一種半剛性混凝土及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半剛性混凝土及其制備工藝，該半剛性混凝土為將普通混凝土的部分細集料替換為柔性材料后拌合而成的混凝土，被替換細集料的質(zhì)量與替換用所述柔性材料的質(zhì)量相同；柔性材料的組成按質(zhì)量計為：膠粉30%～40%，膠粒30%～40%，聚丙烯類纖維0.5%～1.5%，粉煤灰3%～8%，礦物摻合料20%～28%；膠粉和膠粒需通過強堿溶液將橡膠粒及橡膠粉表面的硬脂酸鋅去除；其制備工藝包括步驟：一、柔性材料制備及按比例級配組合；二、半剛性混凝土制備。本發(fā)明制備工藝步驟簡單、操作簡便且投入成本低、使用效果好，能彌補現(xiàn)有普通混凝土存在的變形小、脆性大、抗拉能力低等缺陷。
【專利說明】一種半剛性混凝土及其制備工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混凝土制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種半剛性混凝土及其制備工藝。背景技 術(shù)
[0002]隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的興起，混凝土這種工程材料大量應(yīng)用于不同類別的土木工程建設(shè)中，由于混凝土材料最大的特點是抗壓強度高而抗拉伸強度較低，故混凝土材料主要用于承重結(jié)構(gòu)。但隨著工程技術(shù)的發(fā)展，混凝土這種強度大、變形小的鋼性材料逐漸顯現(xiàn)出它的局限性，現(xiàn)如今特別渴求能夠出現(xiàn)一種界于鋼性材料和柔性材料之間的半剛性材料，即出現(xiàn)一種混凝土材料，其既有鋼性混凝土一樣強大的承重能力(或略低一些的強度需求)，又具有較強拉伸韌性并具有在一定范圍內(nèi)變形的變形能力(其變形能力比目前混凝土要求大些)，而且此種變形在相對范圍內(nèi)帶有可恢復(fù)性。例如巨大的建筑物基礎(chǔ)如果具有一定的韌性就可以減少地震波對結(jié)構(gòu)物的破壞并降低吸收地震產(chǎn)生的能量，減少因地震和地基變形引起的混凝土開裂隙、結(jié)構(gòu)破壞和整個建筑物失去使用功能；地下工程的游泳池、污水處理池、核電站廢品處理池等結(jié)構(gòu)物的混凝土在接受地震和強大的外力作用發(fā)生一定的變形但不開裂，變形在外力消失后能夠恢復(fù)到原來狀態(tài)而不被破壞，日本福田核電站地震造成的核廢液外漏就是混凝土剛性過大抗拉伸韌性不足造成事故的典型事例。再例如大型斜拉索橋箱型梁體內(nèi)填充混凝土和其路面混凝土往往由于混凝土的彈性模量大、剛性大、脆性強等原因不能長期性承受車輛巨大沖擊波而使混凝土過早地出現(xiàn)了裂縫或斷裂。
[0003]綜上，如能開發(fā)一種介于剛性混凝土和柔性有機材料之間的半剛性混凝土材料，用于上述結(jié)構(gòu)物中是最為理想的，并且也能大大降低混凝土工程將來巨大配筋和鋼鉸線的用量，降低混凝土工程對鋼筋和鋼鉸線的依賴性。因而，開展對半剛性混凝土材料的開發(fā)和研究是一項突出而又迫切的研究任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種制備過程簡單、投入成本較低且性能優(yōu)良的半剛性混凝土。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種半剛性混凝土，其特征在于:該半剛性混凝土為將普通混凝土的部分細集料替換為柔性材料后拌合而成的混凝土，被替換細集料的質(zhì)量與替換用所述柔性材料的質(zhì)量相同；所述柔性材料的組成按質(zhì)量計為:膠粉30%~40%，膠粒30%~40%，聚丙烯類纖維0.5%~L 5%，粉煤灰3%~8%，礦物摻合料20%~28% ;所述礦物摻合料為礦粉或礦渣粉；所述膠粉為通過強堿溶液將橡膠粉表面所含硬脂酸鋅去除后獲得的固體粉末，所述膠粒為通過強堿溶液將橡膠粒表面所含硬脂酸鋅去除后獲得的固體顆粒。
[0006]上述一種半剛性混凝土，其特征是:該半剛性混凝土為彈性模量為ε I的混凝土，
其中^ 4 < 1，ε0為所述普通、混凝土的彈性模量:。
10 ευ[0007]上述一種半剛性混凝土，其特征是:普通混凝土中替換為柔性材料的細集料的質(zhì)量不大于細集料總質(zhì)量的60%。優(yōu)選地，普通混凝土中替換為柔性材料的細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的15%~60%。
[0008]上述一種半剛性混凝土，其特征是:所述膠粉的粒度為40目~200目，膠粒的粒度為0.45mm~5mm,聚丙烯類纖維的長度為20mm± 5mm,所述粉煤灰的45 μ m方孔篩余量(25%，礦物摻合料的比表面積≥350m2/Kgo
[0009]上述一種半剛性混凝土，其特征是:所述橡膠粉和橡膠粒均由廢舊橡膠制品粉碎--? 。 [0010]同時，本發(fā)明還提供了一種工藝步驟簡單、實現(xiàn)方便且投入成本較低、所制備超低溫高性能混凝土性能優(yōu)良的半剛性混凝土制備工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟:
[0011]步驟一、柔性材料制備，過程如下:
[0012]步驟101、膠粉及膠粒制備:將橡膠粉放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌IOmin~30min后，取出烘干制得膠粉；將橡膠粒放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌IOmin~30min后，取出烘干制得膠粒；
[0013]步驟102、按比例均勻混合:將步驟101中所制得的膠粉和膠粒與聚丙烯類纖維、粉煤灰和礦物摻合料按照設(shè)計比例混合均勻后，制得所述柔性材料；
[0014]步驟二、半剛性混凝土制備:采用等質(zhì)量替換法將普通混凝土的部分細集料替換為步驟一中所制得柔性材料后，再均勻拌合獲得半剛性混凝土。
[0015]上述工藝，其特征是:步驟101中所述強堿溶液為NaOH溶液，所述NaOH溶液的濃度為 lmol/L ~5mol/L。
[0016]上述工藝，其特征是:步驟102中進行均勻混合之前，還需采用表面處理劑對步驟101中所制得的膠粉和膠粒進行處理，所述表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0017]上述工藝，其特征是:步驟二中所述普通混凝土由膠凝材料、粗集料、細集料和水均勻拌合而成；
[0018]步驟二中進行半剛性混凝土制備時，過程如下:
[0019]步驟201、配合比設(shè)計:按照普通混凝土配合比設(shè)計方法對所述普通混凝土的配合比進行設(shè)計；
[0020]步驟202、柔性材料替換細集料量確定:對被替換細集料質(zhì)量占細集料總質(zhì)量的百分比(:％進行確定，替換用柔性材料的質(zhì)量與被替換細集料的質(zhì)量相同；
[0021]步驟203、拌合:根據(jù)步驟201中所設(shè)計的配合比，并結(jié)合步驟202中所確定的柔性材料替換量，對拌合所述半剛性混凝土用膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水的用量分別進行確定，再按照所確定的用量將膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水進行均勻拌合后，獲得半剛性混凝土。
