[发明专利]一种矿物纤维改性的橡胶柔性混凝土

说明书

技术领域

本发明属土木工程材料技术领域，具体涉及一种矿物纤维改性的橡胶柔性混凝土，该混凝土适用于道路工程。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，公路交通量增大，重型运输车辆的比重越来越大，这对公路路面结构强度和使用性能提出了更高的要求。虽然水泥混凝土路面因其具有抗压强度高、抗弯拉强度高、温度稳定性好、使用寿命长等优点适应了这种需求，但也存在抗裂性差、抗冲击性能差，易开裂以及行车平稳性较差、噪音大等缺点。

目前，常通过在水泥混凝土中掺入纤维来改善其抗裂、抗冲击等性能，从而解决水泥混凝土路面的开裂问题。近几年来，钢纤维混凝土因其具有较高的抗弯拉强度和良好的路用性能，得到较广泛的应用。但是，若在混凝土中全部加入钢纤维，不但大大提高了工程的造价，在使用过程中也存在钢纤维锈蚀严重、路面使用寿命短等缺点。聚丙烯纤维对于降低混凝土的早期塑性收缩和干缩有独到的效用，虽然聚丙烯纤维对改善路面的抗裂有一定效果，但对提高路面的抗弯拉作用却不够明显。

为克服单一纤维对混凝土性能改善的局限性，申请号为03154270.0的专利申请，提出在路面底层摊铺一层金属纤维和上层摊铺聚合物合成纤维混凝土的路面结构，通过两种纤维叠加效应，起到对混凝土既增强又增韧的作用，从而改善混凝土路面的力学性能和耐久性，但这种路面结构对行车的舒适性方面没有任何改善。

针对水泥混凝土路面行车振动大、噪音大，中国专利200610023164.1公开了一种减振降噪橡胶混凝土，该专利以最大粒径为15mm的橡胶块代替部分粗骨料，但是这些粗大的橡胶块会造成材料局部匀质性降低，将其作为路面材料，路面浅层处的橡胶块易使其上部的砂浆在荷载作用下因应力集中而碎裂，长时间使用会导致路面形成斑斑点点的凹坑，影响行车的舒适性，道路使用寿命也大大降低。同时，大量文献报道：加入橡胶粉粒的混凝土，其抗压强度和抗弯拉强度都有不同程度的降低，且掺量越大，其下降的幅度越大。

发明内容

本发明目的在于提供矿物纤维改性的橡胶柔性混凝土，该混凝土适用于道路工程，抗压、抗弯拉强度高，变形能力好、弹模低。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种矿物纤维改性的橡胶柔性混凝土，包括由橡胶粉粒、水泥、砂子、石子、减水剂和水组成的橡胶水泥混凝土，其中，还含有短切玄武岩纤维和分散剂；所述短切玄武岩纤维含量为橡胶水泥混凝土体积的0.1～0.5%，所述分散剂含量为水重量的0.05～0.2%。

优选的，所述短切玄武岩纤维含量为橡胶水泥混凝土体积的0.1～0.3%，短切玄武岩纤维长度为10～20mm；所述分散剂为甲基纤维素。

较好的，选用的短切玄武岩纤维的单纤直径15微米，弹性模量93～110 GPa，延伸率不小于3.1%，抗拉强度4150～4800 MPa。

本发明所述改性橡胶柔性混凝土按照本领域的常规方法进行配制即可。如：按混凝土材料配合比要求分别称取各原料；首先用饱和氢氧化钠水溶液浸泡橡胶粉粒30min；将甲基纤维素溶解于占用水总量30%左右的水中，随后加入短切玄武岩纤维并搅拌均匀得混合液a；将水泥、砂、石和浸泡过的橡胶粉粒倒入搅拌机中，干拌均匀；然后加入混合液a及余量的水，搅拌均匀，最后加入减水剂，搅拌至所需的坍落度即可。

选用的橡胶粉粒粒径范围在5～40目。选用的水泥是标号为32.5或42.5的硅酸盐水泥，或普通硅酸盐水泥。所用砂子优选细度模数在2.5～2.8的中砂，中砂选自河砂。选用的石子最大粒径为25mm。所用减水剂可以为普通减水剂或高效减水剂，减水率保持在10～20%。

本发明中的橡胶水泥混凝土和普通混凝土（普通混凝土主要由水泥、砂子、石子和水组成，减水剂可依据混凝土使用性能的要求相应增加）相比较，其区别在于：用橡胶粉粒替代部分砂子，替代率5～25%（指体积百分比）。其它组分配比按照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中要求的技术即可。

本发明旨在提供一种新型的水泥混凝土路面材料，这种新型材料是通过“绿色材料”玄武岩矿物纤维改性的橡胶混凝土，不但抗压、抗弯拉强度高，而且变形能力好、弹模低，用以克服目前水泥混凝土路面易裂，行车噪音大、振动大的缺陷。

本发明所述矿物纤维改性的橡胶柔性混凝土具有以下优点：