專利名稱：聚合物改性pet混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土結(jié)構(gòu)材料技術(shù)，尤其是一種聚合物改性PET混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，PET(英文 Polyethylene terephthalate 的縮寫，簡稱 PET 或 PETP。中文意思是聚對(duì)苯二甲酸類塑料，主要包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯PET和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯PBT0聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯又俗稱滌綸樹脂，俗稱滌綸樹脂)通常被用于生產(chǎn)塑料飲料瓶、食品包裝袋等日常消費(fèi)類產(chǎn)品。PET塑料飲料瓶具有質(zhì)量輕、易生產(chǎn)和便于儲(chǔ)藏的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)取代玻璃飲料瓶用于碳酸飲料的運(yùn)輸與儲(chǔ)存。2007年有研究報(bào)告表明全世界每年消耗的PET飲料瓶重量大約為一千萬噸，且每年的增長率約為15% (ECO PET，2007)，截止到目前，每年大約消耗約兩千萬噸PET原料。但另一方面，回收再利用的PET數(shù)量卻非常有限。 通常情況下，人們在使用PET飲料瓶過后會(huì)將其隨意丟棄，使其變?yōu)閺U舊PET，這帶來一個(gè)很大的問題是我們不得不建造更多的設(shè)施去存放和處理廢舊PET。對(duì)于熱塑性材料而言，再生是一種非常可行的廢物處理方法。將廢舊PET分類回收再生產(chǎn)新材料，將有效降低廢舊PET的數(shù)量，而每年成指數(shù)倍增長的廢舊塑料數(shù)量也推動(dòng)了人們探索對(duì)塑料產(chǎn)品再利用的新途徑?；厥赵倮肞ET材料對(duì)塑料工業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。有報(bào)告稱PET是城市固體垃圾中最豐富的一類，因?yàn)镻ET材料無法被生物降解，所以廢舊PET處理的好壞對(duì)生態(tài)環(huán)境有重大影響。當(dāng)回收再利用廢舊PET不可行時(shí)，焚燒PET作為能量來源成為最主要的處理方法，廢物燃燒所帶來的空氣污染和酸雨是對(duì)人類生存的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，綠色和平組織一直積極致力于解決這個(gè)問題。廢物的減少與再利用促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量廢舊的原材料回收并用于其他方面，減少了浪費(fèi)節(jié)約了資源。將PET應(yīng)用于混凝土為塑料處理提供了一條嶄新的道路，同時(shí)還能減少因?yàn)椴杉V質(zhì)原料(如燒制水泥等)所帶來的環(huán)境破壞問題。在混凝土結(jié)構(gòu)中，例如道路維護(hù)，混凝土路面由于荷載、環(huán)境、設(shè)計(jì)、施工等因素影響，會(huì)出現(xiàn)路面局部破損。如果這些小范圍的局部病害得不到有效及時(shí)的修補(bǔ)，將導(dǎo)致破損范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，病害進(jìn)一步加劇，最終導(dǎo)致更為嚴(yán)重的破壞。在修補(bǔ)時(shí)，材料的強(qiáng)度增長快慢制約著開放交通的時(shí)間。早強(qiáng)、耐久的快速修補(bǔ)材料可以縮短道路封閉時(shí)間，大大減少對(duì)交通的影響。將早期強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度高的混凝土應(yīng)用于各種混凝土結(jié)構(gòu)中，具有良好的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。俄克拉荷馬大學(xué)尼基(Niji Khoury)等人在《回收塑料瓶制備應(yīng)用于地質(zhì)工程的合成土研究》(《Soil Fused with Recycled Plastic Bottles for VariousGeo-Engineering Application》)提到將PET和土或者砂子在275°C的條件下加熱融化,形成均質(zhì)的塑料土材料，所采用的PET用量為PET :砂=1:1。在利用熱熔PET制備混凝土方面，尼基等人沒有開展研究，也沒用涉及用于各種混凝土結(jié)構(gòu)的PET混凝土。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚合物改性PET混凝土及其制備方法，該混凝土利用PET制備，具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及早期強(qiáng)度，適用于各種早強(qiáng)、高抗沖擊與高抗折強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種聚合物改性PET混凝土，包括粘結(jié)劑、集料和摻加料，按重量比，粘結(jié)劑+摻加料集料=1 T3 ;所述粘結(jié)劑為PET，采用回收的廢舊塑料瓶或新生產(chǎn)PET材料，摻加料為粉煤灰，按重量比，PET :粉煤灰=1 :0. 5 4，集料為石料和砂，按集料重量百分比砂占20% 100%。所述石料的粒徑小于等于31. 5mm。一種聚合物改性PET混凝土的制備方法，步驟如下I)按重量比準(zhǔn)備PET、粉煤灰和集料；2)將粉煤灰和PET混合攪拌2mirT5min ；3)然后加入集料繼續(xù)攪拌3min"5min ；4)在270 290°C加熱2h 3h，使混合料成為流動(dòng)狀態(tài)即可使用，使用時(shí)再次攪拌 Imin。