專利名稱：一種金屬橡膠混凝土及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料及制備方法，具體涉及一種金屬橡膠混凝土及制備方法。
現(xiàn)有的混凝土通常由水泥、石子、砂、粉煤灰等制成，用這種結(jié)構(gòu)混凝土建成的墻體或路面常會出現(xiàn)裂縫、隔音差、抗震性能差、墻體重、抗沖擊性能差等問題。
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有混凝土、墻體砌塊、墻板的缺點，利用廢舊材料提供一種新型的金屬橡膠混凝土及制品。
本發(fā)明公開的新型金屬橡膠混凝土由金屬材料(A)、廢橡膠和塑料(B)、建筑用粗細骨料(C)、外加劑(D)和膠凝材料(E)組成，它們的重量百分比為A0～90％、B0～90％、C0～50％、D0～10％、E5～60％。
本發(fā)明所述的金屬材料是指金屬纖維、金屬綿、金屬顆?；蚍勰?、及它們的混合物，其中金屬纖維是指鋼纖維、不銹鋼纖維、銅纖維、鋁纖維、鐵纖維和廢舊輪胎中提取的鋼絲所制成的鋼纖維及鋼橡膠纖維。所述的鋼橡膠纖維是指從廢舊輪胎中提取制得的，具有規(guī)則或不規(guī)則形狀；鋼纖維的外部包了一層橡膠，鋼纖維的直徑為0.01mm-0.3mm之間，長度為0.3mm-80mm之間；鋼橡膠纖維中的鋼纖維可分為5根一組、一根至50根一組之間。鋼纖維主要幾何形狀有弓形、波浪形、螺旋形、直桿形、兩面三刀端帶彎鉤或粗頭等，其幾何參數(shù)采用范圍是長度8-50mm，等效直徑0.3-0.6mm，長徑比30-100；也可以在直徑0.02mm-2.8mm，長度為2mm-200mm之間。金屬綿是指鋼綿、不銹鋼綿、銅綿、鐵綿等，金屬綿形狀主要以纏繞型、粉碎型為主，纏繞型、金屬綿規(guī)格為當(dāng)量直徑0.001mm-0.5mm，粉碎型規(guī)格為5目-200目之間。金屬顆?；蚍勰┦侵镐摲邸⒘?，不銹鋼粉、粒，銅粉、粒，鋁粉、粒，鐵粉、粒等，規(guī)格在2-170目之間。
本發(fā)明所述的廢舊橡膠和塑料是指車用舊輪胎制成的橡膠粉或橡膠粒、其他舊橡膠制成的橡膠粉或橡膠粒、尼龍纖維、廢塑料及制品制成的粉末或顆粒，及它們的混合物。其中所述的廢舊各類塑料及其制品指的是由聚烯烴塑料、乙烯基塑料、丙烯酸塑料(Acrylic)、聚酰胺(尼龍Nylon)、聚苯醚酯、氟塑料、纖維素塑料(cellulose)，聚醚酯、芳雜環(huán)聚合物、聚氨酯等廢舊塑料經(jīng)回收、清洗、再用機器以①擠出成型②注射成型③壓延成型④模壓成型⑤纏繞成型⑥傳遞成型⑦固相成型⑧粉碎成型等8種方法的一種，將回收的廢舊塑料按需要制成塊狀及粉粒狀，其中塊狀物制品的塊徑在2mm-100mm范圍之間，粉粒狀制品的規(guī)格為2目-150目之間。
本發(fā)明所述的建筑用粗細骨料是指石子、砂子、鋼渣、鋁渣和粉煤灰、及它們的混合物。其中石子的粒徑為3mm-25mm，砂子、鋼渣、鋁渣的粒、粉狀規(guī)格為3目-80目之間，其中石子、砂子含泥量為＜10％，粉煤灰細度4900孔/cm2，孔隙率60-75％，干燥容重550-650Kg/m3，符合JC409標準。
本發(fā)明的所述的外加劑是指符合GB8076標準的水泥外加劑、混凝土外加劑。其中水泥外加劑為料漿稀釋劑、礦化劑、重油乳化添加劑、助磨劑、及它們的混合物；混凝土外加劑為減水劑、早強劑、加氣劑、緩凝劑、速凝劑、超塑化劑、微凍劑、防凍劑及它們的混合物。
