本發(fā)明屬于混凝土材料領(lǐng)域，具體涉及一種橡膠顆粒增重法和相應(yīng)的橡膠混凝土制備方法。

背景技術(shù)：

橡膠混凝土是一種新型的建筑材料。在混凝土中摻入橡膠顆粒不僅為解決廢舊輪胎造成的黑色污染提供了一條新的途徑，也在一定程度上提高了混凝土的韌性。橡膠混凝土的性能介于普通混凝土(剛性)和瀝青混凝土(柔性)之間，具有良好的韌性、耐久性能、抗裂性能、減震性能、抗沖擊性能和降噪隔聲性能等特點(diǎn)。

但從國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行的較多研究中可以看出，橡膠混凝土的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)十分離散，有時(shí)甚至相互矛盾，例如ali和fattuhiandclark以及劉峰、林鳳蘭等人均認(rèn)為橡膠的粒徑越大，橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度下降幅度越??；而khatib、bayomy、topcu以及kewh.y.研究結(jié)論與其正好相反。河南理工大學(xué)的張海波則認(rèn)為在較低取代量下，100目的橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度高于5目的橡膠混凝土，當(dāng)達(dá)到一定取代量后，兩者抗壓強(qiáng)度的大小關(guān)系對(duì)調(diào)。究其原因，應(yīng)該是在制作橡膠混凝土?xí)r橡膠顆粒分布不均勻所致。

在對(duì)橡膠顆粒樣品檢測(cè)時(shí)，5-20目橡膠顆粒的毛體積密度在1.81g/cm³-1.83g/cm³，略大于水，但由于顆粒內(nèi)含有氣體，且橡膠顆粒屬于憎水性彈性膠體合成材料，在水中處于懸浮和上浮狀態(tài)；而砂、石密度遠(yuǎn)大于水，在水中下沉。在攪拌過(guò)程中橡膠顆粒上浮、結(jié)坨，與混凝土粘結(jié)不密實(shí)，在成型后的試樣內(nèi)部，橡膠顆粒分布不均勻，從而造成橡膠混凝土力學(xué)性能較普通混凝土大幅下降、且試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散較大。因此解決橡膠混凝土中橡膠顆粒分布不均勻是眾多學(xué)者研究的新熱點(diǎn)。

對(duì)橡膠混凝土的試驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)，由于橡膠本身密度小，其顆粒表面具有憎水性，與混凝土的其他材料在各個(gè)方面性質(zhì)差異大。使得摻入混凝土內(nèi)的橡膠在試件成型后分布不均勻，粘結(jié)性不好，混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)育，從而使得橡膠混凝土較普通混凝土在強(qiáng)度上大幅減小。為了解決橡膠混凝土的這些缺陷，國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)改性橡膠混凝土也投入大量的實(shí)驗(yàn)探究。較多學(xué)者通過(guò)對(duì)橡膠顆粒進(jìn)行表面預(yù)處理來(lái)提高橡膠顆粒在混凝土中的均勻性，比較常見(jiàn)的是將橡膠顆粒放入naoh、ccl4、水、kh570、馬來(lái)酸酐(mah)等配制的溶液中進(jìn)行浸泡處理，再摻入到混凝土中研究其基本力學(xué)性能的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)各種表面預(yù)處理的橡膠顆粒制成的橡膠混凝土試樣，其基本力學(xué)性能均有所提升。

上述實(shí)驗(yàn)中大部分研究人員主張用化學(xué)試劑對(duì)橡膠進(jìn)行浸泡，在預(yù)處理完成后摻入混凝土，其實(shí)際的試驗(yàn)效果也很明顯，處理后的橡膠混凝土在不同性能上都有不同程度的改觀。其主要原理是通過(guò)橡膠顆粒的表面處理使其與砂漿粘結(jié)緊密，從而提高基礎(chǔ)力學(xué)性能。但橡膠顆粒密度小，表面較普通砼骨料差異性大的問(wèn)題依然無(wú)法解決。這使得橡膠混凝土在制配過(guò)程中，依然存在著橡膠顆粒攪拌易結(jié)坨、振搗易上浮、成型后粘結(jié)不密實(shí)等問(wèn)題。這些引起橡膠混凝土力學(xué)性能缺陷的因素，是我們亟待解決的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，目的在于提供一種橡膠顆粒增重法和相應(yīng)的橡膠混凝土制備方法，能夠使橡膠顆粒增重、密度變大，從而在混凝土中分布更均勻，進(jìn)而提升橡膠混凝土的力學(xué)性能。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下方案。

