一种耐磨抗冲高强橡胶混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨抗冲高强橡胶混凝土及其制备方法，所述耐磨抗冲橡胶混凝土按，重量份计，原料包括：水泥354份、硅灰52份、超细水泥87份、粉煤灰87份、砂417份、石子1156份、橡胶30.2份、石英砂46.4份、减水剂8.7份和水135.7份。本发明专利技术的耐磨抗冲橡胶混凝土符合最紧密堆积模型，掺入了石英砂、橡胶颗粒、硅灰、粉煤灰以及超细水泥。本发明专利技术的抗压强度、弹性模量、抗折强度、劈裂抗拉强度、抗冲磨性能都优于普通橡胶混凝土。于普通橡胶混凝土。于普通橡胶混凝土。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨抗冲高强橡胶混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，具体是一种耐磨抗冲高强橡胶混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国西部山区地势复杂，多深沟峡谷，桥梁、水坝数量多，但该区域又多发泥石流、洪水等自然灾害。泥沙和石块等固体碎屑物流速快、流量大，破坏力强，桥梁墩柱等水工结构在山洪、泥石流在山洪、泥石流冲磨和动荷载耦合作用及空蚀作用下，普遍出现钢筋保护层混凝土冲磨脱落和裂缝，造成巨大安全隐患和较高的维修成本。
[0003]自上个世纪80年代，国外已经开始橡胶混凝土相关研究，研究人员发现橡胶混凝土较传统混凝土密度小，延性高并且透气隔音都十分良好。因此国内外学者关于橡胶混凝土做了大量研究。研究人员发现，将橡胶颗粒替代细骨料加入到混凝土中，能够克服普通混凝土的部分缺陷，改善部分力学性能。但与此同时，由于橡胶较低的弹性模量和疏水性，橡胶颗粒掺入使得橡胶颗粒与水泥基体间粘结强度较弱，存在较大孔隙，并且会改变混凝土的受力机理导致橡胶混凝土抗压强度降低。为了解决橡胶混凝土的强度问题，李海龙等(硅灰对橡胶混凝土抗压强度与吸能性能影响试验研究)发现粒径更小的硅灰能够有效填充橡胶颗粒和水泥基体间的孔隙，从而提升橡胶混凝土整体的抗压强度。Torii等(Pore structure and chloride ion permeability of mortars containing silica fume)和邢君等(硅粉/废轮胎橡胶/混凝土复合材料的力学性能和耐久性)研究结果表明，硅粉的掺入能够有效提升橡胶混凝土的抗渗性和透水性。乔卫国等(橡胶颗粒混凝土最优配合比正交试验研究)和王军军等(废旧橡胶混凝土力学性能的研究)研究了水灰比和橡胶掺量对橡胶混凝土强度的影响。李赞成等(橡胶混凝土的基本力学特性的试验研究)设计了3种粒径及4种掺量下的12种配合比，最终确定了橡胶粉的最佳粒径和掺量范围。刘家兴等(超高强度橡胶混凝土的力学特性及能量演化)通过降低水灰比，协同钢纤维增强和硅灰制备超高强度的橡胶混凝土。但是，上述现有的橡胶混凝土的力学性能，尤其是抗冲磨性能难以达到水利工程中的应用需要。
[0004]含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损和空蚀破坏，是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害。尤其是当流速较高且水流中又夹带着悬移质或推移质时，建筑物遭受的冲磨、空蚀就更为严重。并且我国西部山区地下水及河流中含有大量硫酸根离子、氯离子等有害离子，常规桥梁墩柱混凝土材料和桥墩修补材料强度低，抗冲击韧性和耐磨蚀性能差、耐久性差，在硫酸盐与氯离子及固体碎屑物冲击共同作用下会造成混凝土层破坏和钢筋锈蚀，进而对桥墩内部造成结构性破坏，现有的桥墩和水工建筑物修补加固材料及加固方式难以满足西部山区严酷环境下工程实际的需要。因此，为了适应水利工程中的大型建筑物如导流洞、泄流板等高速流水区对坝体混凝土的冲刷作用，
[0005]目前需要开发一种高强度、高耐磨蚀、抗冲击、耐久性好的超高性能混凝土结构防护层材料，以服役于我国西部山区新建桥梁及旧桥修复加固工程。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐磨抗冲高强橡胶混凝土及其制备方法，以至少达到抗压强度、弹性模量、抗折强度、劈裂抗拉强度、抗冲磨性能都优于普通橡胶混凝土。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008]一种耐磨抗冲高强橡胶混凝土，按重量份计，原料包括：水泥354份、硅灰52份、超细水泥87份、粉煤灰87份、砂417份、石子1156份、橡胶30.2份、石英砂46.4份、减水剂8.7份和水135.7份；
