一定取代量后，两者抗压强度的大小关系对调。究其原因，应该是在制作橡胶混凝土时橡胶颗粒分布不均匀所致。

3、在对橡胶颗粒样品检测时，5-20目橡胶颗粒的毛体积密度在1.81g/cm3-1.83g/cm3，略大于水，但由于颗粒内含有气体，且橡胶颗粒属于憎水性弹性胶体合成材料，在水中处于悬浮和上浮状态；而砂、石密度远大于水，在水中下沉。在搅拌过程中橡胶颗粒上浮、结坨，与混凝土粘结不密实，在成型后的试样内部，橡胶颗粒分布不均匀，从而造成橡胶混凝土力学性能较普通混凝土大幅下降、且试验数据离散较大。因此解决橡胶混凝土中橡胶颗粒分布不均匀是众多学者研究的新热点。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种紧密且能够实现高强耐磨混凝土抗冲性能的方法。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种实现高强抗冲刷混凝土抗冲性能的方法，将粗骨料和细骨料根据配比曲线进行紧密堆积从而生成基准混凝土，随后对基准混凝土添加粉料，粉料包括橡胶粉和橡胶粒，以粉料掺量下混凝土强度发展关系曲线得出配比，随后根据由混凝土流动性、抗压强度和混凝土弹性模量配比添加石英砂，在抗冲磨强度测试中获得的抗冲磨强度与橡胶添加量的发展曲线结合以获得最佳混凝土配比。

3、进一步，还包括以下步骤：

4、s1、按照骨料含水率测定方法进行骨料含水计算制定弹性模量，做好配合比减水处理；

5、s2、按照配合比设计所需原材料对材料进行准备；

6、s2、按照配合比设计所需原材料对材料进行准备；

7、s3、将原材料按照石子、砂、耐磨石英砂、橡胶、水泥、硅灰、粉煤灰、超细水泥的顺序依次加入混凝土搅拌装置进行充分拌合；

8、s4、将混合水分三次加入混凝土拌合物中搅拌；

9、s5、加完水后待拌合物充分搅拌3min；

10、s6、混凝土装模、试样养护，随后进行抗压强度测量；

11、s7、混凝土各项性能测试以及冲刷测试；

12、s8、根据冲刷结果来确定最优的橡胶掺量，结合抗压强度结果和弹性模量结果，分别得出基于抗压强度和弹性模量的最优掺量和最优配合。

13、进一步，所述s1步骤中粗骨料和细骨料的配比中空隙率的计算方式如下：

14、

15、由公式变形可得：

16、v＝(1-vc)×vc    (2)

17、式中：vc为紧密堆积体的空隙率(％)；v为砂、石的表观体积(m3)；vc为砂、石的紧密体积(m3)。

18、进一步，所述s1步骤中假设两种骨料，粗骨料用1表示、细骨料用2表示，混合最紧密时就是空隙率最小，认为混合后的紧密密度最大，根据模型假设，就是细骨料的紧密体积来填充粗骨料紧密堆积的空隙，即有：

19、v1c-v1＝v2c      (3)

20、把式(3)代入式(1)，此时对于粗骨料1的空隙率可以表示为：

21、

22、故：又因为在最紧密堆积时粗骨料和细骨料的质量比：

23、

24、把公式(2)带入公式(6)中可得：

25、

26、把公式(5)带入公式(7)中可得：

27、

28、式中：ρ1、ρ2分别为粗、细骨料的表观密度(kg/m3)；

29、其中，ρ和υ1c、υ2c可以根据具体的骨料通过试验得出，这样通过理论推导，即可得出两者混合最紧密时的质量比例计算公式。

30、进一步，耐磨石英砂掺量添加后，基准混凝土的各相材料存在如下关系式：

31、va×v＝vc+vw       (9)

32、

33、

34、

35、式中：va为骨料体系的体积，v为骨料体系的空隙率，vc为多元粉体材料的体积，vw为水的体积，ma为多元骨料的质量，mc为多元粉体材料的质量，ω为水胶比，ρa为多元骨料基于最佳比例混合后的表观密度，ρcm为多元粉体材料基于最佳比例混合后的表观密度，ρw为水的密度；

36、假定水胶比后，结合式(9)-(12)，即可确定骨料体系和多元粉体材料的质量比，如式(13)所示：

37、

38、进一步，粉料最紧密堆积密实度代表多元粉体材料在胶凝材料体系中的填充程度，反映了胶凝材料的致密程度，密实度按式(14)计算：

39、

40、式中：mw为胶凝材料的最小需水量；mb为胶凝材料的质量；ρcm为多元粉体材料的表观密度，按公式(15)计算；

41、

42、式中：β1、β2、β3为不同掺合料占胶凝材料的质量分数；ρm1、ρm2、ρm3为各掺合料的表观密度。

43、进一步，所述s7中测试包括流动性能、抗压性能和弹性模量。

44、进一步，利用塌落度桶、钢直尺对混凝土流动性进行检测，为了保证橡胶混凝土具有较好的流动性，便于工程现场浇筑。

45、进一步，为了跟踪基准混凝土和橡胶混凝土的强度发展，获得各配合比下橡胶混凝土的强度变换关系，分别测定了7天、14天和28天时各个配合比的混凝土强度。

46、进一步，从适配混凝土浇筑过程观察，混凝土各组分充分搅拌、结合、拌和水分三次加注有利于混凝土的流动性，从适配混凝土浇筑过程观察，混凝土各组分充分搅拌、结合、拌和水分三次加注有利于混凝土的流动性，最后基于混凝土的抗冲磨强度结果，代入下式中δm为经时间t冲磨后，试件的累计质量损失，单位为g，t为冲磨时间，单位为h，a为试件冲磨面积，单位cm2。

47、采用上述方案后实现了以下有益效果：

48、1、本技术方案得出的混凝土具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等优势。

49、2、其次在制备过程中可以利用废旧橡胶做改性剂，是理想的环保型路面材料，目前主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层中。

50、3、本技术方案中得到的混凝土具有一定的强度和高抗渗能力。

51、4、高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。