本發(fā)明所使用的PET在混凝土中作為粘結(jié)劑，所用的砂和碎石作為混凝土的集料，粉煤灰作為摻加料起到部分替代PET和增加混凝土和易性的作用。通過優(yōu)化PET的用量以及集料的級(jí)配，有效的提高了 PET混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及早期強(qiáng)度，并將此PET混凝土應(yīng)用于各種早強(qiáng)、高抗沖擊與高抗折強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明按照前述技術(shù)方案研制了三種PET混凝土。第一種為使用PET作為粘結(jié)劑，最大粒徑13. 2mm的玄武巖和砂作為集料，摻加料為粉煤灰，按照PET:粉煤灰=1: 1，拌合制成第一種PET混凝土 ；第二種為使用PET作為粘結(jié)劑，最大粒徑9. 5_的石灰?guī)r和砂作為粗集料，摻加料為粉煤灰，按照PET :粉煤灰=1:0. 5，拌合制成第二種PET混凝土 ；第三種為使用PET作為粘結(jié)劑，最大粒徑9. 5mm的石灰?guī)r和砂作為粗集料，摻加料為粉煤灰，按照PET :粉煤灰=1: 1，拌合制成第三種PET混凝土。通過試驗(yàn)表明，在PET+粉煤灰集料=1:3的條件下，第一種PET混凝土的抗壓強(qiáng)度為34. 04MPa,抗折強(qiáng)度為12. 23MPa，其中抗折強(qiáng)度高于特級(jí)路面要求2倍；第二種PET混凝土的抗壓強(qiáng)度為27. 8MPa，抗折強(qiáng)度為9. 56MPa，其中抗折強(qiáng)度高于特級(jí)路面要求的I. 59倍；第三種PET混凝土的抗壓強(qiáng)度為36MPa，抗折強(qiáng)度為9. 09MPa，其中抗折強(qiáng)度高于高速公路路面要求的I. 5倍。本發(fā)明的有益效果是I.提出了一種回收再利用廢舊PET的新方法，可以有效的減小廢舊PET對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。2. PET混凝土所用原材料易獲得且價(jià)格低，生產(chǎn)制造工藝簡單。3.經(jīng)過設(shè)計(jì)的PET混凝土配合比，因其可在3小時(shí)左右達(dá)到強(qiáng)度，可以有效的用于公路、橋梁、建筑等各種混凝土結(jié)構(gòu)。4. PET混凝土有著較好的抗折性能，可以被用于要求早強(qiáng)、抗折強(qiáng)度高和抗沖擊強(qiáng)度高的混凝土結(jié)構(gòu)。


圖I是PET混凝土抗壓試件圖片；圖2是PET混凝土抗折試件圖片；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例材料配方所用PET為廢舊塑料瓶，使用前，去掉標(biāo)簽以及瓶蓋，得到較為純凈的PET材料，將瓶子裁剪成小PET碎片后，使用清水適當(dāng)清洗并烘干后使用。所用粗集料為最大粒徑為9. 5mm的石灰?guī)r或者最大粒徑為13. 2mm玄武巖碎石,碎石水洗并晾干后使用。所用細(xì)集料為普通河砂，最大粒徑4. 75mm的中砂。所用摻加料為粉煤灰。所用集料的級(jí)配范圍按照富勒級(jí)配進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別按照最大粒徑13. 2_和最大粒徑9. 5mm級(jí)配設(shè)計(jì),詳見表I表2所示。表I最大粒徑13. 2mm的級(jí)配范圍要求
權(quán)利要求
1.一種聚合物改性PET混凝土，其特征是，包括粘結(jié)劑、集料和摻加料，按重量比，粘結(jié)劑+摻加料集料=1:Γ3。
2.如權(quán)利要求I所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述粘結(jié)劑為ΡΕΤ，采用回收的廢舊塑料瓶或新生產(chǎn)PET材料。
3.如權(quán)利要求2所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述摻加料為粉煤灰，按重量比，PET :粉煤灰=1:0. 5 4，
4.如權(quán)利要求I所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述集料為石料和砂，按集料重量百分比砂占35% 100%。
5.如權(quán)利要求4所述的聚合物改性PET混凝土，其特征是，所述石料的粒徑小于等于31. 5mm ο
6.—種如權(quán)利要求I中所述聚合物改性PET混凝土的制備方法，其步驟如下 1)按重量比準(zhǔn)備PET、粉煤灰和集料； 2)將粉煤灰和PET混合攪拌2mirT5min； 3)然后加入集料繼續(xù)攪拌3mirT5min； 4)在270 290°C加熱2h 3h，使混合料成為流動(dòng)狀態(tài)即可使用，使用時(shí)再次攪拌Imin 2min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚合物改性PET混凝土，包括粘結(jié)劑、集料和摻加料，按重量比，粘結(jié)劑+摻加料:集料=1:1~3；所述粘結(jié)劑為PET，摻加料為粉煤灰，按重量比，PET粉煤灰=1:0.5~4，集料為石料和砂，按集料重量百分比砂占20%~100%。本發(fā)明同時(shí)還公開了該混凝土的制備方法。該混凝土可以利用廢舊PET塑料瓶制備，減少了環(huán)境污染。PET混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及早期強(qiáng)度，適用于各種早強(qiáng)、高抗沖擊與高抗折強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C04B26/18GK102976663SQ20121049963
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者姚占勇, 張曉萌, 葛智, 韓杰, 崔衡, 姚凱, 張愷, 鄒鑫, 潘相宏 申請人:山東大學(xué)