改性橡胶集料水泥基材料性能及微观机理试验研究
发布时间：2021-03-01 04:40
汽车工业的发展导致废旧轮胎的产量急剧增加,对生态产生了不可估量的影响。如何对废旧轮胎进行绿色化处理,在汽车产业发展中具有十分重要的意义。将废旧轮胎粉碎成橡胶集料,掺入传统混凝土中制备成橡胶混凝土,为废旧轮胎的处理提供了新的解决方案。与普通水泥基材料相比,橡胶集料水泥基材料可有效改善混凝土的弹性模量高,耐久性能差等问题,但轮胎橡胶的主要成分为非极性不饱和烯烃,与水泥基材料的兼容性差,导致橡胶集料在水泥基材料中形成的界面过渡区粘结强度低,在荷载作用下提前失效破坏,使材料的力学强度大幅度下降,这限制了橡胶水泥基材料的推广。本论文主要针对于橡胶集料与水泥基材料的兼容性差问题,对橡胶集料表面进行改性设计,研究不同改性橡胶集料对水泥基材料的基本性能影响及内在作用机理,具体工作及获得的结论如下:首先采用水洗预处理、NaOH碱洗、KH550接枝和复合改性等不同类型表面处理方式,对粒径为40目的橡胶粉集料和13mm的橡胶粒集料进行表面改性,利用SEM、接触角测定仪和FTIR对改性后橡胶集料的形貌、亲水性和表面官能团进行分析。结果表明:NaOH碱洗橡胶集料,能溶蚀橡胶表面部分疏水性物...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
废旧轮胎橡胶供需关系
湖北工业大学硕士学位论文1第1章绪论1.1研究背景及意义随着人民生活水平的不断提高，机动车逐渐成为了社会的主要交通工具，但也随之带来了大量的负面问题，其中急剧增长的废旧轮胎，对生态自然产生的破坏愈发不能忽视。图1.1为华经产业研究院对我国每年废旧轮胎的产量及回收量的统计，预计2020年全国废旧轮胎产量将超过4650.2万吨，同期废旧轮胎回收量为3508.4万吨。因此，有必要对废旧轮胎的资源化利用开展相关研究，进一步降低废旧轮胎对环境带来的污染。图1.1废旧轮胎橡胶供需关系图1.2废旧轮胎橡胶对环境危害废旧轮胎橡胶中含有聚异戊二烯、丁二烯和苯乙烯等大分子链烯烃，在自然环境下的化学性质稳定，难以被降解。采用传统的垃圾填埋方式占用大量的土地资源，且降雨后废旧轮胎易积水，为蚊虫提供了栖息环境，易促使登革热和黄热病的流行。其次，部分小作坊在利益的驱使下，裂解废旧轮胎炼油，产生二噁英、二氧化硫、芳香烯烃等致癌物质，对人类可产生不可逆的身体危害（如图1.2所示）。因此，对废旧轮胎橡胶的利用开展深入的研究，不仅对全球汽车工业的健康发展具有深远的意义[1]，同时也有利于对生态环境的保护。20世纪90年代，美国亚利桑那州大学朱涵教授将废旧轮胎粉碎成特定粒径的橡胶集料，掺入混凝土中取代部分细集料，制备了一种环保型建筑材料—橡胶混凝土[2]，这为废旧轮胎绿色化及资源化处理提供了全新的解决方案。2003年，美国亚利桑那州交通部首次将橡胶混凝土应用于公路修建，论证了橡胶混凝土在实际工程中的可行性。将橡胶集料掺入传统混凝土中，能有效缓解传统水泥基材料的脆性强、弹模高、耐久性差和
湖北工业大学硕士学位论文6集料的粒径具有明显关系，橡胶集料粒径越大，爆裂现象改善越明显。1.2.2橡胶混凝土强度性能研究国内外学者对橡胶集料混凝土的强度研究主要集中于橡胶的掺量、取代方式及粒径对橡胶混凝土的力学强度的影响。（1）废旧橡胶对混凝土的抗压抗折强度的影响绝大多数试验研究发现，废旧轮胎橡胶掺入混凝土中，会明显削弱橡胶混凝土的力学强度，但在相同橡胶集料替代量下，橡胶混凝土抗折强度的下降幅度低于抗压强度的下降幅度。1996年，ToutanjH.[25]采用废旧轮胎碎片取代混凝土中部分天然细集料，探究了橡胶碎片混凝土的抗压强度及抗折强度变化规律。试验结果表明，掺入橡胶碎片会明显降低混凝土的抗压强度和抗折强度，且橡胶碎片掺量越高，混凝土的抗压强度和抗折强度下降越明显，但并不呈线性关系下降，混凝土抗压抗折强度都是在低掺量（≤50%）时下降幅度快，当进入高掺量时（＞50%），橡胶混凝土强度下降幅度减缓。