[0022]上述工藝，其特征是:步驟203中對膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水進行拌合時，還需在拌合物中添加對所述柔性材料中的膠粉和膠粒進行表面處理的硅烷偶聯(lián)劑。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0024]1、制備工藝步驟簡單、操作簡易且實現(xiàn)方便，投入成本較低。
[0025]2、所采用的柔性材料組分設(shè)計合理、加工制作簡便、投入成本較低且使用效果好，應(yīng)用NaOH溶液處理橡膠粉和橡膠粒表面，為無機膠凝材料與柔性材料之間的結(jié)合創(chuàng)造了條件；同時，利用硅烷偶聯(lián)劑處理膠粉和膠粒，使其表面形成半剛性過渡段；利用超細粉煤灰和磨細礦渣粉或礦粉作為載體，使柔性材料易于儲存、運輸和計量，為大量推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
[0026]3、能變廢為寶，實現(xiàn)廢舊橡膠制品的再利用，同時也解決了廢舊橡膠制品的環(huán)境污染問題，由于廢舊輪胎類橡膠制品具有較強的抗熱性，抗腐蝕性，老化和自然分解能力差，燃燒處理又會帶來更嚴重的空氣污染，深埋處理后上百年都不易被完全分解，因而廢舊橡膠材料的無害化處理和在混凝土工程中的應(yīng)用也是發(fā)展綠色混凝土的一個重要發(fā)展方向，本發(fā)明不僅能夠解決橡膠類材料對環(huán)境的污染，同時也開創(chuàng)了半剛性材料應(yīng)用的新天地，是混凝土材料領(lǐng)域研究的一項重大新突破，柔性材料可做為綠色環(huán)保再生型混凝土的第六組分而得到廣泛應(yīng)用，經(jīng)濟價值、社會價值非?？捎^。
[0027]4、半剛性混凝土性能優(yōu)良，其是一種界于剛性混凝土與柔性有機材料之間的半剛性混凝土建筑材料，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)物受力特點一般情況下其彈性模量應(yīng)控制在現(xiàn)有混凝土彈性模量的I~1/10之內(nèi)，壓應(yīng)變控制在100%~150%之間，在滿足混凝土設(shè)計強度的前提下(注該半剛性混凝土所施工工程結(jié)構(gòu)一般情況下對混凝土的強度要求不高，而混凝土的變形和柔韌度要求較高)。所制備半剛性混凝土與現(xiàn)有的普通混凝土相比，具有較強韌性和變形能力的混凝土材料，可以彌補現(xiàn)有普通混凝土存在的變形小、脆性大、抗拉能力低等缺陷，該半剛性混凝土材料不同于半剛性浙青混凝土材料，因為半剛性浙青混凝土材料主要的強度來源是以水泥類水硬性材料為主的無機膠凝材料。
[0028]5、半剛性混凝土的配合比設(shè)計過程簡單，其在不改變原有普通混凝土材料的相學(xué)結(jié)構(gòu)組分的基礎(chǔ)上，通過柔性材料對部分細集料進行替換，便能使被替換普通混凝土的原有受力骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，改變混凝土材料的相結(jié)構(gòu)和水泥砂漿界面結(jié)構(gòu)，使其力學(xué)性能、物理性能與變形特征發(fā)生較大變化。
[0029]6、半剛性混凝土耐久性能優(yōu)良，具體體現(xiàn)在以下幾個方面:第一、摻滲性:由于所述柔性材料中主要以的膠粉和膠粒為主，這些材料的摻入大大提高了混凝土的摻滲性，降低了混凝土被液體侵蝕的能力耐久性能大大提高；第二、混凝土的抗凍性:通過試驗混凝土的抗凍性明顯高于普通混凝土 ；第三、抗氯離子滲透性能:由于所述柔性材料的摻入不僅在混凝土內(nèi)部形成封閉式內(nèi)部孔洞，同時大大降低了混凝土的自重，在這種情況下，可以通過提高骨膠比來進一步優(yōu)化混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過試驗半剛性混凝土的抗氯離子的滲透性大大提高?？傊?半剛性混凝土有著優(yōu)良的耐久性，雖然其徐變較大，不能用于剛性要求大、大跨度橋的拱中施工，但由于其強大的韌性和優(yōu)良的長期性耐久性又彌補了剛性混凝土無法彌補的空白，在橋梁的過渡段、高速公路混凝土路面、高速鐵路等隧道的仰拱、軌道板層、支撐層，各類健身場館地坪，斜拉索橋面混凝土，箱型梁內(nèi)填充混凝土等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用天地。
[0030]7、使用效果好、實用價值高且推廣應(yīng)用前景廣泛。
[0031]綜上所述，本發(fā)明制備工藝步驟簡單、操作簡便且投入成本低、使用效果好，能彌補現(xiàn)有普通混凝土存在的變 形小、脆性大、抗拉能力低等缺陷。
[0032]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實施例1中半剛性混凝土的制備工藝流程框圖。
[0034]圖2為本發(fā)明實施例2中半剛性混凝土的制備工藝流程框圖。
【具體實施方式】
[0035]實施例1
[0036]本實施例中，所制備半剛性混凝土為將普通混凝土的部分細集料替換為柔性材料后拌合而成的混凝土，被替換細集料的質(zhì)量與替換用所述柔性材料的質(zhì)量相同。所制備半
剛性混凝土為彈性模量為ε I的混凝土，其中^ 4 < I，ε O為所述普通混凝土的彈性
模量。
[0037]本實施例中，被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的15%。
[0038]實際制備時，可以根據(jù)具體需要，對被替換細集料質(zhì)量占細集料總質(zhì)量的百分比進行調(diào)整，且被替換細集料的質(zhì)量不大于細集料總質(zhì)量的60%。
[0039]本實施例中，所述柔性材料的組成按質(zhì)量計為:膠粉35%，膠粒35%，聚丙烯類纖維1%，粉煤灰5%，礦物摻合料24%。所述礦物摻合料為礦粉。所述膠粉為通過強堿溶液將橡膠粉表面所含硬脂酸鋅去除后獲得的固體粉末，所述膠粒為通過強堿溶液將橡膠粒表面所含硬脂酸鋅去除后獲得的固體顆粒。實際制備時，可以根據(jù)具體需要，對所述柔性材料中各組分的含量進行相應(yīng)調(diào)整。
[0040]實際制備時，所述礦物摻合料也可以為礦渣粉。
[0041]本實施例中，所述膠粉的粒度為40目~200目，膠粒的粒度為0.45mm~5臟，聚丙烯類纖維的長度為20mm，所述粉煤灰的45 μ m方孔篩余量< 25%，礦物摻合料的比表面積≥350m2/Kg。
[0042]本實施例中，所述橡膠粒由橡膠粒一和橡膠粒二按質(zhì)量比4: (2.5~3.5)均勻混合而成，橡膠粒一的粒度為0.45mm~Imm,橡膠粒二的粒度為1mm~5mm。
[0043]所述橡膠粉和橡膠粒均為橡膠材料，橡膠材料具有強大的承壓能力和柔韌性且其柔性能通過固化劑進行簡便調(diào)節(jié)，橡膠材料在我國分布和存量廣泛。本實施例中，所述橡膠粉和橡膠粒均由廢舊橡膠制品粉碎而成，如廢棄車胎、橡膠皮墊、橡膠鞋底等，因而本發(fā)明對解決廢棄輪胎及橡膠制品環(huán)境污染的問題是一條很好的利用途徑，也是綠色混凝土開發(fā)的一個重要方向。實際制備時，所述橡膠粉和橡膠粒也可以由成品橡膠或原生橡膠粉碎而成。
[0044]目前，利用廢棄輪胎和其它橡膠廢棄物生產(chǎn)橡膠粉的方法在我國已經(jīng)成熟，主要采用液氮低溫冷凍、常溫粉碎、濕法粉碎等方法。
