一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土

1.本发明涉及绿色混凝土领域，具体涉及一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土。


背景技术：

2.橡胶混凝土是指采用将废旧轮胎研磨得到的橡胶颗粒对天然细骨料进行取代制备得到的混凝土。由于橡胶混凝土优异的耗能能力，目前被广泛应用于抗冲击构件或者作为耗能墙等防护构件中。但是，橡胶粉弹性模量低，与水泥浆体之间的粘能结性较弱，这将导致橡胶混凝土力学性能劣化严重。因此，如何改善橡胶混凝土力学性能劣化成为了主要的研究问题。
3.由于橡胶表面的非极性，将导致其和水泥浆体之间粘结性能差。同时，大量研究表明，随着橡胶粉表面非极性的增加，还将导致混凝土内部孔隙率增加、导致承载面积下降、界面过渡区的宽度增加，从而导致堆积密度降低、强度劣化严重。当前，已有许多学者提出了多种解决方法以改善橡胶混凝土力学性能劣化，例如：橡胶粉表面改性技术。尽管采用表面改性技术对于改善其力学性能起到了部分有益作用，但孔隙率过大任然将导致其力学和耐久性劣化。此外，砂率、水泥浆体的厚度也对橡胶混凝土的性能产生显著影响。因此，提出一种具有较高湿堆积密实度的橡胶混凝土将有助于减小其力学和耐久性能的劣化，适合的水泥浆体厚度也将提高橡胶混凝土的工作性，从而有利于其在实际工程中的应用，具有显著的环境和经济效益。