2004年，黄少文等[26]研究了橡胶集料粒径和橡胶集料取代率对水泥砂浆力学强度的影响。试验结果表明，粉碎的橡胶集料粒径越小，水泥砂浆各龄期的强度越高。橡胶砂浆早期的抗压强度（3d和7d）与空白对照组抗压强度相差不大，但后期（28d）力学强度变化明显。具体的抗压强度变化趋势如图1.2（a）和（b）所示。（a）粒径对水泥砂浆的强度影响（b）取代率对水泥砂浆强度影响图1.2橡胶集料水泥基材料抗压强度试验（2）废旧橡胶对混凝土劈抗拉裂性能的影响1995年，I.BTopcu[27]选用粒径为0~1mm橡胶粉等质量取代15%、30%和45%的细骨料及粗骨料，分析了橡胶的取代率对混凝土的抗劈拉性能的影响。研究发
【参考文献】：
期刊论文
[1]用改进能量法计算梁屈曲荷载和固有频率[J]. 吴晓. 工程与试验. 2019(02)
[2]聚合氯化铝提升矿渣硅酸盐水泥性能及微观机理研究[J]. 康春阳,李博,田健. 硅酸盐通报. 2018(09)
[3]DCP引发马来酸酐改性橡胶混凝土抗碳化性能研究[J]. 刘菲,赵彦亮,谭俊华,朱开金. 硅酸盐通报. 2018(07)
[4]橡胶改性及其对橡胶水泥基质材料性能的影响[J]. 何亮,刘誉贵,牟元华. 硅酸盐通报. 2017(03)
[5]无机聚合物橡胶混凝土基本力学性能试验研究[J]. 范小春,陈允伟,胡宜昌. 硅酸盐通报. 2016(09)
[6]热处理对橡胶水泥净浆结构影响[J]. 张海波,丁雪晨,王军军,管学茂. 电子显微学报. 2015(06)
[7]橡胶集料对水泥砂浆孔结构的影响[J]. 张海波,管学茂,勾密峰,刘小星. 材料导报. 2013(14)
[8]KH550的水解工艺及其对SiO2表面改性的研究[J]. 高正楠,江小波,郭锴. 北京化工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[9]橡胶混凝土的冲击压缩试验研究[J]. 郭永昌,刘锋,陈贵炫,曾广尚,刘丰. 建筑材料学报. 2012(01)
[10]橡胶集料对水泥砂浆孔结构的影响[J]. 杨林虎,朱涵,张亚梅. 天津大学学报. 2011(12)
博士论文
[1]扫描电子显微镜中二次电子成像机制和分辨率的Monte Carlo模拟[D]. 阮瞩.中国科学技术大学 2015
[2]废橡胶粉的杂化改性及其对水泥基材料结构与性能的影响[D]. 于利刚.华南理工大学 2010
本文编号：3056953
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
废旧轮胎橡胶供需关系
湖北工业大学硕士学位论文1第1章绪论1.1研究背景及意义随着人民生活水平的不断提高，机动车逐渐成为了社会的主要交通工具，但也随之带来了大量的负面问题，其中急剧增长的废旧轮胎，对生态自然产生的破坏愈发不能忽视。图1.1为华经产业研究院对我国每年废旧轮胎的产量及回收量的统计，预计2020年全国废旧轮胎产量将超过4650.2万吨，同期废旧轮胎回收量为3508.4万吨。因此，有必要对废旧轮胎的资源化利用开展相关研究，进一步降低废旧轮胎对环境带来的污染。图1.1废旧轮胎橡胶供需关系图1.2废旧轮胎橡胶对环境危害废旧轮胎橡胶中含有聚异戊二烯、丁二烯和苯乙烯等大分子链烯烃，在自然环境下的化学性质稳定，难以被降解。采用传统的垃圾填埋方式占用大量的土地资源，且降雨后废旧轮胎易积水，为蚊虫提供了栖息环境，易促使登革热和黄热病的流行。其次，部分小作坊在利益的驱使下，裂解废旧轮胎炼油，产生二噁英、二氧化硫、芳香烯烃等致癌物质，对人类可产生不可逆的身体危害（如图1.2所示）。因此，对废旧轮胎橡胶的利用开展深入的研究，不仅对全球汽车工业的健康发展具有深远的意义[1]，同时也有利于对生态环境的保护。20世纪90年代，美国亚利桑那州大学朱涵教授将废旧轮胎粉碎成特定粒径的橡胶集料，掺入混凝土中取代部分细集料，制备了一种环保型建筑材料—橡胶混凝土[2]，这为废旧轮胎绿色化及资源化处理提供了全新的解决方案。2003年，美国亚利桑那州交通部首次将橡胶混凝土应用于公路修建，论证了橡胶混凝土在实际工程中的可行性。将橡胶集料掺入传统混凝土中，能有效缓解传统水泥基材料的脆性强、弹模高、耐久性差和