[0009]进一步的，所述石英砂为高耐磨石英砂；所述石英砂的粒径为280
‑
320μm，所述石英砂的二氧化硅含量大于99％。
[0010]进一步的，所述水泥包括PC.42.5、PO.42.5、PC.52.5和PO.52.5中的至少一种。
[0011]进一步的，所述石子包括玄武岩石子、碎鹅卵石、花岗岩和石灰石中的至少一种；
[0012]和/或，所述石子的粒径为4.75
‑
16mm。
[0013]进一步的，所述砂为二区中砂，包括机制砂、普通河砂和水洗河砂中的至少一种。
[0014]进一步的，所述超细水泥为Ⅱ级超细硅酸盐水泥和Ⅰ级超细硅酸盐水泥中的至少一种。
[0015]进一步的，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰和Ⅱ级粉煤灰中的至少一种。
[0016]进一步的，所述的所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0017]进一步的，所述硅灰为Ⅰ级硅灰和Ⅱ级硅灰中的至少一种；
[0018]和/或，所述硅灰的二氧化硅含量大于85％。
[0019]进一步的，所述橡胶包括橡胶粉和橡胶粒中的至少一种。
[0020]进一步的，所述橡胶混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0021]将所述原料按照石子、砂、石英砂、橡胶、水泥、硅灰、粉煤灰、超细水泥、减水剂和水的顺序依次加入搅拌装置进行搅拌，持续搅拌3
‑
5min。
[0022]值得注意的是，本专利技术的橡胶混凝土的各原料用量是经过理论计算得到的：
[0023]具体计算方法为：
[0024]1)假设在混凝土中骨料之间的堆积形式近似于骨料紧密堆积的状态，认为混凝土是由骨料紧密堆积和水泥石来填充其间的空隙的，且粗细骨料的级配应遵循富勒级配曲线，有利于实现粗细骨料的最紧密堆积。
[0025]2)骨料最紧密堆积的理论计算
[0026]①
计算材料孔隙率
[0027]根据(JGJ52—2006)《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，砂、石紧密堆积的空隙率按下式计算，精确至1％。
[0028]砂石紧密堆积空隙率为：
[0029]变形可得：V＝(1
‑
v
c
)
×
V
c
；
[0030]式中：v
c
为紧密堆积体的空隙率(％)；V为砂、石的表观体积(m3)；V
c
为砂、石的紧密体积(m3)。
[0031]②
骨料最紧密堆积时公式推导
[0032]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2的紧密体积来填充粗骨料1紧密堆积的空隙，即有：V
1c
‑
V1＝V
2c
；代入上述砂石紧密堆积空隙率计算式可得：即有
[0033]又因在最紧密堆积时粗骨料1和细骨料2的质量比为：将砂石紧密堆积空隙率变形式代入，即得再代入得到
[0034]式中ρ1、ρ2分别为粗、细骨料的表观密度(kg/m3)。
[0035]ρ和v
1c
、v
2c
可以根据具体的骨料通过试验得出。这样通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨抗冲高强橡胶混凝土，其特征在于：按重量份计，原料包括：水泥354份、硅灰52份、超细水泥87份、粉煤灰87份、砂417份、石子1156份、橡胶30.2份、石英砂46.4份、减水剂8.7份和水135.7份。2.根据权利要求1所述的橡胶混凝土，其特征在于：所述水泥包括PC.42.5、PO.42.5、PC.52.5和PO.52.5中的至少一种。3.根据权利要求1所述的橡胶混凝土，其特征在于：所述石子包括玄武岩石子、碎鹅卵石、花岗岩和石灰石中的至少一种；和/或，所述石子的粒径为4.75
‑
16mm。4.根据权利要求1所述的橡胶混凝土，其特征在于：所述砂为二区中砂，包括机制砂、普通河砂和水洗河砂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的橡胶混凝土，其特征在于：所述超...

【专利技术属性】
技术研发人员：董江峰，刘元聪，徐一，袁书成，李坤鹏，张峰宇，武丽，武文轩，
申请(专利权)人：四川农业大学四川爱丁卡尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：