一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚礁材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚礁材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，人們大都是選用混凝土來作為人工魚礁材料投放到海里。但是，傳統的都是 普通的混凝土，即由水泥、水、砂子、石頭等攪拌而成。這種人工魚礁投放到海里的耐久性并 不是很高，容易受到氯離子的侵蝕而導致壽命較短，進而造成一定的經濟損失。隨著人們生 活水平日益提高，車輛數量也相應增多，因此廢棄輪胎產量急劇增加，但有效回收量卻極其 有限，廢舊輪胎帶來的環境污染問題越來越嚴重，稱之為"黑色污染"。

【發明內容】

[0003] 針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題是提供一種不僅可以有效回收廢舊 輪胎，改善生態環境，而且抗壓強度有所提高，抗氯離子滲透性更好的人工魚礁材料。
[0004] 本發明提供的一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚礁材料的制備方法包括如下步 驟： (1) 將橡膠粉經過飽和氫氧化鈉浸泡48小時，并清洗干凈干燥待用； (2) 基準混凝土按如下的質量比混合，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后 加入處理過的橡膠粉，加入的橡膠粉按上述砂的3. 5~10%等體積替代砂，相應地改變橡膠 粉和砂的比例制備混凝土人工魚礁材料，同時加入外加劑，外加劑的摻量為所述基準混凝 土總重量的0. 54wt% ; (3) 混凝土攪拌機拌和，澆筑24小時后拆模，養護28天后即可投放到海里。
[0005] 步驟（1)中，所述橡膠粉粒徑為60目。
[0006] 步驟（2)中，所述砂為河砂，最大粒徑4mm;碎石粒徑10mm~31. 5mm;外加劑為聚羧 酸系高性能減水劑。外加劑屬于聚羧酸系高性能減水劑QL-PC5。
[0007] 步驟（2 )中，所述水泥使用P. 042. 5R普通娃酸鹽水泥。
[0008] QL-PC5聚羧酸系高性能減水劑選用廣東省江門強力建材科技有限公司產品。
[0009] 試件養護28d后，橡膠粉混凝土抗壓強度為50Mpa以上，基準混凝土的平均滲 水高度為44mm，相對滲透系數為1. 1827X1CT12m/s;橡膠粉混凝土的平均滲水高度為 18~25mm，相對滲透系數為2. 0467~2. 5104X10_13m/s，表明摻入橡膠粉的混凝土的抗滲水 性能比基準混凝土的好。
[0010] 發明使用的橡膠粉粒徑為60目，摻量砂的3.5~10%等體積替代砂。經測試如果橡 膠粉粒徑過大，其氯離子擴散系數較大，即抗氯離子腐蝕性較差，耐久性不好；橡膠粉粒徑 過小，比面積較大，由于橡膠粉的憎水性，摻入混凝土中會形成更多孔隙，使混凝土的抗壓 強度大大降低。橡膠粉摻量3. 5~10%為最佳，因為摻入橡膠粉相當于在混凝土中增加了"軟 點"，摻入過多會大大降低混凝土的抗壓強度；摻入過少則沒有充分利用到橡膠粉。
[0011] 本發明將橡膠粉經過飽和NaOH預處理后，可以清洗掉橡膠粉表面的雜質，增加橡 膠粉的表面粗糙度，從而增強其與水泥的咬合結合力，提高混凝土的抗壓強度。
[0012] 混凝土材料的腐蝕主要是由于侵蝕性介質的侵入引起的。滲透性決定了侵蝕性介 質進入混凝土內部的速度，是影響混凝土耐久性最重要的因素。由于橡膠粉在混凝土中是 處于游離的狀態，并不參與水化反應，所以它可以填充混凝土內部的有害孔隙，提高混凝土 的密實性，從而提高混凝土的抗滲性。另外，混凝土在海水中主要是受到氯離子的腐蝕，混 凝土是多孔結構，氯離子主要通過混凝土中的一些毛細孔侵入進行腐蝕。而橡膠粉具有憎 水性，摻入混凝土中相當于引氣劑，很容易形成一些微小的氣孔，這些氣孔可以隔斷混凝土 中的一些毛細孔，使毛細孔變得細小，曲折分散，從而阻礙氯離子的擴散，進而減小氯離子 對混凝土的腐蝕。
[0013] 本發明的有益效果： 綜上所述，摻入橡膠粉的人工魚礁混凝土抗壓強度可達50Mpa以上，滿足人工魚礁的 施工要求和抵御海浪的沖擊。其氯離子擴散系數比普通混凝土小，所以其抗氯離子腐蝕性 比普通混凝土更好，耐久性更好。而且緩解了廢舊輪胎帶來的環境污染，有顯著的環境效 益、經濟效益和社會效益。這種混凝土人工魚礁及其制備方法特點在于摻入了橡膠粉，其中 橡膠粉是以等體積替代細骨料的方式摻入混凝土。這種人工魚礁在海水中抗氯離子滲透性 比較強，耐久性壽命更長，并且可以緩解生態環境問題，實現廢舊輪胎的循環利用。
