一種制備橡膠顆粒混凝土的實驗方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種礦山工程、隧道工程中的一種支護材料的制備方法，具體是一種 制備橡膠顆粒混凝土的實驗方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國煤礦開采和隧道施工深度的不斷增加，巷道開挖后其周邊圍巖條件變得 復雜多變，伴隨著較高水平地應力的急劇釋放，大大超出圍巖自承能力，巷道開始發生大變 形，頂板冒落、底臌、片幫甚至發生巖爆等現象相繼發生，與此同時，大量巷道處于軟巖環境 之中，軟巖具有膨脹性和崩解性，尤其在潮濕和遇水環境下，圍巖膨脹加速，隨著時間的變 化，壓力急劇增高，變形增大，使巷道受到嚴重破壞。這就要求支護材料和支護結構具有一 定的柔性，具備可讓壓性能，在保證具有一定支護強度的前提下，可以隨圍巖發生形變，在 最大程度上保證圍巖穩定。
[0003] 在巷道支護材料和支護結構上，傳統的主動支護形式，其組成基本為剛性材料，不 具備大變形功能，當發生一定程度的變形時，往往會發生脆性破壞。而一部分具備讓壓性能 的支護結構作用原理較復雜，通常需要多種條件激發才能工作，而且造價成本較高。然而噴 射橡膠顆粒混凝土其施工較為方便，讓壓效果顯著，且具備一定的支護強度，可以在巷道圍 巖大變形控制過程中發揮重要作用，同時廢舊橡膠的處理成為一項急需解決的問題，如何 對廢棄橡膠進行回收、加工、再利用的技術瓶頸有待突破。而對于工程應用來講，如何對橡 膠顆粒進行處理，采用適當的制備方法制備成橡膠顆粒混凝土材料，以具備預期的抗壓強 度和變形量，需要在實驗條件下探索出來一種制備橡膠顆粒混凝土的方法。
【發明內容】
[0004] 為了解決現有技術的不足，本發明提出一種制備橡膠顆粒混凝土的實驗方法，將 橡膠顆粒進行預處理，經過多次試驗確定處理橡膠顆粒的流程、試劑以及條件，用橡膠顆粒 取代普通混凝土中的石子，提高橡膠顆粒與混凝土結合的整體性與穩定性。同時研宄不同 橡膠顆粒摻量下的橡膠顆粒混凝土的抗壓強度和可壓縮性，為巷道圍巖大變形的支護問題 的解決提供有力依據。
[0005] 本發明采用如下技術方案：
[0006] 一種制備橡膠顆粒混凝土的實驗方法，將橡膠顆粒進行預處理，再采用如下實驗 方法制備橡膠顆粒混凝土：
[0007] (1)將預處理后的橡膠顆粒中加入粘結劑進行攪拌；
[0008] (2)將配比好的水泥和砂放入實驗用攪拌機內攪拌均勾，然后將步驟⑴中攪拌 好的橡膠顆粒加入攪拌機內攪拌均勻；
[0009] (3)在攪拌機中加水攪拌一段時間，再加減水劑攪拌一段時間；
[0010] (4)將橡膠顆粒混凝土放入標準模具中養護；
[0011] (5)養護一定時間后對模具中的橡膠顆粒混凝土進行二次處理之后，養護至28 天，橡膠顆粒混凝土試件制備完成；
[0012] (6)拆除模具，將橡膠顆粒混凝土進行物理力學特性實驗。
[0013] 進一步地，所述將橡膠顆粒進行預處理改變橡膠顆粒界面的性質，同時提高橡膠 顆粒的物理力學性質，橡膠顆粒預處理包括如下工藝流程：
[0014] A、選用粒徑為3-5mm的橡膠顆粒，表觀密度為1000kg/m3;
[0015] B、將橡膠顆粒在溫度為100°C濃度為25% -30%的NaOH溶液中浸泡2min;
[0016] C、再將橡膠顆粒在25% -30%的NaOH溶液中常溫浸泡5h，期間每隔lh攪拌1次；
[0017] D、之后將橡膠顆粒放入清水中浸泡，通入臭氧處理30min ;
[0018] E、取出后晾干，在紫外線下照射30min。
[0019] 所述步驟（1)中粘結劑為聚丙烯酸酯乳液，粘結劑為橡膠顆粒用量的10%。
[0020] 所述步驟（2)中砂選用河砂，細度模數2. 6,最大粒徑3mm，表觀密度2500kg/m3;
[0021] 水泥選用普通硅酸鹽水泥，強度等級為42. 5 ;
[0022] 其中，水泥和砂的配比為1 :1. 5,水灰比為0. 35。
[0023] 所述步驟（3)中減水劑為萘系高效減水劑，減水劑的用量為步驟（2)中水泥用量 的 1. 5%。