[0045]其中，液氮低溫冷凍方法是我國八五期間由青島化工學(xué)院、航天航空部第609所等單位共同承擔(dān)的低溫冷凍法生產(chǎn)微細膠粉及其應(yīng)用的一項科技攻關(guān)項目，現(xiàn)已取得很好的應(yīng)用成果，其主要原理為在低溫條件下通過以液氮為制冷介質(zhì)將橡膠冷凍到_196°C的玻璃化溫度以下，在低溫條件下橡膠處于玻璃態(tài)表現(xiàn)出特有的脆性，然后利用物量粉碎的方法(例如錘磨粉碎機)進行破碎，用這種方法所得的橡膠粉粒徑一般可達40目~200目，這種方法生產(chǎn)的橡膠粉粒徑小，表面光滑，受熱后氧化程度低，但生產(chǎn)成本較高。[0046]常溫粉碎方法的生產(chǎn)原理為輪輥剪切、扯拉及擠壓廢舊輪胎以致粉碎，主要工序有以下5道，其中最為重要的生產(chǎn)工序為粗碎和細碎；采用常溫粉碎方法進行生產(chǎn)時，包括以下工序:工序一:對廢舊橡膠分類，從廢舊物資回收部門挑選出適宜的汽車輪胎；工序二:廢舊輪胎切割，經(jīng)過分類的廢舊輪胎要事先切割，為后續(xù)的洗滌和分類提供方便，切割設(shè)備采用曲輥切膠機；工序三:粗碎，利用輥筒粉碎機等對廢舊輪胎進行粗碎，粗碎后的橡膠按要求進行篩選，不符合要求的重新返回粗碎機；粗碎后的橡膠粉還需進行磁選，以除去橡膠粉中金屬雜物；粗碎機的前后輥筒平行排列，分別為平滑輥筒和溝槽輥筒，粗碎時平滑棍筒與溝槽棍筒的轉(zhuǎn)速比為1: 2~1: 3,帶溝槽棍筒的轉(zhuǎn)速為30r/mim~40r/mim,依靠兩個輥筒的轉(zhuǎn)速差提供剪切力；工序四:細碎，細碎工序與粗碎工序基本相同，同樣依靠輥筒進行壓碎、切斷；細碎時，輥筒的轉(zhuǎn)速比加大，兩個輥筒的間距變??；工序五:篩分，篩分工序主要通過離心振動篩床來實現(xiàn)，篩床上鋪設(shè)篩網(wǎng)，篩網(wǎng)按篩孔大小分類，可根據(jù)粒徑需要進行更換；篩分時，篩床離心振動，在其帶動下，符合粒徑要求的膠粉通過篩網(wǎng)匯集到出料口，大于粒徑的要求的膠粉隨篩床振動至傳送帶，循環(huán)處理。
[0047]濕法粉碎方法是在溶液中對廢舊橡膠制品進行粉碎的方法，該法主要采用的粉碎設(shè)備是膠體磨機，其粉碎過程分為三個步驟:一是廢舊橡膠的初碎，采用常溫粉碎法進行；二是化學(xué)藥劑或水對膠粉進行預(yù)處理；三是預(yù)處理的橡膠粉投入一個或多個膠體磨機中進行研磨粉碎，再經(jīng)除堿，除溶劑和脫水干燥等處理后，可得橡膠粉。但該法工藝復(fù)雜，效率低，成本高，推廣困難，因此，用該法制備的橡膠粉僅在高檔制品和有特殊要求的材料中使用，大量處理廢品中不需進行設(shè)備和工藝改造。
[0048]本實施例中，采用常溫粉碎方法生產(chǎn)所述橡膠粉和橡膠粒。
[0049]實際使用時，所述柔性材料中的礦物摻合料能改善混凝土中因所述柔性材料摻入而帶來的混凝土干澀、和易性差等問題，能細化和填充混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)和膠粒變形孔結(jié)構(gòu)，增強所述柔性材料的剛度，對混凝土強度的形成和后期發(fā)展起到補充作用。
[0050]本實施例中，所述粉煤灰和礦物摻合料的比表面積均為350m2/Kg~500m2/Kg。所添加礦物摻合料能細化和填充膠粉之間、膠粉與膠粒之間、膠粒之間以及水泥砂漿之間的毛細孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密化，增強和補充混凝土后期強度發(fā)展不足和混凝土經(jīng)受重大變型后的恢復(fù)能力。所添加的粉煤灰提高新拌半剛性混凝土的和易性和可施工性能，填充、細化與均化混凝土孔結(jié)構(gòu)。所述膠粉和膠粒形成連續(xù)級配型骨料。
[0051]如圖1所示的半剛性混凝土制備工藝，包括以下步驟:
[0052]步驟一、柔性材料制備，過程如下:
[0053]步驟101、膠粉及膠粒制備:將橡膠粉放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌15min后，取出烘干制得膠粉；將橡膠粒放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌15min后，取出烘干制得膠粒。
[0054]本實施例中，所述強堿溶液為NaOH溶液且其濃度為3mol/L。
[0055]實際制備時，也可以采用其它強堿溶液，如KOH溶液等。
[0056]步驟102、按比例均勻混合:將步驟101中所制得的膠粉和膠粒與聚丙烯類纖維、粉煤灰和礦物摻合料按照設(shè)計比例混合均勻后，制得所述柔性材料。
[0057]本實施例中，步驟102中進行均勻混合之前，還需采用表面處理劑對步驟101中所制得的膠粉和膠粒進行處理，所述表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0058]其中，采用硅烷偶聯(lián)劑對膠粉和膠粒進行處理時，其處理方法為硅烷偶聯(lián)劑的常規(guī)表面預(yù)處理法。本實施例中，采用硅烷偶聯(lián)劑對步驟101中所制得的膠粉和膠粒進行處理時，先用水將硅烷偶聯(lián)劑配成質(zhì)量濃度為0.5%~1%的偶聯(lián)劑溶液，再將需處理膠粉和膠粒放入所述偶聯(lián)劑溶液進行浸潰，之后將經(jīng)浸潰的膠粉和膠粒取出即可。同時，為保證浸潰充分，將膠粉和膠粒放入所述偶聯(lián)劑溶液后，還需進行均勻攪拌。
[0059]也就是說，本實施例中，硅烷偶聯(lián)劑的添加方式為浸潰式。
[0060]由于將剛性的普通混凝土原材料與柔性的橡膠材料結(jié)合起來形成一種既具有強大的承載能力又具有較強的韌性的混凝土材料(即所述半剛性混凝土)時，橡膠材料與剛性無機材料(具體為普通混凝土原材料)界面之間無法強有力結(jié)合是一大難題，經(jīng)分析影響水化硬化過程有機物界面與混凝土砂漿或水泥漿粘結(jié)力的主要因素為一種橡膠生產(chǎn)過程中引入的一種叫“硬脂酸鋅”的潤滑劑和硫催化媒活化劑，由于橡膠粉和橡膠粒中不可避免的含有這種潤滑劑和活化劑，粉狀的具有滑膩感的硬脂酸鋅是降低水泥砂漿與有機材料界面粘結(jié)力的最主要因素，而并非水泥砂漿界面與橡膠材料之間的結(jié)合力不強；其次是由于橡膠材料與剛性無機材料界面粘結(jié)后沒有形成強度過度段而降低了粘結(jié)強度和混凝土的抗壓強度。因此，除去粘結(jié)面的硬脂酸鋅和建立增大橡膠材料與剛性無機材料界面粘結(jié)強度的半剛性過渡層是半剛性混凝土制備的關(guān)鍵。
[0061]硬脂酸鋅是一種白色輕質(zhì)可燃性細微粉末，分子式為(C17H35COO) 2Zn ;NaOH又名燒堿，火堿、苛性鈉，其與硬脂酸鋅之間的化學(xué)反應(yīng)式為Zn (C17H35COO) 2+4Na0H=2Na (C17H35COO)+Na2 [Zn (OH)4],由于Na (C17H35COO)與Na2 [Zn (OH) 4]均易溶于水，因此浸潰后用清水沖洗即可清除 Na(C17H35COO)、Na2 [Zn (OH) J 和殘留的 NaOH0