湖北工业大学硕士学位论文6集料的粒径具有明显关系，橡胶集料粒径越大，爆裂现象改善越明显。1.2.2橡胶混凝土强度性能研究国内外学者对橡胶集料混凝土的强度研究主要集中于橡胶的掺量、取代方式及粒径对橡胶混凝土的力学强度的影响。（1）废旧橡胶对混凝土的抗压抗折强度的影响绝大多数试验研究发现，废旧轮胎橡胶掺入混凝土中，会明显削弱橡胶混凝土的力学强度，但在相同橡胶集料替代量下，橡胶混凝土抗折强度的下降幅度低于抗压强度的下降幅度。1996年，ToutanjH.[25]采用废旧轮胎碎片取代混凝土中部分天然细集料，探究了橡胶碎片混凝土的抗压强度及抗折强度变化规律。试验结果表明，掺入橡胶碎片会明显降低混凝土的抗压强度和抗折强度，且橡胶碎片掺量越高，混凝土的抗压强度和抗折强度下降越明显，但并不呈线性关系下降，混凝土抗压抗折强度都是在低掺量（≤50%）时下降幅度快，当进入高掺量时（＞50%），橡胶混凝土强度下降幅度减缓。2004年，黄少文等[26]研究了橡胶集料粒径和橡胶集料取代率对水泥砂浆力学强度的影响。试验结果表明，粉碎的橡胶集料粒径越小，水泥砂浆各龄期的强度越高。橡胶砂浆早期的抗压强度（3d和7d）与空白对照组抗压强度相差不大，但后期（28d）力学强度变化明显。具体的抗压强度变化趋势如图1.2（a）和（b）所示。（a）粒径对水泥砂浆的强度影响（b）取代率对水泥砂浆强度影响图1.2橡胶集料水泥基材料抗压强度试验（2）废旧橡胶对混凝土劈抗拉裂性能的影响1995年，I.BTopcu[27]选用粒径为0~1mm橡胶粉等质量取代15%、30%和45%的细骨料及粗骨料，分析了橡胶的取代率对混凝土的抗劈拉性能的影响。研究发
【参考文献】：
期刊论文
[1]用改进能量法计算梁屈曲荷载和固有频率[J]. 吴晓. 工程与试验. 2019(02)
[2]聚合氯化铝提升矿渣硅酸盐水泥性能及微观机理研究[J]. 康春阳,李博,田健. 硅酸盐通报. 2018(09)
[3]DCP引发马来酸酐改性橡胶混凝土抗碳化性能研究[J]. 刘菲,赵彦亮,谭俊华,朱开金. 硅酸盐通报. 2018(07)
[4]橡胶改性及其对橡胶水泥基质材料性能的影响[J]. 何亮,刘誉贵,牟元华. 硅酸盐通报. 2017(03)
[5]无机聚合物橡胶混凝土基本力学性能试验研究[J]. 范小春,陈允伟,胡宜昌. 硅酸盐通报. 2016(09)
[6]热处理对橡胶水泥净浆结构影响[J]. 张海波,丁雪晨,王军军,管学茂. 电子显微学报. 2015(06)
[7]橡胶集料对水泥砂浆孔结构的影响[J]. 张海波,管学茂,勾密峰,刘小星. 材料导报. 2013(14)
[8]KH550的水解工艺及其对SiO2表面改性的研究[J]. 高正楠,江小波,郭锴. 北京化工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[9]橡胶混凝土的冲击压缩试验研究[J]. 郭永昌,刘锋,陈贵炫,曾广尚,刘丰. 建筑材料学报. 2012(01)
[10]橡胶集料对水泥砂浆孔结构的影响[J]. 杨林虎,朱涵,张亚梅. 天津大学学报. 2011(12)
博士论文
[1]扫描电子显微镜中二次电子成像机制和分辨率的Monte Carlo模拟[D]. 阮瞩.中国科学技术大学 2015
[2]废橡胶粉的杂化改性及其对水泥基材料结构与性能的影响[D]. 于利刚.华南理工大学 2010
本文编号：3056953
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