本發(fā)明所述的膠凝材料是指各類硅酸鹽水泥、特種水泥、樹脂類膠凝材料、無機膠凝材料和有機酸凝材料、及它們的混合物。其中各類硅酸鹽水泥分別為325#、425#、525#、625#和早強型425R、525R、625R等七個標號，也可以是粉煤灰水泥、火山灰水泥、礦渣水泥；特種水泥指的是白水泥、彩色水泥、道路水泥、快硬高強水泥、水工水泥、膨脹水泥、油井水泥，耐高溫水泥、氯氧鎂水泥、砌筑水泥等特種水泥，標號為325號、625號、800號、1000號。樹脂類膠凝材料指的是酚醛樹脂膠粘劑、環(huán)氧樹脂膠粘劑、合成橡膠膠粘劑、聚氨酯膠粘劑。無機膠凝材料指的是硅酸鹽、磷酸鹽、氧化鉛、硫磺、氧化銅磷酸等。有機膠凝材料是指合成膠粘劑之類，如按物理形態(tài)分類，有膠液(包括溶液、乳液、無溶劑液體)、膠糊(糊狀)、膠粉、膠棒、膠膜等。
本發(fā)明的另一目的是公開上述金屬橡膠混凝土的制備方法。
本發(fā)明公開的金屬橡膠混凝土的制備方法包括下列步驟(1)廢橡膠膠粉原料的制備將廢橡膠清洗→粗碎→除鋼→細碎→根據(jù)具體要求纖維分離除雜→抽檢→成品。
(2)金屬橡膠混凝土的制備按配方分別將各原料混合，按工程需要制成各種強度、性能不同的金屬橡膠混凝土。經(jīng)現(xiàn)場攪拌機拌制，直接澆注于所需工程，如路面、飛機跑道、大壩、橋梁、建筑物等，也可以用于建筑砌塊如①經(jīng)攪拌后送至壓機設(shè)備直接振壓成型；②經(jīng)澆注至模具后經(jīng)蒸汽養(yǎng)護成型；③由窯爐培燒成型；上述三種方法皆可制造出金屬橡膠混凝土砌塊，可用于各類墻面、地面、屋面的各種形狀的金屬橡膠膠混凝土制品。
本發(fā)明的再一目的是公開金屬橡膠混凝土在建筑工程中的應(yīng)用。
本發(fā)明公開的金屬橡膠混凝土可用于各種路面、機場跑道、大壩、橋梁及建筑物，特別適用于防潮、隔音、抗震、抗沖擊建筑的使用。
用本發(fā)明金屬橡膠混凝土可制成各種實心或空心的混凝土砌塊狀建材制品如其規(guī)格為長度10mm-15000mm，寬度10mm-5000mm，高度(厚度)10mm-1000mm，空心混凝土砌塊的空心率為0-85％，金屬橡膠混凝土制品也可以是不規(guī)則塊狀，其規(guī)格為體積在0.001m3-3m3之間的混凝土制品。
本發(fā)明金屬橡膠混凝土可用于各種國家標準的建筑砌塊及混凝土，如GB8239-1997、GB/T11968-1997、GB/T5101-1998、GB/T7019-1997、GB13545-92、GB14040-93、JC/T238-91(96)、JC/T410-91(96)、JC/T422-91(96)、JC/T641-1996、JC860-2000、JC861-2000、JC862-2000、96SG612、96SG613(1)(2)、CG356、CECS3892等本發(fā)明金屬橡膠混凝土中加入了金屬纖維，經(jīng)試驗表明，與常規(guī)混凝土及水泥制品相比，使金屬纖維在混凝中亂向均勻分布，具有優(yōu)良的物理性能，如抗裂性特強、彎曲韌度大、抗沖擊、耐疲勞能力優(yōu)異，它的抗拉強度提高50％-80％、抗彎強度提高100％，節(jié)約混凝土用量20～30％。廢輪胎中鋼絲，經(jīng)處理可成為鋼纖維及鋼橡膠纖維。