[0062]硅烷偶聯(lián)劑(Y(CH2)nSiX3)是由硅氯仿(HSiCl3)和帶有反應(yīng)性基團的不飽和烯烴在鉬氯酸催化 下加成，再經(jīng)醇解而得。在國內(nèi)有KH550、KH560、KH570、KH792、DL602和DL171這幾種型號。硅烷偶聯(lián)劑實質(zhì)上是一類具有有機官能團的硅烷，在其分子中同時具有能和無機質(zhì)材料(如玻璃、硅砂、金屬等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團及與有機質(zhì)材料(合成樹脂、橡膠等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團。此處，n=0~3 ；X為可水解的基團；Y為有機官能團，能與樹脂起反應(yīng)。X通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，這些基團水解時即生成硅醇(Si (OH)3),而與無機物質(zhì)結(jié)合，形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基等，這些反應(yīng)基可與有機物質(zhì)反應(yīng)而結(jié)合。因此，通過使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無機物質(zhì)和有機物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在一起提高復(fù)合材料的性能和增加粘接強度的作用。
[0063]綜上，制備半剛性混凝土?xí)r，由于所述柔性材料與剛性有機材料非常弱的界面粘結(jié)力和兩者的變形能力差異過大，因而關(guān)鍵就是強化水泥砂漿或水泥漿與柔性材料界面的粘結(jié)力，同時由于兩種材料之間的變形差別太大必須在柔性材料界面處存在一個柔性到剛性的過渡段界面層(即半剛性過渡層)。本實施例中，通過強堿溶液對所述柔性材料中的膠粉和膠粒進行處理后，能有效增加所述柔性材料與剛性有機材料之間的粘結(jié)能力。同時，通過硅烷偶聯(lián)劑對膠粉和膠粒進行表面處理后，能在膠粉和膠粒外側(cè)形成一個半剛性過渡層，能有效增強所述柔性材料與剛性無機材料之間結(jié)合界面的粘結(jié)力，使之建立起分子橋，通過硅烷偶聯(lián)劑處理后柔性材料與剛性無機材料之間的粘結(jié)強度明顯提高和改善，同時使得膠粉與膠粒表面強度強化，形成由顆粒表面到內(nèi)部的剛性過渡段，為合成半剛性混凝土材料提供應(yīng)力源。[0064]步驟二、半剛性混凝土制備:采用等質(zhì)量替換法將普通混凝土的部分細集料替換為步驟一中所制得柔性材料后，再均勻拌合獲得半剛性混凝土。
[0065]本實施例中，步驟二中所述普通混凝土由膠凝材料、粗集料、細集料和水均勻拌合而成；
[0066]步驟二中進行半剛性混凝土制備時，過程如下:
[0067]步驟201、配合比設(shè)計:按照普通混凝土配合比設(shè)計方法對所述普通混凝土的配合比進行設(shè)計。
[0068]本實施例中，對所述普通混凝土的配合比進行設(shè)計時，遵循現(xiàn)行配合比設(shè)計規(guī)程:JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進行設(shè)計。
[0069]步驟202、柔性材料替換細集料量確定:采用等質(zhì)量替換法進行替換時，對被替換細集料質(zhì)量占細集料總質(zhì)量的百分比(:％進行確定，替換用柔性材料的質(zhì)量與被替換細集料的質(zhì)量相同；采用超量替換法進行替換時，對被替換細集料體積占細集料總體積的百分比(:％進行確定，替換用柔性材料的體積與被替換細集料的體積相同。
[0070]步驟203、拌合:根據(jù)步驟201中所設(shè)計的配合比，并結(jié)合步驟202中所確定的柔性材料替換量，對拌合所述半剛性混凝土用膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水的用量分別進行確定，再按照所確定的用量將膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水進行均勻拌合后，獲得半剛性混凝土。
[0071]本實施例中，所述膠凝材料為水泥，具體為海螺牌42.5號普通硅酸鹽水泥，其密度為3.10Kg/m3,比表面積為345m2/Kg。所述細集料為砂，具體為中砂且其細度模數(shù)為2.6~
3.0。粗集料為碎石，連續(xù)級配，`最大粒徑為31.5mm，密度為2.70kg/m3。
[0072]本實施例中，步驟201中所設(shè)計的配合比如下:一立方所述普通混凝土中水泥400Kg，砂780Kg，碎石1170Kg，水200Kg。并且，按照該配合比所制備普通混凝土的坍落度為180mm,容重為2450Kg/m3，該普通混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為27.6MPa且28天抗壓強度為39.2Mpa。
[0073]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為160_，容重為2380Kg/m3,該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為17.7MPa且28天抗壓強度為27.0Mpa0
[0074]本實施例中，步驟203中進行拌合時，采用強制式攪拌機進行拌合。
[0075]實際制備過程中，步驟203中待所述半剛性混凝土用膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水的用量確定后，還可對膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水的用量進行微調(diào)，具體遵循以下原則:第一、在水膠比不變的情況下，半剛性混凝土抗壓強度隨所述柔性材料替換量的增加而迅速降低；第二、在柔性材料替換量和水膠比都固定的情況下，半剛性混凝土抗壓強度的發(fā)展與所述膠粒的最大直徑相關(guān)，膠粒直徑越大抗壓強度下降越大；第三、半剛性混凝土的彈性模量隨著柔性材料替換量的增加而降低；第四、半剛性混凝土的彈性模量隨著膠粒的最大粒徑增大而降低；第五、半剛性混凝土的彈性模量隨著膠凝材料用量的增大而降低；第六、半剛性混凝土的柔韌性越好，彈性模量就越低。
[0076]實施例2
[0077]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的30%。
[0078]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0079]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例1相同。
[0080]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為120_，容重為2270Kg/m3,該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為13.2MPa且28天抗壓強度為19.4Mpa。
[0081]實施例3
[0082]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的45%。
[0083]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0084]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例1相同。
[0085]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為130_，容重為2100Kg/m3,該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為9.0MPa且28天抗壓強度為13.8Mpa。
[0086]實施例4
[0087]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的60%。
