本發(fā)明提供一種廢棄輪轂鋼纖維鋼的利用，具體將其制備一種廢棄輪胎輪轂纖維混凝土，屬于建筑材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復(fù)合材料。這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成，顯著地改善了混凝土的抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能，具有較好的延性。

傳統(tǒng)的鋼纖維混凝土所用的鋼纖維是專門在工廠中生產(chǎn)的，通過切斷細(xì)鋼絲法、冷軋帶鋼剪切、鋼錠銑削或鋼水快速冷凝法等制成的纖維長度與其直徑比值在40～80之間的纖維(如圖1)。因其制造工藝復(fù)雜而且制取方法的不同，這些鋼纖維的造價(jià)都比較高，目前的市場價(jià)格一般在8000～10000元/噸。在鋼纖維的加工制造過程中，會遇到高熱和急劇冷卻，相當(dāng)于淬火狀態(tài)，因此這些鋼纖維的表面硬度都較高，在混凝土進(jìn)行攪拌時(shí)很少發(fā)生彎曲現(xiàn)象，如果對其強(qiáng)行進(jìn)行攪拌時(shí)，由于鋼纖維過硬過脆，攪拌時(shí)也很容易折斷，顯著降低了鋼纖維的增強(qiáng)效果。當(dāng)鋼纖維混凝土用做路面時(shí)，在車輛荷載和外部自然環(huán)境的綜合作用下，表面的混凝土由于長期的磨耗和風(fēng)化而脫落，使得鋼纖維裸露出來，這些裸露的鋼纖維由于具有較高的硬度很容易刺入車輛的輪胎之中，給過往行駛的車輛帶來一定的安全隱患。

廢棄輪胎輪轂鋼纖維是廢棄輪胎在回收處理過程產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品，其直徑約0.4mm，長度3～5cm，長徑比在75～125之間(如圖2)。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活條件的日益改善，交通等基礎(chǔ)設(shè)施的完善，我國車輛的總量每年都以較快的速度增長，截止2015年底，全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.79億輛。我國每年報(bào)廢的車輛達(dá)500萬輛，而且普通輪胎的有效期為生產(chǎn)后五年，因此輪胎在使用四到五年后必須更換，近年我國每年產(chǎn)生的廢舊輪胎在以8％～10％的速度急劇增加，到2020年，我國廢舊輪胎產(chǎn)量將達(dá)2000萬噸。這些廢棄的輪胎輪轂通過粉碎、篩分等工藝進(jìn)行回收處理，其中橡膠可以制成橡膠粉被譽(yù)為工業(yè)上的“黑黃金”可以直接進(jìn)行回收利用，可用于各類橡膠制品、運(yùn)動(dòng)場、高爾夫球廠、游樂園、建筑防水材料、公路建設(shè)等領(lǐng)域中，而生產(chǎn)出來的鋼纖維往往作為一種副產(chǎn)品賣給鋼材回收廠，目前位于湖北襄陽老河口市的湖北津泰環(huán)保公司生產(chǎn)出來的廢棄輪胎輪轂鋼纖維回收的價(jià)格一般在700元/噸，是工廠生產(chǎn)出來鋼纖維價(jià)格的1/10。這些回收的鋼纖維，通過高溫溶化后重新制作成新的鋼材制品，一方面鋼纖維在融化的過程 中又會消耗大量的能源資源，另一方面重新制作的鋼材制品的質(zhì)量會有所降低。因此如何將其進(jìn)行合理的再生利用一直是值得人們關(guān)注的問題，而制作廢棄輪胎輪轂鋼纖維混凝土，不僅會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益又會帶來巨大的社會效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的廢棄輪胎輪轂鋼纖維混凝土較傳統(tǒng)的鋼纖維混凝土不僅價(jià)格便宜，而且能夠解決廢棄輪胎處理過程中廢棄物的回收再利用的問題，符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且其強(qiáng)度較普通混凝土的強(qiáng)度有很大的提高。由于廢棄輪胎輪轂鋼纖維韌性較強(qiáng)，因此將其用做道路混凝土?xí)r很難刺入車輛輪胎之中，不會對過往的車輛造成安全隱患。