廢輪胎中大量尼龍纖維經(jīng)塑化處理、造粒，也可成為墻體材料中的輕質(zhì)添加劑。
廢膠占整個輪胎含量為50-60％，經(jīng)生產(chǎn)分離產(chǎn)生2目-150目之間的膠?；蚰z粉。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一定粒度的膠?；蚰z粉在金屬橡膠混凝土的一定配比下，可大幅度提高混凝土的拉伸強度，耐撕裂、耐磨、重量輕，是材料中最理想的材料之一。全國每年有130-150萬噸之間廢舊輪胎及廢橡膠報廢，給我國環(huán)保帶來一定的麻煩。日益增多的廢舊輪胎成了環(huán)保的一大難題，為了有效地利用廢舊輪胎和節(jié)約資源，經(jīng)多年的反復(fù)研究證明，以廢舊橡膠經(jīng)機器加工而粉碎的膠粒、膠粉經(jīng)合理地配比摻入金屬橡膠混凝土中，可使金屬橡膠混凝土重量可重可輕，可按工程的要求進行調(diào)配。橡膠粒、粉摻入到金屬橡膠混凝土后，完全發(fā)揮自身材料的性能，彈性好，強度高，韌度好和吸收能量的特性。
本發(fā)明金屬橡膠混凝土中加入了廢舊塑料制成的粉粒，它具有砂石在混凝土中同樣的作用，且韌性更好。
在普通混凝土中，當(dāng)本發(fā)明金屬橡膠混凝土摻(體積率)量在1％-2％范圍時，抗拉強度提高25％-70％，抗彎強度提高30％-90％，用直接雙面剪試驗，所測定的抗剪強度提高30％-100％，抗壓強度提高0％-38％。
金屬橡膠混凝土主要以水?dāng)嚢瓒瞥筛黝悏K狀承重砌塊與非承重砌塊及現(xiàn)澆混凝土工程，性能及規(guī)格達到國家標準，其金屬纖維抗拉強度經(jīng)科學(xué)試驗，達到1000-2000MPa其彈性模量達到15.01-21.0(×104MPa)，極限延伸率3.0％-3.9％，抗壓強度達到7-50MPa，抗彎扭性達到2.7-48Nm，彈性模量達到31-33.8Gpa，極限抗彎強度5.3-30MPa。
本發(fā)明經(jīng)研究證明，用金屬橡膠混凝土制成的建筑制品及路面，具有強度高、自重可重可輕，耐久性好，良好的保溫隔熱性能等優(yōu)點。材料來源廣泛，可以避免毀田燒磚并能消耗部分工業(yè)廢料，生產(chǎn)能耗較低，對環(huán)境的污染程度較小，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制等優(yōu)點。金屬橡膠混凝土具有美觀耐久，使用面較大，旋工速度較快，建筑、造價及路面造價與維護費用低，適用于國防和安全性質(zhì)的建筑，包括高層與大跨度的建筑、橋梁、各等級公路路面、市政工程、防輻射軍用民用工程，應(yīng)用范圍十分廣泛。
本發(fā)明金屬橡膠混凝土是一種新型的建筑材料，其性能優(yōu)于目前工程上使用的各類混凝土及墻體砌塊材料等，它有效解決了目前各類混凝土結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有墻體砌塊工程中常出現(xiàn)的各種裂縫，隔音差、抗震性能不夠，重量重，抗沖擊性不足等問題，使得我國建筑工業(yè)、道路建設(shè)向前邁進了一大步，是新材料科學(xué)建筑史上一次質(zhì)的飛躍，它的出現(xiàn)意味著我國的房屋可以更牢固，壽命更長，房屋綜合質(zhì)量全面升級，橋梁、路面、飛機跑道、大壩的抗震、抗折、抗沖擊性能大大提高。由于干固時間快、早期強度高，可節(jié)省施工時間而性能提高，又可免去日后的維修、養(yǎng)護次數(shù)。本發(fā)明可以大量利用廢舊金屬材料，粉末、廢舊橡膠輪胎，廢舊塑料，對國家節(jié)土環(huán)保起到了積極的作用，本發(fā)明必將有廣泛的應(yīng)用前景。