[0088]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0089]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例1相同。
[0090]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為140_，容重為1860Kg/m3,該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為6.2MPa且28天抗壓強度為10.2Mpa。
[0091]實施例5
[0092]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:該半剛性混凝土中還摻加有外加劑，所摻加外加劑為江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸減水劑，減水率^ 25% ;固含量> 20%，所添加外加劑的質(zhì)量為水泥質(zhì)量的1%。
[0093]實際制備時，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0094]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備時，與實施例1不同的是:步驟203中進行拌合時，先根據(jù)步驟201中所設(shè)計的配合比，并結(jié)合步驟202中所確定的柔性材料替換量，對拌合所述半剛性混凝土用膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料、外加劑和水的用量分別進行確定，再按照所確定的用量將膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料、外加劑和水進行均勻拌合后，獲得半剛性混凝土。
[0095]實際制備過程中，步驟201中對所述普通混凝土進行配合比設(shè)計時，可以按GB/T8076-2010混凝土減水劑進行配合比設(shè)計。
[0096]本實施例中，步驟201中所設(shè)計的配合比如下:一立方所述普通混凝土中水泥400Kg，砂780Kg，碎石1170Kg，水200Kg，外加劑4Kg。并且，按照該配合比所制備普通混凝土的坍落度為245mm,容重為2420Kg/m3,該普通混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為31.6MPa且28天抗壓強度為43.2Mpa，28天彈性模量為36.8，該普通混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為3.41MPa且28天抗折強度為4.90Mpao
[0097]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重、彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為230mm，容重為2360Kg/m3，28天彈性模量為30.4，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為21.7MPa且28天抗壓強度為30.3Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.44MPa且28天抗折強度為3.67Mpa。
[0098]實施例6
[0099]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例5不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的30%。
[0100]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0101]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例5相同。
[0102]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重、彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為170mm，容重為2280Kg/m3，28天彈性模量為22.6，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為16.2MP`a且28天抗壓強度為22.4Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.3IMPa且28天抗折強度為3.49Mpa。
[0103]實施例7
[0104]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例5不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的45%。
[0105]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0106]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例5相同。
[0107]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重、彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為180mm，容重為2130Kg/m3，28天彈性模量為19.5，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為12.0MPa且28天抗壓強度為16.8Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.05MPa且28天抗折強度為3.12Mpa。
[0108]實施例8
[0109]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例5不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的60%。
[0110]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0111]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例5相同。[0112]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的坍落度、容重、彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:坍落度為200mm，容重為1880Kg/m3，28天彈性模量為15.8，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為8.SMPa且28天抗壓強度為11.5Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu) 物7天抗折強度為1.68MPa且28天抗折強度為2.83Mpa。
[0113]由實施例1至實施例8中所制備半剛性混凝土的坍落度測試結(jié)果看出，隨著所述柔性材料替換細集料質(zhì)量的增加，所制備半剛性混凝土的坍落度先降低后增加；并且摻加外加劑后，半剛性混凝土的坍落度有明顯增大，但隨著所述柔性材料替換細集料質(zhì)量的增加，所制備半剛性混凝土的坍落度變化趨勢也是先降低后增加。