<橡膠顆粒增重法>

本發(fā)明提供一種橡膠顆粒增重法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1.取一定量的橡膠顆粒，用清水浸泡直至顆粒完全下沉，并且顆粒表面無(wú)氣泡；步驟2.取出橡膠顆粒，按體積比1:1放入摻20％的水泥速凝劑的水泥漿中攪拌；步驟3.觀察混合物稠度，加入適量的水，至混合物坍落度為6-10，再攪拌一段時(shí)間；步驟4.用鏟刀把混合物均勻攤開(kāi)，使顆?；痉珠_(kāi)，自然晾干；步驟5.用絲網(wǎng)篩去多余粉末，放入水中養(yǎng)護(hù)數(shù)天后取出；步驟6.每隔數(shù)小時(shí)攪動(dòng)顆粒一次，攪動(dòng)數(shù)次后晾干至顆粒呈灰白色，得到增重處理后的橡膠顆粒。

本發(fā)明所涉及的橡膠顆粒增重法，還可以具有這樣的特征：在步驟1中，取用的橡膠顆粒的粒徑不小于1mm。

本發(fā)明所涉及的橡膠顆粒增重法，還可以具有這樣的特征：在步驟2中，攪拌時(shí)間為2～10min。

本發(fā)明所涉及的橡膠顆粒增重法，還可以具有這樣的特征：在步驟3中，攪拌時(shí)間為3～10min。

本發(fā)明所涉及的橡膠顆粒增重法，還可以具有這樣的特征：在步驟5中，養(yǎng)護(hù)天數(shù)為2～5天。

本發(fā)明所涉及的橡膠顆粒增重法，還可以具有這樣的特征：在步驟6中，攪動(dòng)間隔時(shí)間為2～4小時(shí)，攪動(dòng)2～3次。

<橡膠混凝土制備方法>

先采用如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)的橡膠顆粒增重法對(duì)橡膠顆粒進(jìn)行增重處理，然后將增重后的橡膠顆粒摻入混凝土中。

發(fā)明的作用與效果

本發(fā)明所提供的橡膠顆粒增重法和相應(yīng)的橡膠混凝土制備方法，能夠?qū)ο鹉z顆粒增重處理，使得橡膠顆粒密度變大，接近砂石的密度，同時(shí)改善橡膠顆粒表面的憎水性，增重處理后的橡膠顆粒在混合配置橡膠混凝土的過(guò)程中，分布明顯更均勻，不存在橡膠顆粒上浮的現(xiàn)象和顆粒結(jié)坨現(xiàn)象，并且隨著橡膠顆粒摻量的逐漸增加，橡膠混凝土上部、中部和下部中的橡膠顆粒的百分比越來(lái)越趨近1/3，表明本方法對(duì)橡膠顆粒在混凝土內(nèi)部的均勻分布，起到了有效的改善作用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明涉及的橡膠顆粒增重法的流程圖；

圖2是橡膠混凝土的剖面圖，其中，(a)至(c)分別是采用本發(fā)明的橡膠混凝土制備方法制備出的橡膠摻量為5％、10％、15％的橡膠混凝土的剖面圖，(d)至(f)分別是采用現(xiàn)有技術(shù)方法制備的橡膠摻量為5％、10％、15％的普通橡膠混凝土的剖面圖；

圖3是橡膠混凝土中的橡膠顆粒的分布情況示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的橡膠顆粒增重法和橡膠混凝土制備方法作詳細(xì)闡述。

<實(shí)施例>

如圖1所示，橡膠顆粒增重法包括以下步驟：

步驟1.取一定量的橡膠顆粒，用自來(lái)水浸泡直至顆粒完全下沉，并且顆粒表面無(wú)氣泡，并且浸泡液呈現(xiàn)明黃色；本實(shí)施例中，取用的橡膠顆粒粒徑為3-4mm，浸泡時(shí)間為4-5天，若出現(xiàn)個(gè)別顆粒不下沉，丟掉即可；

步驟2.取出橡膠顆粒，按體積比1:1放入摻20％的水泥速凝劑的水泥漿中攪拌數(shù)分鐘，本實(shí)施例中，攪拌時(shí)間為3min；

步驟3.觀察混合物稠度，加入適量的水，至混合物坍落度為6-10，再攪拌一段時(shí)間，本實(shí)施例中，攪拌時(shí)間為5min；

步驟4.用鏟刀把混合物均勻攤開(kāi)在干凈的水泥地面上，使顆?；痉珠_(kāi)，自然晾干，本實(shí)施例中，晾干時(shí)間為40min；

步驟5.將晾干的顆粒用孔徑2-3mm絲網(wǎng)篩去多余粉末，放入水中養(yǎng)護(hù)數(shù)天后取出，本實(shí)施例中養(yǎng)護(hù)了3天；

步驟6.在12小時(shí)內(nèi)每隔3～4小時(shí)攪動(dòng)顆粒一次，避免顆粒結(jié)坨，然后晾干至顆粒呈灰白色，得到增重處理后的橡膠顆粒。