實例1、鋼纖維60％，橡膠粉20％，普通硅酸鹽水泥525#13％，早強劑1％，砂6％。制成空心砌塊加水經(jīng)機械攪拌、混凝土砌塊成型機振動，擠壓成型，然后脫模、靜停，自然養(yǎng)護或人工養(yǎng)護，形成成品，其抗壓強度達到30Mpa，彈性模量達到33Gpa，極限抗彎強度達到27mPa。而空心砌塊重量為915kg/m3，其抗壓強度達到7.3Mpa。
實例2、廢舊橡膠粒80％，普通硅酸鹽水泥425#15％，早強劑0.5％，砂4.5％，加水經(jīng)機械攪拌砌塊成型機振壓成型或直接現(xiàn)澆于混凝土工程，自然養(yǎng)護或人工養(yǎng)護而成。其抗壓強度達到25MPa，彈性模量達到33.8Gpa，抗彎扭性達到48Nm，其極限抗彎強度達到30MPa，而空心砌塊重量為653kg/m3，其抗壓強度達到20MPa。
實例3、
鋼纖維10％，廢舊橡膠粒20％，硅酸鹽水泥625#19％，早強劑1％，鋼渣14％，粉煤灰36％，加水經(jīng)機械攪拌經(jīng)砌塊成型機搌壓成型，自然養(yǎng)護或人工養(yǎng)護形成其抗壓強度達到50MPa，彈性模量達到32Gpa，抗彎扭性達到17.5Nm，其極限抗彎強度達到23MPa，而空心砌塊重量為915kg/m3，其抗壓強度達到19.5MPa。
實例4、廢舊橡膠粉55％，粉煤灰30％、砂10％，普通硅酸鹽水泥525#3％，加水經(jīng)機械攪拌經(jīng)砌塊成型機搌壓成型，自然養(yǎng)護或人工養(yǎng)護形成其抗壓強度達到20MPa，彈性模量達到31Gpa，抗彎扭性達到20Nm，其極限抗彎強度達到30MPa，而空心砌塊重量為805kg/m3，其抗壓強度達到13.3MPa。
實例5、鋼纖維60％，鋼綿30％，硅酸鹽水泥9％，早強劑0.5％，速凝劑0.5％，其抗壓強度達到50MPa，抗彎扭性達到27Nm，其極限抗彎強度達到5.3MPa，加水經(jīng)機械攪拌經(jīng)砌塊成型機搌壓成型或現(xiàn)澆于各類工程中。
實例6、廢舊塑料粒50％，廢舊橡膠粒40％，快硬高強水泥525#9％，早強劑0.5％，減水劑0.5％，其抗壓強度達到17MPa，抗彎扭性達到30MPa，而空心砌塊重量為765kg/m3，其抗壓強度達到10MPa。
實例7、廢舊橡膠70％，鋼綿10％、銅綿5％，酚醛樹脂膠粉劑13％，環(huán)氧樹脂膠粘劑2％，其抗壓強度達到50mPa，抗彎曲扭性達到48Nm，彈性模具達到33.8Gpa，極限抗彎強度達到30MPa，其重量達到650kg/m2。
實例8、鋼橡膠纖維10％，廢舊橡膠粉20％，廢舊塑料粉20％，尼龍纖維10％，白水泥525#20％，鋁渣20％，其抗壓強度達到17MPa，彈性模量達到15Gpa，抗彎扭性達到27Nm，其極限抗彎強度達到18.5MPa，而空心砌塊重量達到907kg/m3，其抗壓強度達到13MPa。