[0114]由于所制備半剛性混凝土中用所述柔性材料替換了普通混凝土中的部分細集料，而橡膠粉和橡膠粒的比重與水的比重較接近，因而半剛性混凝土的容重與普通混凝土相比明顯降低，這對混凝土工程結(jié)構(gòu)減輕自重是非常有好處的。由實施例1至實施例8中所制備半剛性混凝土的容重測試結(jié)果看出，隨著所述柔性材料替換量的增大，所制備半剛性混凝土的容重會明顯降低；另外，摻加外加劑的半剛性混凝土的容重變化趨勢與不摻外加劑的容重變化趨勢相同。
[0115]實施例9
[0116]本實施例中，所制備的半剛性混凝土與實施例1相同。
[0117]本實施例中，如圖2所示，對所述半剛性混凝土進行制備時，與實施例1不同的是:步驟102中進行均勻混合之前，不需采用表面處理劑對步驟101中所制得的膠粉和膠粒進行處理；步驟203中對膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水進行拌合時，還需在拌合物中添加對所述柔性材料中的膠粉和膠粒進行表面處理的硅烷偶聯(lián)劑。
[0118]也就是說，硅烷偶聯(lián)劑采用直接添加方式，其處理方法為硅烷偶聯(lián)劑的常規(guī)直接加入法。本實施例中，所添加硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量為拌合用柔性材料中聚丙烯類纖維、粉煤灰和礦物摻合料總質(zhì)量的0.1%~2%。
[0119]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為17.1MPa且28天抗壓強度為25.6Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.44MPa且28天抗折強度為3.67Mpa。
[0120]實施例10
[0121]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例9不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的30%。
[0122]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0123]本實施例中，采用如圖2所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例9相同。
[0124]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為12.SMPa且28天抗壓強度為17.9Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.3IMPa且28天抗折強度為3.49Mpa。
[0125]實施例11[0126]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例9不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的45%。
[0127]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0128]本實施例中，采用如圖2所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例9相同。
[0129]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為8.2MPa且28天抗壓強度為11.9Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.05MPa且28天抗折強度為3.12Mpa。
[0130]實施例12
[0131]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例9不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的60%。
[0132]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0133]本實施例中，采用如圖2所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例9相同。
[0134]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓 強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為5.7MPa且28天抗壓強度為9.1Mpa,該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為1.68MPa且28天抗折強度為2.83Mpa。
[0135]實施例13
[0136]本實施例中，所制備的半剛性混凝土與實施例5相同。
[0137]本實施例中，如圖2所示，對所述半剛性混凝土進行制備時，與實施例1不同的是:步驟102中進行均勻混合之前，不需采用表面處理劑對步驟101中所制得的膠粉和膠粒進行處理；步驟203中對膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水進行拌合時，還需在拌合物中添加對所述柔性材料中的膠粉和膠粒進行表面處理的硅烷偶聯(lián)劑。
[0138]也就是說，硅烷偶聯(lián)劑采用直接添加方式，其處理方法為硅烷偶聯(lián)劑的常規(guī)直接加入法。本實施例中，所添加硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量為拌合用柔性材料中聚丙烯類纖維、粉煤灰和礦物摻合料總質(zhì)量的0.1%~2%。
[0139]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:28天彈性模量為27.2，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為19.3MPa且28天抗壓強度為28.6Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.79MPa且28天抗折強度為4.29Mpa。
[0140]實施例14
[0141]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例13不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的30%。
[0142]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0143]本實施例中，采用如圖2所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例13相同。[0144]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:28天彈性模量為19.0,該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為14.SMPa且28天抗壓強度為21.7Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.66MPa且28天抗折強度為3.96Mpa。
[0145]實施例15