【具體實施方式】
[0014] 本發明是將粒徑為60目的橡膠粉以砂的3. 5~10%等體積替代砂的方式摻入基準 混凝土，其中橡膠粉經過飽和NaOH預處理。具體如下： (1) 60目橡膠粉經過飽和氫氧化鈉浸泡48h，并清洗干凈干燥待用； (2) 基準混凝土按如下質量比，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后加入處 理過的橡膠粉，加入的橡膠粉按上述砂的3. 5~10%等體積替代砂，相應地改變橡膠粉和砂 的比例制備混凝土人工魚礁材料，同時加入外加劑，外加劑的摻量為所述基準混凝土總重 量的 0. 54wt% ; (3) 混凝土攪拌機拌和，澆筑24h后拆模，養護28天后即可投放到海里。
[0015] 表1為含不同摻量的60目的橡膠顆粒混凝土試件養護28天后測得的抗壓強度， 以及在鹽度為32的海水中浸泡350天后測得的表觀氯離子擴散系數，深海區的耐久性壽命 采用Fick第二定律本次混凝土壽命計算以鉆芯取樣試件的表觀氯離子擴散系數為基礎， 推測十年后的擴散系數作為定值來計算耐久性壽命，采用下面方法計算混凝土礁體的耐久 性壽命。 式中Dt一一時間為奔后的擴散系數；D0一一表觀氯離子擴散系數；t齡期系數，取 0. 33 ;T 耐久性壽命；z-保護層厚度；'混凝土表面氯尚子濃度，測得為1. 94% ; Cc--鋼筋腐蝕臨界氯尚子濃度，本案取〇. 067% (占混凝土質量)。
[0016] 由下表1可看出，以C40普通混凝土為投放于鹽度為32的海洋中作為人工魚礁 材料，氯離子擴散系數為〇. 77X1(T12m2/s，如果采用混凝土保護厚度為50mm時，其耐久性 壽命為31. 21年；以C40混凝土標準配合為基礎，摻入60目的經飽和NaOH溶液浸泡48小 時的橡膠粉，當代替河砂的體積百分比為3. 5~10%時，橡膠粉混凝土的氯離子擴散系數為 0. 40~0. 46X1(T12m2/s，當保護層厚度為50mm時，至少可提高了 10年的耐久性壽命，而且抗 壓強度不低于50MPa，完全可滿足100米深度的海洋環境中的服役條件。當摻量為5%時，提 高了 17年的耐久性壽命，抗壓強度為55. 481MPa，比C40混凝土構件的抗壓強度有所提高。
[0017]表 1
【主權項】
1. 一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚礁材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將橡膠粉經過飽和氫氧化鈉浸泡48小時，并清洗干凈干燥待用； (2) 基準混凝土按如下的質量比混合，水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598,然后 加入處理過的橡膠粉，加入的橡膠粉按上述砂的3. 5~10%等體積替代砂，相應地改變橡膠 粉和砂的比例制備混凝土人工魚礁材料，同時加入外加劑，外加劑的摻量為所述基準混凝 土總重量的0. 54wt% ; (3) 混凝土攪拌機拌和，澆筑24小時后拆模，養護28天后即可投放到海里。
2. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1)中，所述橡膠粉粒徑為60目。
3. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)中，所述砂為河砂，最大粒徑 4mm;碎石粒徑10mm~31. 5mm;外加劑為聚羧酸系高性能減水劑。
4. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)中，所述水泥使用P. 042. 5R普 通硅酸鹽水泥。
【專利摘要】本發明公開了一種摻入橡膠粉的混凝土人工魚礁材料的制備方法，這種混凝土由按質量配比的水、水泥、砂、碎石和橡膠粉混合攪拌而成，其中水：水泥：砂：碎石=637:1818:1696:2598，摻入經飽和NaOH浸泡48小時后水洗的60目橡膠粉，摻量為替代3.5~10%體積的砂，澆筑養護28天后，制得的含有橡膠粉的混凝土構件抗壓強度達50 Mpa以上，滿足100米的海底深度的礁體抗壓強度要求，混凝土的抗滲水性能和抗氯離子擴散性能比基準混凝土的好，大大提高了混凝土在深海區人工混凝土礁體的耐久性壽命。
【IPC分類】C04B28-00, C04B18-22
【公開號】CN104761199
【申請號】CN201510135950
【發明人】陳海燕, 趙敏, 林振龍
【申請人】廣東工業大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月26日