實例9、路面工程金屬橡膠混凝土用水泥為525#、625#硅酸鹽水泥，石子粒徑3-17mm含泥量＜1％質(zhì)地堅硬，橡膠粒粉粒徑0.1mm-2mm，鋼纖維波浪型。配比為水泥∶水∶橡膠粉?！檬印娩摾w維＝1∶0.47∶2.5∶2.07∶0.217。
為使鋼纖維在混凝土中分散均勻，采用二次投料，三次攪拌法。現(xiàn)將石子和鋼纖維干拌幾分鐘，加入廢舊橡膠粉粒，再干拌幾分鐘，最后注水?dāng)嚢?，總攪拌時間不超過6分鐘，超攪拌會形成濕纖維團。每次攪拌量應(yīng)在攪拌機公稱容量的1/3以下為宜。混凝土運輸采用自卸運輸車，運至施工地點進行。澆筑時的卸料高度不應(yīng)超過1.6m，以防混凝土離析。
模板采用記號角鋼支沒，并應(yīng)支沒穩(wěn)固、接頭緊密平順，不得有離縫、錯茬、不平等現(xiàn)象。模板面應(yīng)涂隔離劑，模板與基層在澆筑前應(yīng)灑水濕潤。金屬纖維、鋼纖維采用人工攤鋪，攤鋪后用平板振動器振掏，振掏的持續(xù)時間應(yīng)以混凝土停止下沉不在冒氣泡并泛出水泥漿為準，且不宜過振，振掏時輔以人工找平，并隨時檢查模板，如有下沉、變形或松動應(yīng)及時糾正?；炷琳讲捎谜駝恿赫裉屯掀剑谟描F筒進一步整平，不得有鋼纖維或金屬纖維外露現(xiàn)象，做面分二次進行，先找平、抹平，待混凝土表面無泌水時，再做第二次抹平，抹平后沿模坡方向拉毛，拉毛深度1-2mm。
鋼纖維混凝土沒有多種接縫，脹縫與路中心線垂直，縫壁必須垂直，縫隙寬度必須一致，縫中不得連漿，縫隙內(nèi)應(yīng)澆灌填縫料，不設(shè)置傳力桿?？炻嚨澜唤犹幰苍O(shè)置脹縫。當(dāng)混凝土達到強度25％-33％時，采用切割機進行縮縫切割，切割深3cm?？s縫每16m設(shè)置一道。施工縫位置宜與脹縫或縮縫設(shè)計位置吻合，施工縫應(yīng)與路中心線垂直，不設(shè)置傳力桿。對已澆混凝土板的縱縫壁涂刷瀝青，澆筑鄰板與其下沉平頭縫，縱縫不設(shè)傳力桿。對脹縫、縮縫均采用10號石油瀝青，灌式填縫?；炷磷雒嫱戤吅?，應(yīng)及時采用濕法養(yǎng)護；終凝后覆蓋草袋，每天均勻灑水，保持潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護14-25天。
權(quán)利要求
1.一種金屬橡膠混凝土，其特征在于該金屬橡膠混凝土由金屬材料、廢橡膠和塑料、建筑用粗細骨料、外加劑和膠凝材料組成，它們的重量百分比為金屬材料0～90％、廢橡膠和塑料0～90％、建筑用粗細骨料0～50％、外加劑0～10％、凝膠材料5～60％。
2.一種如權(quán)利要求1所述的金屬橡膠混凝土，其特征在于其中所述的金屬材料是指金屬纖維、金屬綿、金屬顆?；蚍勰?、及它們的混合物。
3.一種如權(quán)利要求1所述的金屬橡膠混凝土，其特征在于其中所述的廢舊橡膠和塑料是指車用舊輪胎制成的橡膠粉或橡膠粒、其他舊橡膠制成的橡膠粉或橡膠粒、尼龍纖維、廢塑料及制品制成的粉末或顆粒、及它們的混合物；其中顆粒粒徑在2mm-100mm范圍之間，粉粒狀規(guī)格為2目-150目之間。
4.一種如權(quán)利要求1所述的金屬橡膠混凝土，其特征在于其中所述的建筑用粗細骨料是指石子、砂子、鋼渣、鋁渣和粉煤灰、及它們的混合物。
5.一種如權(quán)利要求1所述的金屬橡膠混凝土，其特征在于其中所述的外加劑是指符合GB8076標準的水泥外加劑、混凝土外加劑、及它們的混合物。