[0024] 所述步驟（4)中標準模具內壁均勻涂抹一層機械潤滑油，將攪拌好的橡膠顆粒混 凝土裝滿模具，把模具放在振動臺上進行震動，再次加入橡膠顆粒混凝土，再次進行震動， 直到加滿為止，再將混凝土上表面處理平整后，用保鮮膜覆蓋住橡膠顆粒混凝土上表面。
[0025] 所述步驟（5)中二次處理包括對橡膠顆粒混凝土上部進行二次搗實，處理好表面 因氣泡出現的空腔，保證其密實度以及表面平整度。
[0026] 所述步驟（6)中物理力學特性實驗包括抗壓強度實驗和最大壓縮量實驗。
[0027] 采用如上技術方案取得的有益技術效果為：
[0028] 一種制備橡膠顆粒混凝土的實驗方法將橡膠顆粒進行預處理，改變橡膠顆粒界面 的性質，同時提高橡膠顆粒的物理力學性質，經過多次試驗確定處理橡膠顆粒的流程、試劑 以及條件，用橡膠顆粒取代普通混凝土中的石子，提高橡膠顆粒與混凝土結合的整體性與 穩定性。同時研宄不同橡膠顆粒摻量下的橡膠顆粒混凝土的抗壓強度和可壓縮性，為巷道 圍巖大變形的支護問題的解決提供有力依據，為礦山工程、隧道工程等地下工程的支護材 料提供一種實驗方法。
【附圖說明】
[0029] 圖1為制備橡膠顆粒混凝土的實驗方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 結合附圖1對本發明的【具體實施方式】做進一步說明：
[0031] 制備橡膠顆粒混凝土先將橡膠顆粒進行預處理，改變橡膠顆粒界面的性質，同時 提高橡膠顆粒的物理力學性質，橡膠顆粒預處理包括如下工藝流程：
[0032] A、選用粒徑為3-5mm的橡膠顆粒，表觀密度為1000kg/m3;
[0033] B、將橡膠顆粒在溫度為100°C濃度為25% -30%的NaOH溶液中浸泡2min;
[0034] C、再將橡膠顆粒在25% -30%的NaOH溶液中常溫浸泡5h，期間每隔lh攪拌1次；
[0035] D、之后將橡膠顆粒放入清水中浸泡，通入臭氧處理30min ;
[0036] E、取出后晾干，在紫外線下照射30min。
[0037] 材料選用及配比：
[0038] 選取橡膠顆粒粒徑為3-5mm，表觀密度1000kg/m3 ;砂子選用河砂，細度模數2. 6， 最大粒徑3mm，表觀密度2500kg/m3;水泥選用普通硅酸鹽水泥，強度等級為42. 5;減水劑選 用萘系高效減水劑；粘結劑選用聚丙烯酸酯乳液。
[0039] 其中，水泥和砂的配比為1 :1. 5,水灰比為0.35,減水劑的用量為水泥用量的 1. 5%，粘結劑為橡膠顆粒用量的10%。
[0040] 實施例1 :
[0041] 以制備20個橡膠顆粒摻量為0% -10% (質量比）試驗用橡膠顆粒混凝土試件為 例，先用天平、電子秤、量筒等實驗儀器稱量好實驗所需材料，采用如下實驗方法制備橡膠 顆粒混凝土：
[0042] (1)將稱取的橡膠顆粒和粘結劑進行攪拌2min。
[0043] (2)將稱取的水泥和砂在攪拌機內進行攪拌3min，將與粘結劑攪拌均勻的橡膠顆 粒倒入充分攪拌后的水泥和砂一起攪拌2min。
[0044] (3)在攪拌機內加入用量筒量取的水，在進行攪拌3min ;在攪拌機內加入減水劑 再攪拌3min。
[0045] (4)將攪拌好的橡膠顆粒混凝土裝入已經在內壁均勻涂抹一層機械潤滑油的標準 模具中，模具裝滿后，把模具放在振動臺上進行震動30s，并不停用雙手手指碾壓表層混凝 土，保證其上表面的平整度，對于不滿模具的，再次加入橡膠顆粒混凝土，直到加滿為止，再 次進行震動，重復上述步驟，直到震動到橡膠顆粒混凝土和模具口相平為止，再將混凝土上 表面處理平整后，用保鮮膜覆蓋住橡膠顆粒混凝土上表面。
[0046] (5)橡膠顆粒混凝土試件制作完成后，在溫度20°C ±2°C、相對濕度95%以上的室 內養護48h后，再對橡膠顆粒混凝土上部進行二次搗實，處理好表面因氣泡出現的空腔，保 證其密實度以及表面平整度，將試件進行養護至28d，橡膠顆粒混凝土試件制備完成。
[0047] (6)拆除模具，將橡膠顆粒混凝土進行物理力學特性實驗，物理力學特性實驗包括 抗壓強度實驗和最大壓縮量實驗。
[0048] 實施例2 :
[0049] 以制備20個橡膠顆粒摻量為10% -20%(質量比）試驗用橡膠顆粒混凝土試件 為例，用天平、電子秤、量筒等實驗儀器稱量好實驗所需材料，采用如下實驗方法制備橡膠 顆粒混凝土：
[0050] (1)將稱取的橡膠顆粒和粘