技术实现要素：

4.针对橡胶混凝土孔隙率大、强度低、耐久性差的问题，本发明提出了一种具有高湿堆积密度的改性橡胶混凝土。
5.本发明的目的采用以下技术方案实现：
6.本发明提供一种高湿堆积密度的橡胶混凝土，按固体体积占比算，所述橡胶混凝土由以下原料组成：
7.胶凝材料、细骨料、粗骨料、水和高性能聚羧酸减水剂，其中所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥，细骨料由改性橡胶粉和天然河砂组成，所述粗骨料为天然碎石；
8.按占总固体的体积比例算，所述硅酸盐水泥的掺量为20％；所述细骨料和粗骨料的质量比例为2：3；所述天然河砂的粒径区间为0-4.75mm，其中2.36-4.75mm的区段被橡胶粉取代，取代率为天然河砂总体积的10％；所述天然碎石的粒径区间为4.75-19mm，其中4.75-9.6mm和9.6-19mm的质量比为38：62；所述减水剂的掺量为硅酸盐水泥质量的0.5％；水与总固体体积比为0.1-0.4，此时细骨料和粗骨料的固体浓度介于0.625-0.725之间。
9.优选地，按占总固体的体积比例算，所述改性橡胶粉掺量为3.2％，所述天然河砂掺量为28.7％，所述天然碎石的掺量为48.1％；
10.优选地，所述天然碎石的表观密度为2.64g/cm3。
11.优选地，所述的天然碎石的干堆积密度为1538.99kg/m3。
12.优选地，所述改性橡胶粉由废旧轮胎研磨而得，并且经过氢氧化钠溶液改性处理。
13.优选地，所述改性橡胶粉的粒径区间为2.36-4.75mm，表观密度为1.08g/cm3。
14.优选地，所述天然河砂的细度模数为2.69g/cm3，表观密度为2.66g/cm3，其中2.36-4.75mm的区段被橡胶粉取代。
15.优选地，所述硅酸盐水泥的表观密度为3.1g/cm3。
16.优选地，所述减水剂的减水效率为25％。
17.优选地，所述的水满足国家标准，所述水和总固体的体积之比为0.2，此时最大固体浓度为83％。
18.本发明的有益效果为：
19.(1)针对橡胶混凝土孔隙率大、耐久性差等重大问题，本发明首先对粗骨料级配进行优化，确定了粗骨料的最大干堆积密实度；其次讨论了不同含橡胶粉的细骨料和粗骨料的级配，确定了最优的含橡胶粉的细骨料和粗骨料最大湿堆积密度，提出了最优砂率；最后通过调整水泥掺量，提出了橡胶混凝土最大湿堆积密度。
20.(2)相比于现有橡胶混凝土配合比，本发明提出的配合比，优化了骨料的堆积密度、水泥掺量，具有更大的湿堆积密实度，降低了橡胶混凝土的孔隙率，将显著改善橡胶混凝土力学性能。
具体实施方式
21.为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果进行更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
22.实施例1
23.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，所述的改性橡胶混凝土包括如下原材料：
24.胶凝材料、细骨料、粗骨料、水和高性能聚羧酸减水剂，其中所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥，细骨料由改性橡胶粉和天然河砂组成，所述粗骨料为天然碎石；
25.按占总固体的体积比例算，所述硅酸盐水泥的掺量为20％；所述细骨料和粗骨料的质量比例为2：3；所述天然河砂的粒径区间为0-4.75mm，其中2.36-4.75mm的区段被橡胶粉取代，取代率为天然河砂总体积的10％；所述天然碎石的粒径区间为4.75-19mm，其中4.75-9.6mm和9.6-19mm的质量比为38：62；所述减水剂的掺量为硅酸盐水泥质量的0.5％；水与总固体体积比为0.1-0.4。
26.对比例1
27.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为0：1。
28.对比例2
29.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为1：9。
30.对比例3
31.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为2：8。
32.对比例4
33.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为3：7。
34.对比例4
35.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为35：65。
36.对比例5
37.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为37：63。
38.对比例6
39.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为4：6。
40.对比例7
41.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为1：1。
42.对比例8
43.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为6：4。
44.对比例9
45.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为7：3。
46.对比例10
47.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为8：2。
48.对比例11
49.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为9：1。
50.对比例12
51.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，其中4.75-9.6mm碎石和9.6-19mm碎石质量比例为0：1。
52.表1实施例和对比例4.75-9.6mm占粗骨料的比例的干堆积密度试验结果
[0053] 干堆积密度(kg/m3) 干堆积密度(kg/m3)实施例11538.99对比例71538.23333对比例11420.5对比例81498.5对比例21449.46667对比例91478.83333对比例31490.6对比例101467.36667对比例41513.33333对比例111448.7对比例51524.267对比例121440.56667对比例61530.933
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[0054]
从表1的实验数据对比得出，当4.75-9.6mm和9.6-19mm的质量比为38：62时，干堆积密度最高为1538.99kg/m3，即实施例1所述的高湿堆积密度改性橡胶混凝土的干堆积密度最高，而干堆积密度越高，说明混凝土的孔隙率越低。
[0055]
对比例13
[0056]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，含橡胶粉的细骨料和粗骨料的质量比例为3：7。
[0057]
对比例14
[0058]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，含橡胶粉的细骨料和粗骨料的质量比例为1：1。
[0059]
对比例15
[0060]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，含橡胶粉的细骨料和粗骨料的质量比例为3：2。
[0061]
对比例16
[0062]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，含橡胶粉的细骨料和粗骨料的质量比例为7：3。
[0063]
对比例17
[0064]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，含橡胶粉的细骨料和粗骨料的质量比例为8：2。
[0065]
表2含橡胶粉的细骨料和粗骨料最大湿堆积密度试验结果
[0066] 最大湿堆积密度实施例10.72329对比例130.64868对比例140.71866对比例150.70264对比例160.67911对比例170.65662
[0067]
从表2的实验数据对比得出，当细骨料和粗骨料的质量比例为2：3时，最大湿堆积密度最高为0.72329，即实施例1所述的高湿堆积密度改性橡胶混凝土的最大湿堆积密度最高，而湿堆积密度越高，说明混凝土的孔隙率越低。
[0068]
对比例18
[0069]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，区别在于胶凝材料占总固体体积的10％。
[0070]
对比例19
[0071]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，与实施例1相同，区别在于胶凝材料占总固体体积的30％。
[0072]
表3实施例和对比例的高湿堆积密度的改性橡胶混凝土试验结果
[0073] 最大固体浓度(％)孔隙率(％)实施例183.017.0对比例1880.619.4
对比例1980.919.1
[0074]
从表3的实验数据对比得出，当胶凝材料占总固体体积的20％时，最大固体浓度为83％，孔隙率为17％，即实施例1所述的高湿堆积密度改性橡胶混凝土的最大固体浓度最高且孔隙率最低。
[0075]
实施例2
[0076]
一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述的改性橡胶混凝土包括如下原材料：
[0077]
胶凝材料、改性橡胶粉、天然河砂、天然碎石、城市自来水以及高性能聚羧酸减水剂；
[0078]
其中，胶凝材料占总固体体积的20％；改性橡胶粉占总固体体积的3.2％；天然河砂占总固体体积的28.7％；天然碎石占总固体体积的48.1％；城市自来水和总固体体积之比为1：5；减水剂掺量为胶凝材料总质量0.5％。测得所述改性橡胶混凝土的湿堆积密度为83％。
[0079]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述的改性橡胶混凝土包括如下原材料：胶凝材料、细骨料、粗骨料、水和高性能聚羧酸减水剂，其中所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥，细骨料由改性橡胶粉和天然河砂组成，所述粗骨料为天然碎石；按占总固体的体积比例算，所述硅酸盐水泥的掺量为20％；所述细骨料和粗骨料的质量比例为2：3；所述天然河砂的粒径区间为0-4.75mm，其中2.36-4.75mm的区段被橡胶粉取代，取代率为天然河砂总体积的10％；所述天然碎石的粒径区间为4.75-19mm，其中4.75-9.6mm和9.6-19mm的质量比为38：62；所述减水剂的掺量为硅酸盐水泥质量的0.5％；水与总固体体积比为0.1-0.4。2.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，按占总固体的体积比例算，所述改性橡胶粉掺量为3.2％，所述天然河砂掺量为28.7％，所述天然碎石的掺量为48.1％。3.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述的天然碎石的干堆积密度为1538.99kg/m3。4.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述改性橡胶粉由废旧轮胎研磨而得，并且经过氢氧化钠溶液改性处理。5.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述改性橡胶粉的粒径区间为2.36-4.75mm，表观密度为1.08g/cm3。6.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述天然河砂的细度模数为2.69g/cm3，表观密度为2.66g/cm3。7.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥的表观密度为3.1g/cm3。8.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述减水剂的减水效率为25％。9.根据权利要求1所述的一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，其特征在于，所述的水满足国家标准，所述水和总固体的体积之比为0.2。

技术总结
本发明公开一种高湿堆积密度的改性橡胶混凝土，具体涉及绿色混凝土领域。组成原材料包括：胶凝材料、细骨料、粗骨料、水和高性能聚羧酸减水剂。其中胶凝材料为普通硅酸盐水泥，细骨料由改性橡胶粉和天然河砂组成，天然河砂的2.36-4.75mm粒径区段被橡胶粉取代，粗骨料为天然碎石。本发明旨在通过优化粗骨料的干堆积密度、含橡胶粉的细骨料和粗骨料的湿堆积密度、最佳水泥掺量以得到堆积密度最大的改性橡胶混凝土。所述的高湿堆积密度改性橡胶混凝土具有更小的孔隙率，强度和耐久性均得到显著改善。善。


技术研发人员：莫金旭 任凤鸣 于志伟 冯伟光 田时雨 熊剑荣 赖楚麟 周向前
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/9/20