[0146]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例13不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的45%。
[0147]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0148]本實施例中，采用如圖2所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例13相同。
[0149]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:28天彈性模量為15.9，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為11.2MPa且28天抗壓強度為15.9Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.57MPa且28天抗折強度為3.72Mpa。
[0150]實施例16
[0151]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例13不同的是:被替換細集料的質(zhì)量為細集料總質(zhì)量的60%。
[0152]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0153]本實施例中，采用如圖2所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例13相同。
[0154]本實施例中，所述半剛性混凝土制備完成后，對所制備混凝土的彈性模量以及所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度與抗折強度進行測試，測試結(jié)果如下:28天彈性模量為12.1，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗壓強度為7.7MPa且28天抗壓強度為10.1Mpa，該半剛性混凝土所施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物7天抗折強度為2.20MPa且28天抗折強度為2.93Mpa。
[0155]由實施例1至實施例16中所制備半剛性混凝土施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度測試結(jié)果看出:第一、隨著所述柔性材料替換量的增加，所制備半剛性混凝土施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的7天和28天抗壓強度迅速降低；第二、與以直接加入方式相比，硅烷偶聯(lián)劑以浸潰方式對膠粉與膠粒進行處理后，所制備半剛性混凝土施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的7天和28天抗壓強度要高2Mpa~3Mpa ;也就是說，就抗壓強度而言，硅烷偶聯(lián)劑浸潰方式明顯優(yōu)于直接加入方式。
[0156]由實施例5至實施例16中所制備半剛性混凝土施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗折強度(抗折強度主要用于表征混凝土的柔韌度和剛性的變化)測試結(jié)果看出:第一、隨著所述柔性材料替換量的增加，所制備半剛性混凝土施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗折性能明顯改善，混凝土的抗折強度由12%可提高到30%左右，柔韌性顯著提高；第二、抗折試件在極限荷載下沒有出現(xiàn)明顯的斷裂和貫穿性的裂紋，且試件從試驗臺上抬下來時，仍然保持連接狀態(tài)，并且抗折試驗過程中觀測到當(dāng)抗折試件抗折力達到最大峰值并開始下降后，試件表面的裂紋不太明顯并且試驗沒有脆性斷裂，這說明隨著所述柔性材料替換量的增加，半剛性混凝土材料脆性斷裂現(xiàn)象逐步消失，而柔性或半剛性性能逐步顯現(xiàn)。
[0157]由實施例5至實施例8以及實施例13至實施例16中所制備半剛性混凝土的彈性模量測試結(jié)果看出:第一、隨著所述柔性材料替換量的增加，所制備半剛性混凝土的彈性模量明顯降低；第二、與以直接加入方式相比，硅烷偶聯(lián)劑以浸潰方式對膠粉與膠粒進行處理后，所制備半剛性混凝土的彈性模量的明顯高；也就是說，就彈性模量而言，硅烷偶聯(lián)劑浸潰方式明顯優(yōu)于直接加入方式，這是由于膠粉和膠粒經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑直接浸泡處理后，水泥砂漿與膠粉和膠粒之間的粘接力增強，立即在其表面形成的從剛性到半剛性的過渡段。
[0158]由實施例1至實施例16中所制備半剛性混凝土施工成型混凝土結(jié)構(gòu)物的抗壓強度及抗折測試結(jié)果看出:試件在承受極限荷載后仍保持原來的形狀，甚至看不出裂紋，因此所制備半剛性混凝土具有強度恢復(fù)能力。在試件抗壓強度完成后，保留原有試件并標準養(yǎng)護7天，再按第一次的受力方向進行第二次抗壓強度試驗，強度恢復(fù)性能用恢復(fù)指數(shù)量化，強度恢復(fù)指數(shù)為:K=fcl/fc2，式中K為強度恢復(fù)指數(shù)(K=I表示強度完全恢復(fù))，F(xiàn)c2為試件第二次抗壓強度試驗的極限抗壓強度值(MPa)，F(xiàn)cl為試件第一次試驗極限抗壓強度值(MPa)。試驗結(jié)果表明:實施例1至實施例16中所制備的半剛性混凝土均具有極好的強度恢復(fù)性能，通過試驗，所制備半剛性混凝土 7天抗壓強度恢復(fù)能力在85%以上。
[0159]實施例17
[0160]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:所述柔性材料的組成按質(zhì)量計為:膠粉30%，膠粒40%，聚丙烯類纖維1.5%，粉煤灰8%，礦物摻合料20.5%。
[0161]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0162]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，與實施例1不同的是:步驟101中將橡膠粉放入`強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌12min后，取出烘干制得膠粉；將橡膠粒放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌12min后，取出烘干制得膠粒。所述強堿溶液為NaOH溶液且其濃度為4mol/L。
[0163]本實施例中，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例1相同。
[0164]實施例18
[0165]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:所述柔性材料的組成按質(zhì)量計為:膠粉40%，膠粒30%，聚丙烯類纖維0.5%，粉煤灰3%，礦物摻合料26.5%。
[0166]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0167]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，與實施例1不同的是:步驟101中將橡膠粉放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌20min后，取出烘干制得膠粉；將橡膠粒放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌20min后，取出烘干制得膠粒。所述強堿溶液為NaOH溶液且其濃度為2.5mol/L。