6.一種如權(quán)利要求1所述的金屬橡膠混凝土，其特征在于其中所述的膠凝材料是指各類硅酸鹽水泥、特種水泥、樹脂類膠凝材料、無機膠凝材料和有機酸凝材料、及它們的混合物。
7.一種如權(quán)利要求1所述的金屬橡膠混凝土的制備方法，其特征在于其中所述的金屬橡膠混凝土的制備包括下列步驟(1)廢橡膠膠粉原料的制備將廢橡膠清洗→粗碎→除鋼→細碎→根據(jù)具體要求纖維分離除雜→抽檢→成品；(2)金屬橡膠混凝土的制備按配方分別將各原料混合，用水調(diào)制，按工程需要制成各種強度、性能不同的金屬橡膠混凝土；采用經(jīng)現(xiàn)場攪拌機拌制，直接澆注；經(jīng)攪拌后送至壓機設(shè)備直接振壓成型、經(jīng)澆注至模具后經(jīng)蒸汽養(yǎng)護成型、由窯爐培燒成型制成各種金屬橡膠混凝土砌塊。
8.一種如權(quán)利要求1所述的金屬橡膠混凝土在建筑中的應(yīng)用，其特征在于該金屬橡膠混凝土可用于各種路面、機場跑道、大壩、橋梁及建筑物，特別適用于防潮、隔音、抗震、抗沖擊建筑的使用。
9.一種如權(quán)利要求1或8所述的金屬橡膠混凝土在建筑中的應(yīng)用，其特征在于該金屬橡膠混凝土可制成各種實心或空心的混凝土砌塊狀建材制品其規(guī)格為長度10mm-15000mm，寬度10mm-5000mm，高度(厚度)10mm-1000mm，空心混凝土砌塊空心率為0-85％，或不規(guī)則塊狀，其規(guī)格為體積在0.001m3-3m3之間的混凝土制品。
10.一種如權(quán)利要求1或8所述的金屬橡膠混凝土在建筑中的應(yīng)用，其特征在于該金屬橡膠混凝土可用于各種國家標準的建筑砌塊及混凝土，如GB8239-1997、GB/T11968-1997、GB/T5101-1998、GB/T7019-1997、GB13545-92、GB14040-93、JC/T238-91(96)、JC/T410-91(96)、JC/T422-91(96)、JC/T641-1996、JC860-2000、JC861-2000、JC862-2000、96SG612、96SG613(1)(2)、CG356、CECS3892等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬橡膠混凝土及制備方法。該金屬橡膠混凝土由重量百分比為金屬材料0～90％、廢橡膠和塑料0～90％、建筑用粗細骨料0～50％、外加劑0～10％和凝膠材料5～60％組成。它有效解決了目前各類混凝土結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有墻體砌塊工程中常出現(xiàn)的各種裂縫，隔音差、抗震性能不夠，重量重，抗沖擊性不足等問題，可廣泛應(yīng)用于橋梁、路面、飛機跑道、大壩及其他建筑。本發(fā)明大量利用廢舊金屬材料，粉末、廢舊橡膠輪胎，廢舊塑料，對環(huán)保起到了積極的作用，本發(fā)明產(chǎn)品的應(yīng)用具有廣泛的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號C04B28/00GK1393420SQ0111313
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月27日
發(fā)明者馬奔 申請人:馬奔