一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚(yú)礁材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚(yú)礁材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，人們大都是選用混凝土來(lái)作為人工魚(yú)礁材料投放到海里。但是，傳統(tǒng)的都是 普通的混凝土，即由水泥、水、砂子、石頭等攪拌而成。這種人工魚(yú)礁投放到海里的耐久性并 不是很高，容易受到氯離子的侵蝕而導(dǎo)致壽命較短，進(jìn)而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。隨著人們生 活水平日益提高，車輛數(shù)量也相應(yīng)增多，因此廢棄輪胎產(chǎn)量急劇增加，但有效回收量卻極其 有限，廢舊輪胎帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，稱之為"黑色污染"。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不僅可以有效回收廢舊 輪胎，改善生態(tài)環(huán)境，而且抗壓強(qiáng)度有所提高，抗氯離子滲透性更好的人工魚(yú)礁材料。
[0004] 本發(fā)明提供的一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚(yú)礁材料的制備方法包括如下步 驟： (1) 將橡膠粉經(jīng)過(guò)飽和氫氧化鈉浸泡48小時(shí)，并清洗干凈干燥待用； (2) 基準(zhǔn)混凝土按如下的質(zhì)量比混合，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后 加入處理過(guò)的橡膠粉，加入的橡膠粉按上述砂的3. 5~10%等體積替代砂，相應(yīng)地改變橡膠 粉和砂的比例制備混凝土人工魚(yú)礁材料，同時(shí)加入外加劑，外加劑的摻量為所述基準(zhǔn)混凝 土總重量的0. 54wt% ; (3) 混凝土攪拌機(jī)拌和，澆筑24小時(shí)后拆模，養(yǎng)護(hù)28天后即可投放到海里。
[0005] 步驟（1)中，所述橡膠粉粒徑為60目。
[0006] 步驟（2)中，所述砂為河砂，最大粒徑4mm;碎石粒徑10mm~31. 5mm;外加劑為聚羧 酸系高性能減水劑。外加劑屬于聚羧酸系高性能減水劑QL-PC5。
[0007] 步驟（2 )中，所述水泥使用P. 042. 5R普通娃酸鹽水泥。
[0008] QL-PC5聚羧酸系高性能減水劑選用廣東省江門(mén)強(qiáng)力建材科技有限公司產(chǎn)品。
[0009] 試件養(yǎng)護(hù)28d后，橡膠粉混凝土抗壓強(qiáng)度為50Mpa以上，基準(zhǔn)混凝土的平均滲 水高度為44mm，相對(duì)滲透系數(shù)為1. 1827X1CT12m/s;橡膠粉混凝土的平均滲水高度為 18~25mm，相對(duì)滲透系數(shù)為2. 0467~2. 5104X10_13m/s，表明摻入橡膠粉的混凝土的抗?jié)B水 性能比基準(zhǔn)混凝土的好。
[0010] 發(fā)明使用的橡膠粉粒徑為60目，摻量砂的3.5~10%等體積替代砂。經(jīng)測(cè)試如果橡 膠粉粒徑過(guò)大，其氯離子擴(kuò)散系數(shù)較大，即抗氯離子腐蝕性較差，耐久性不好；橡膠粉粒徑 過(guò)小，比面積較大，由于橡膠粉的憎水性，摻入混凝土中會(huì)形成更多孔隙，使混凝土的抗壓 強(qiáng)度大大降低。橡膠粉摻量3. 5~10%為最佳，因?yàn)閾饺胂鹉z粉相當(dāng)于在混凝土中增加了"軟 點(diǎn)"，摻入過(guò)多會(huì)大大降低混凝土的抗壓強(qiáng)度；摻入過(guò)少則沒(méi)有充分利用到橡膠粉。
[0011] 本發(fā)明將橡膠粉經(jīng)過(guò)飽和NaOH預(yù)處理后，可以清洗掉橡膠粉表面的雜質(zhì)，增加橡 膠粉的表面粗糙度，從而增強(qiáng)其與水泥的咬合結(jié)合力，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。
[0012] 混凝土材料的腐蝕主要是由于侵蝕性介質(zhì)的侵入引起的。滲透性決定了侵蝕性介 質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的速度，是影響混凝土耐久性最重要的因素。由于橡膠粉在混凝土中是 處于游離的狀態(tài)，并不參與水化反應(yīng)，所以它可以填充混凝土內(nèi)部的有害孔隙，提高混凝土 的密實(shí)性，從而提高混凝土的抗?jié)B性。另外，混凝土在海水中主要是受到氯離子的腐蝕，混 凝土是多孔結(jié)構(gòu)，氯離子主要通過(guò)混凝土中的一些毛細(xì)孔侵入進(jìn)行腐蝕。而橡膠粉具有憎 水性，摻入混凝土中相當(dāng)于引氣劑，很容易形成一些微小的氣孔，這些氣孔可以隔斷混凝土 中的一些毛細(xì)孔，使毛細(xì)孔變得細(xì)小，曲折分散，從而阻礙氯離子的擴(kuò)散，進(jìn)而減小氯離子 對(duì)混凝土的腐蝕。