[0168]本實施例中，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例1相同。
[0169]實施例19
[0170]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:所述柔性材料的組成按質(zhì)量計為:膠粉36%，膠粒38%，聚丙烯類纖維1%，粉煤灰5%，礦物摻合料20%。
[0171]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0172]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，與實施例1不同的是:步驟101中將橡膠粉放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌IOmin后，取出烘干制得膠粉；將橡膠粒放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌IOmin后，取出烘干制得膠粒。所述強堿溶液為NaOH溶液且其濃度為5mol/L。
[0173]本實施例中，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例1相同。
[0174]實施例20
[0175]本實施例中，所制備半剛性混凝土與實施例1不同的是:所述柔性材料的組成按質(zhì)量計為:膠粉32%，膠粒35%，聚丙烯類纖維1%，粉煤灰4%，礦物摻合料28%。
[0176]本實施例中，所制備半剛性混凝土的其余部分組分和配比均與實施例1相同。
[0177]本實施例中，采用如圖1所示的制備工藝對半剛性混凝土進行制備，與實施例1不同的是:步驟101中將橡膠粉放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌30min后，取出烘干制得膠粉；將橡膠粒放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌30min后，取出烘干制得膠粒。所述強堿溶液為NaOH溶液且其濃度為lmol/L。
[0178]本實施例中，所采用的制備工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例1相同。
[0179]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。`
【權(quán)利要求】
1.一種半剛性混凝土，其特征在于:該半剛性混凝土為將普通混凝土的部分細集料替換為柔性材料后拌合而成的混凝土，被替換細集料的質(zhì)量與替換用所述柔性材料的質(zhì)量相同；所述柔性材料的組成按質(zhì)量計為:膠粉30%~40%，膠粒30%~40%，聚丙烯類纖維0.5%~1.5%，粉煤灰3%~8%，礦物摻合料20%~28% ;所述礦物摻合料為礦粉或礦渣粉；所述膠粉為通過強堿溶液將橡膠粉表面所含硬脂酸鋅去除后獲得的固體粉末，所述膠粒為通過強堿溶液將橡膠粒表面所含硬脂酸鋅去除后獲得的固體顆粒。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種半剛性混凝土，其特征在于:該半剛性混凝土為彈性模量為ε 1的混凝土，其中
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種半剛性混凝土，其特征在于:普通混凝土中替換為柔性材料的細集料的質(zhì)量不大于細集料總質(zhì)量的60%。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種半剛性混凝土，其特征在于:所述膠粉的粒度為40目~200目，膠粒的粒度為0.45mm~5mm,聚丙烯類纖維的長度為20mm ± 5mm,所述粉煤灰的45 μ m方孔篩余量≤25%，礦物摻合料的比表面積≥350m2/Kg。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種半剛性混凝土，其特征在于:所述橡膠粉和橡膠粒均由廢舊橡膠制品粉碎而成。
6.一種制備如權(quán)利要求1所述半剛性混凝土的工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟: 步驟一、柔性材料制備，過程如下: 步驟101、膠粉及膠粒制備:將橡膠粉放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌IOmin~30min后，取出烘干制得膠粉；將橡膠粒放入強堿溶液內(nèi)并連續(xù)攪拌IOmin~30min后，取出烘干制得膠粒； 步驟102、按比例均勻混合:將步驟101中所制得的膠粉和膠粒與聚丙烯類纖維、粉煤灰和礦物摻合料按照設(shè)計比例混合均勻后，制得所述柔性材料； 步驟二、半剛性混凝土制備:采用等質(zhì)量替換法將普通混凝土的部分細集料替換為步驟一中所制得柔性材料后，再均勻拌合獲得半剛性混凝土。
7.按照權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于:步驟101中所述強堿溶液為NaOH溶液，所述NaOH溶液的濃度為lmol/L~5mol/L。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的工藝，其特征在于:步驟102中進行均勻混合之前，還需采用表面處理劑對步驟101中所制得的膠粉和膠粒進行處理，所述表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑。
9.按照權(quán)利要求6或7所述的工藝，其特征在于:步驟二中所述普通混凝土由膠凝材料、粗集料、細集料和水均勻拌合而成； 步驟二中進行半剛性混凝土制備時，過程如下: 步驟201、配合比設(shè)計:按照普通混凝土配合比設(shè)計方法對所述普通混凝土的配合比進行設(shè)計； 步驟202、柔性材料替換細集料量確定:對被替換細集料質(zhì)量占細集料總質(zhì)量的百分比0%進行確定，替換用柔性材料的質(zhì)量與被替換細集料的質(zhì)量相同； 步驟203、拌合:根據(jù)步驟201中所設(shè)計的配合比，并結(jié)合步驟202中所確定的柔性材料替換量，對拌合所述半剛性混凝土用膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水的用量分別進行確定，再按照所確定的用量將膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水進行均勻拌合后，獲得半剛性混凝土。
10.按照權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于:步驟203中對膠凝材料、粗集料、細集料、柔性材料和水進行拌合時，還需在拌合物中添加對所述柔性材料中的膠粉和膠粒進行表面處理的硅烷偶聯(lián)劑。
【文檔編號】C04B18/30GK103641417SQ201310700833
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】汪君睿, 李強, 黃小軍, 仲維玲, 周玉兵, 劉金明 申請人:中鐵二十局集團第四工程有限公司