廢棄輪轂鋼絲制作纖維水泥混凝土新工藝是將廢棄的輪轂鋼絲按照一定的比例摻入到水泥混凝土之中，在標(biāo)準(zhǔn)條件下(溫度20±2℃，濕度95％以上)養(yǎng)生7天、28天，形成具有較高強(qiáng)度的鋼纖維混凝土。

一種廢棄輪胎輪轂纖維混凝土，該混凝土包括如下原料：水泥400-500份，水180-220份，砂500-600份，粒徑為5～31.5mm的碎石1000-1200份；廢棄輪轂鋼纖維的摻入體積率為0％～2.0％。

進(jìn)一步優(yōu)選為該混凝土包括如下原料：水泥453份，水195份，砂560份，粒徑為15mm的碎石1192份，廢棄輪轂鋼纖維的摻入體積率為0％或0.5％或1.0％或1.5％或2.0％。

所述的廢棄輪胎輪轂纖維混凝土的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

(1)將砂子倒入到攪拌機(jī)之中，將1/3所需質(zhì)量的廢棄輪轂鋼纖維均勻的抖動(dòng)撒鋪在砂子之中，然后進(jìn)行攪拌，直至拌合均勻；

(2)進(jìn)一步將水泥和水分別倒入到攪拌機(jī)之中，再進(jìn)行攪拌，在拌合的過程中再將1/3所需質(zhì)量的廢棄輪轂鋼纖維均勻的抖動(dòng)撒鋪在其中，撒鋪完成后繼續(xù)攪拌直至拌合均勻；

(3)再將石子倒入到攪拌機(jī)之中，進(jìn)行攪拌，在拌合的過程中將最后1/3質(zhì)量的廢棄輪轂鋼纖維均勻的抖動(dòng)撒鋪在其中，撒鋪完成后繼續(xù)攪拌直至拌合均勻，鋼纖維均勻的分布在混凝土之中不結(jié)成坨視為攪拌均勻，得到攪拌好的廢棄輪轂鋼纖維混凝土；

(4)將攪拌好的廢棄輪轂鋼纖維鋼纖維混凝土裝入試模之中，放在振動(dòng)臺上振動(dòng)密實(shí)，放置12h后進(jìn)行脫模，并將脫出后的試件放在溫度20±2℃，濕度95％以上的養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)下養(yǎng)護(hù)7天、28天，即可完成廢棄輪胎輪轂纖維混凝土的生產(chǎn)。

采用廢棄輪轂鋼絲制作纖維水泥混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.不僅成本低廉而且能夠使得廢棄的輪胎輪轂鋼絲得到合理的再生利用，符合國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，普通工廠生產(chǎn)出來的鋼纖維價(jià)格在8000～10000元/噸左右，而通過廢棄輪胎輪轂回收處理后得到的鋼絲價(jià)格在在700元/噸左右，是工廠生產(chǎn)出來鋼纖維價(jià)格的1/10。

2.由于廢棄輪轂鋼纖維的增強(qiáng)作用，使得混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及抗裂性能均得到大幅度的提高。

3.由于廢棄輪轂鋼纖維具有較好的韌性，混凝土磨耗后裸露的鋼纖維不會刺入到汽車的輪胎之中而給過往的車輛帶來安全隱患。

附圖說明

圖1為工業(yè)生產(chǎn)鋼纖維。

圖2為廢棄輪轂鋼纖維。

圖3為實(shí)施例1抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中試件破壞形態(tài)圖；a為添加0％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件破壞形態(tài)；b為添加0.5％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件破壞形態(tài)；c為添加1.0％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件破壞形態(tài)；d為添加1.5％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件破壞形態(tài)；e為添加2.0％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件破壞形態(tài)。

圖4為實(shí)施例1抗折強(qiáng)度試驗(yàn)試件破壞形態(tài)；a為添加1.0％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件梁體跨中出現(xiàn)貫通裂縫；b為添加1.0％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件梁體破壞時(shí)被拔出的鋼纖維；c為添加1.0％廢棄輪胎輪轂鋼纖維試件梁體破壞后的斷面。