將采用上述步驟進(jìn)行增重處理后的橡膠顆粒摻入混凝土中，即可制得增重法改性的橡膠混凝土。

對(duì)比試驗(yàn)：

參照普通混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法配制兩種橡膠混凝土進(jìn)行對(duì)比：增重法改性橡膠混凝土(srn)、橡膠混凝土(rn)。其中橡膠顆粒分別以5％、10％、15％等體積替換砂率，摻入混凝土中；增重法橡膠顆粒摻量為預(yù)處理前的橡膠顆粒質(zhì)量。試樣的制備及養(yǎng)護(hù)按標(biāo)準(zhǔn)處理。

對(duì)試樣進(jìn)行劈拉試驗(yàn)，觀察劈開(kāi)后立方體試樣的斷面。發(fā)現(xiàn)普通橡膠混凝土幾乎都存在顆粒上浮的現(xiàn)象，如圖2(d)、(e)、(f)中黑色線圈標(biāo)出所示，其中當(dāng)橡膠摻量為15％時(shí)，在r15的剖面上出現(xiàn)橡膠顆粒結(jié)坨現(xiàn)象；而增重法橡膠顆粒顆粒分布情況明顯較普通橡膠混凝土更均勻，剖面上并未找到明顯的顆粒結(jié)坨部位，如圖2(a)、(b)、(c)所示。在觀察增重法橡膠混凝土的劈裂抗拉試驗(yàn)剖面時(shí)，由于增重法橡膠顆粒的表面成灰白色，直接觀察剖面的橡膠顆粒分布情況比較困難，但用水打濕剖面后，橡膠顆粒便較容易觀察。

根據(jù)試件振搗時(shí)的方位，我們把橡膠混凝土立方體試件的剖面平均分為上部、中部、下部三個(gè)部分，觀察清點(diǎn)剖面上每個(gè)部分裸露的橡膠顆粒數(shù)目，數(shù)據(jù)列表如表1所示，橡膠顆粒分布圖如圖3所示。

表1立方體剖面上不同部位的橡膠顆粒數(shù)

從表1及圖3可以看出，增重法橡膠顆粒分布的均勻性明顯優(yōu)于普通橡膠顆粒。普通橡膠混凝土中橡膠顆粒的普遍分布都偏向試件振搗時(shí)的上部和中部，下部橡膠顆粒占試件整體顆粒數(shù)目的比例較小，且橡膠摻量越多，這種情況越加明顯；而增重法橡膠混凝土中，隨著橡膠顆粒摻量的逐漸增加，上部、中部和下部的百分比越來(lái)越趨近1/3。這說(shuō)明橡膠顆粒的增重法預(yù)處理工藝，對(duì)橡膠顆粒在混凝土內(nèi)部的均勻分布，確實(shí)可以起到很大的改善作用。

增加橡膠顆粒的密度，使之接近砂石的密度，從而在攪拌、振搗過(guò)程中橡膠顆粒不會(huì)上浮。

參照gb/t50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行三種混凝土立方體試樣的抗壓試驗(yàn)和劈拉試驗(yàn)。由于試樣為100*100*100的非標(biāo)試樣，按照規(guī)定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所測(cè)的試驗(yàn)值應(yīng)分別乘以0.95，0.85的尺寸換算系數(shù)，具體強(qiáng)度值如表2所示。

表2力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

結(jié)合表2可看出，在立方體抗壓試驗(yàn)中：不同橡膠摻量的情況下，經(jīng)過(guò)橡膠顆粒預(yù)處理的sr抗壓強(qiáng)度較r有不同程度提高。在橡膠摻量為5％、10％、15％時(shí)，通過(guò)增重法預(yù)處理的sr較r抗壓強(qiáng)度分別提高19.2％、25.8％、30.2％，sr15的立方體抗壓強(qiáng)度提高最為顯著；但是相對(duì)c的強(qiáng)度，sr的抗壓強(qiáng)度為c強(qiáng)度的67.3％、57.8％、73.2％。立方體抗劈裂拉壓試驗(yàn)中：sr和r整體的劈裂抗拉強(qiáng)度整體都低于c。在橡膠顆粒體積摻入為5％、10％、15％的試塊中，sr較r劈裂抗拉強(qiáng)度分別提高38.8％、17.6％、13.7％；sr劈裂抗拉強(qiáng)度比c劈裂抗拉強(qiáng)度分別提高-8.6％、-21.9％、-8.6％。這說(shuō)明在一定橡膠顆粒摻量范圍內(nèi)，增重法橡膠顆粒預(yù)處理工藝對(duì)橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗劈裂拉壓強(qiáng)度都有較大幅度的提高。

以上實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案所做的舉例說(shuō)明。本發(fā)明所涉及的橡膠顆粒增重法和橡膠混凝土制備方法并不僅僅限定于在以上實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)，而是以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在該實(shí)施例的基礎(chǔ)上所做的任何修改或補(bǔ)充或等效替換，都在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。