[0013] 本發(fā)明的有益效果： 綜上所述，摻入橡膠粉的人工魚(yú)礁混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)50Mpa以上，滿足人工魚(yú)礁的 施工要求和抵御海浪的沖擊。其氯離子擴(kuò)散系數(shù)比普通混凝土小，所以其抗氯離子腐蝕性 比普通混凝土更好，耐久性更好。而且緩解了廢舊輪胎帶來(lái)的環(huán)境污染，有顯著的環(huán)境效 益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這種混凝土人工魚(yú)礁及其制備方法特點(diǎn)在于摻入了橡膠粉，其中 橡膠粉是以等體積替代細(xì)骨料的方式摻入混凝土。這種人工魚(yú)礁在海水中抗氯離子滲透性 比較強(qiáng)，耐久性壽命更長(zhǎng)，并且可以緩解生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎的循環(huán)利用。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明是將粒徑為60目的橡膠粉以砂的3. 5~10%等體積替代砂的方式摻入基準(zhǔn) 混凝土，其中橡膠粉經(jīng)過(guò)飽和NaOH預(yù)處理。具體如下： (1) 60目橡膠粉經(jīng)過(guò)飽和氫氧化鈉浸泡48h，并清洗干凈干燥待用； (2) 基準(zhǔn)混凝土按如下質(zhì)量比，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后加入處 理過(guò)的橡膠粉，加入的橡膠粉按上述砂的3. 5~10%等體積替代砂，相應(yīng)地改變橡膠粉和砂 的比例制備混凝土人工魚(yú)礁材料，同時(shí)加入外加劑，外加劑的摻量為所述基準(zhǔn)混凝土總重 量的 0. 54wt% ; (3) 混凝土攪拌機(jī)拌和，澆筑24h后拆模，養(yǎng)護(hù)28天后即可投放到海里。
[0015] 表1為含不同摻量的60目的橡膠顆粒混凝土試件養(yǎng)護(hù)28天后測(cè)得的抗壓強(qiáng)度， 以及在鹽度為32的海水中浸泡350天后測(cè)得的表觀氯離子擴(kuò)散系數(shù)，深海區(qū)的耐久性壽命 采用Fick第二定律本次混凝土壽命計(jì)算以鉆芯取樣試件的表觀氯離子擴(kuò)散系數(shù)為基礎(chǔ)， 推測(cè)十年后的擴(kuò)散系數(shù)作為定值來(lái)計(jì)算耐久性壽命，采用下面方法計(jì)算混凝土礁體的耐久 性壽命。 式中Dt一一時(shí)間為奔后的擴(kuò)散系數(shù)；D0一一表觀氯離子擴(kuò)散系數(shù)；t齡期系數(shù)，取 0. 33 ;T 耐久性壽命；z-保護(hù)層厚度；'混凝土表面氯尚子濃度，測(cè)得為1. 94% ; Cc--鋼筋腐蝕臨界氯尚子濃度，本案取〇. 067% (占混凝土質(zhì)量)。
[0016] 由下表1可看出，以C40普通混凝土為投放于鹽度為32的海洋中作為人工魚(yú)礁 材料，氯離子擴(kuò)散系數(shù)為〇. 77X1(T12m2/s，如果采用混凝土保護(hù)厚度為50mm時(shí)，其耐久性 壽命為31. 21年；以C40混凝土標(biāo)準(zhǔn)配合為基礎(chǔ)，摻入60目的經(jīng)飽和NaOH溶液浸泡48小 時(shí)的橡膠粉，當(dāng)代替河砂的體積百分比為3. 5~10%時(shí)，橡膠粉混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為 0. 40~0. 46X1(T12m2/s，當(dāng)保護(hù)層厚度為50mm時(shí)，至少可提高了 10年的耐久性壽命，而且抗 壓強(qiáng)度不低于50MPa，完全可滿足100米深度的海洋環(huán)境中的服役條件。當(dāng)摻量為5%時(shí)，提 高了 17年的耐久性壽命，抗壓強(qiáng)度為55. 481MPa，比C40混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度有所提高。
[0017]表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚(yú)礁材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將橡膠粉經(jīng)過(guò)飽和氫氧化鈉浸泡48小時(shí)，并清洗干凈干燥待用； (2) 基準(zhǔn)混凝土按如下的質(zhì)量比混合，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后 加入處理過(guò)的橡膠粉，加入的橡膠粉按上述砂的3. 5~10%等體積替代砂，相應(yīng)地改變橡膠 粉和砂的比例制備混凝土人工魚(yú)礁材料，同時(shí)加入外加劑，外加劑的摻量為所述基準(zhǔn)混凝 土總重量的0. 54wt% ; (3) 混凝土攪拌機(jī)拌和，澆筑24小時(shí)后拆模，養(yǎng)護(hù)28天后即可投放到海里。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1)中，所述橡膠粉粒徑為60目。
3. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)中，所述砂為河砂，最大粒徑 4mm;碎石粒徑10mm~31. 5mm;外加劑為聚羧酸系高性能減水劑。
4. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)中，所述水泥使用P. 042. 5R普 通硅酸鹽水泥。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚(yú)礁材料的制備方法，這種混凝土由按質(zhì)量配比的水、水泥、砂、碎石和橡膠粉混合攪拌而成，其中水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598，摻入經(jīng)飽和NaOH浸泡48小時(shí)后水洗的60目橡膠粉，摻量為替代3.5~10%體積的砂，澆筑養(yǎng)護(hù)28天后，制得的含有橡膠粉的混凝土構(gòu)件抗壓強(qiáng)度達(dá)50 Mpa以上，滿足100米的海底深度的礁體抗壓強(qiáng)度要求，混凝土的抗?jié)B水性能和抗氯離子擴(kuò)散性能比基準(zhǔn)混凝土的好，大大提高了混凝土在深海區(qū)人工混凝土礁體的耐久性壽命。
【IPC分類】C04B28-00, C04B18-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104761199
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510135950
【發(fā)明人】陳海燕, 趙敏, 林振龍
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月26日