具體實(shí)施方式

采用不同強(qiáng)度等級的混凝土(C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80)摻入不同比例(纖維體積率0.5％～2.0％)的廢棄輪轂鋼纖維制作鋼纖維水泥混凝土。

實(shí)施例1

以制作1m³的C30混凝土摻入廢棄輪轂鋼纖維為例，具體實(shí)施方案如下：

1.計(jì)算分析確定廢棄輪轂鋼纖維混凝土的配合比為：水泥453kg/m³，水195kg/m³，砂560kg/m³，粒徑為15mm的碎石1192kg/m³，廢棄輪轂鋼鋼纖維的摻入體積率分別為0％、0.5、1.0％、1.5％、2.0％換算成質(zhì)量分別為0kg/m³、39kg/m³、78kg/m³、117kg/m³、156kg/m³；

2.取560kg的砂子倒入到攪拌機(jī)之中，將約1/3所需質(zhì)量的鋼纖維均勻的抖動(dòng)撒鋪在砂子之中，然后進(jìn)行攪拌，直至拌合均勻；

3.取453kg的水泥和195kg的水分別倒入到攪拌機(jī)之中，再進(jìn)行攪拌，在拌合的過程中再將約1/3所需質(zhì)量的鋼纖維均勻的抖動(dòng)撒鋪在其中，撒鋪完成后繼續(xù)攪拌直至拌合均勻；

4.將1192kg的粒徑為15mm的碎石倒入到攪拌機(jī)之中，進(jìn)行攪拌，在拌合的過程中將最后約1/3質(zhì)量的鋼纖維均勻的抖動(dòng)撒鋪在其中，撒鋪完成后繼續(xù)攪拌直至拌合均勻，鋼纖維均勻的分布在混凝土之中不結(jié)成坨視為攪拌均勻；

5.將攪拌好的鋼纖維混凝土裝入試模之中，放在振動(dòng)臺上振動(dòng)密實(shí)，放置12h后進(jìn)行脫 模，并將脫出后的試件放在養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)條件(溫度20±2℃，濕度95％以上)下養(yǎng)護(hù)7天、28天。

采用廢棄輪轂鋼纖維制作纖維水泥混凝土

附：對C30混凝土，分別摻入體積率為0％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％的廢棄輪轂鋼纖維，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，養(yǎng)護(hù)7天、28天后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，其結(jié)果如下表所示：

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果(單位：MPa)

從上表中可以看出，摻入廢棄輪轂鋼纖維的混凝土7天和28天的抗壓強(qiáng)度均大于未摻鋼纖維的素混凝土，當(dāng)鋼纖維的摻量每增加0.5％時(shí)，7天或者28天的抗壓強(qiáng)度便會增加約5％～8％之間。廢棄輪轂鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度較素混凝土有較大提高。

抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果(單位：MPa)

從上表中可以看出，摻入廢棄輪轂鋼纖維的混凝土7天和28天的抗折強(qiáng)度均大于未摻鋼纖維的素混凝土，當(dāng)鋼纖維的摻量每增加0.5％時(shí)，7天或者28天的抗壓強(qiáng)度便會增加約10～20％之間，當(dāng)鋼纖維體積率摻量為0.5％時(shí)抗折強(qiáng)度達(dá)到5.03MPa，已經(jīng)滿足重載交通和特重載交通對水泥混凝土路面抗折強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不低于5.0MPa的要求。廢棄輪轂鋼纖維混凝土的抗折強(qiáng)度較素混凝土有較大提高。

普通混凝土具有抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，但是其抗拉性能和抗裂性能較差，而廢棄輪轂鋼纖維是采用特種鋼材制作而成的鋼纖維，它具有抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，其抗拉強(qiáng)度一般在1300MPa以上遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，將鋼纖維摻入到混凝土之中能夠很好的結(jié)合二者之間的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)混凝土受力產(chǎn)生細(xì)小的裂縫后鋼纖維便會承擔(dān)一部分的拉應(yīng)力而阻止混凝土裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展，當(dāng)力繼續(xù)增大時(shí)，鋼纖維繼續(xù)承受拉應(yīng)力直至鋼纖維從混凝土中拉出失效為止，在整個(gè)過程中，混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均大幅度的得到提高，抗裂性能得到增強(qiáng)。