废旧轮胎胶粉混凝土的路用性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 4年 第 1 0期 (总 第 3 0 0 期 ) N u mb e r 1 0 i n 2 0 1 4 ( T o ml No 3 0 0 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M AT ERl AL AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 1 0 0 1 5 废旧轮胎胶粉混凝土的路用性能试验研究 张艳聪 ,申俊敏 ,高玲玲 z ( 1 山西省交通科学研究院 a 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室;b 山西省黄土地区公路建设与 养护技术重点实验室,山西
2、 太原 0 3 0 0 0 6 ;2 山西水利职业技术学院道路与桥梁工程系 ,山西 运城 0 4 4 0 0 4 ) 摘要 : 废旧轮胎 回收加工成橡胶粉应用于水泥混凝土改胜, 不单能减少污染 , 对发展循环经济也十分有利。 针对废 旧轮胎胶粉 混凝土的路用问题, 采用 6 0 、 8 O 、 1 0 0 和 1 2 0目4 种细度的胶粉分别按照 0 、 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 和 3 0 的掺量, 配制 2 4 组胶粉混凝 土, 分别测试其强度、 韧性 、 抗裂 、 抗冻以及抗渗等性能。 结果表明: 胶粉混凝土的强度随胶粉掺量、 细度的增加而降低 , 但对掺量的敏 感性更
3、高; PY粉的加入对改善混凝土韧性、 抗裂性和抗渗性均有积极意义, 且作用随掺量的增加愈加明显, 但抗冻能力随胶粉掺量的 增加先提高再降低; 细度为 6 0 1 2 0目的胶粉最佳掺量为 1 5 左右。 关键词: 水泥混凝土;胶粉 ;路用性能;最佳掺量 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 5 7 0 3 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h on p a v e m e n t p e r f o r ma n c e o f r e c y
4、 c l e d t i r e r u b b e r p o wde r m o d i f i e d c o n c r e t e ZHANG Ya nc o n g , S HEN n mm , GAO j n gf n g ( 1 a Ke yL a b o f Hi g h wa yCo n s t r u c t i o na n dMa i n t e n anc eT e c h n o l o g yinL o e s s Re g i o n , Mi n i s t r yo f T r a n s p o r t ; b S h a n x i Ke yL a b
5、 o r a t o r yo f Hi g h wa y Co ns t r u c t i o n a n d M a i nt e n an c e Te c h no l o gy i n Lo e s s Re g i o n, Sh a n x i Tr a ns p o r t a t i o n Re s e a r c h I n s t i t u t e , Ta i y ua n 03 0 0 0 6, Ch i na; 2 De p a rtme n t o f Ro a d s and Br i d g e s E n g i n e e r i n g , S h
6、 anx i C o n s e r v a n c y T e c hni c a l Co l l e g e , Yu n c h e n g 0 4 4 0 0 4, C h i n a ) Ab s t r a c t : Ad d rub b e r p o wd e r t h a t ma d e b y r e c y c l e d t i r e i n c e me n t c o n c r e t e c a n r e d u c e p o l l u t i o n a n d b e n e fi t f o r d e v e l o p i n g c
7、i r c u l a r e c o no my Fo r t h e p r o bl e m wha t pa r t i c l e s i z e a n d d o s a g e of rub b e r po wd e r wa s be s t i n r oa d c o n c r e t e, 2 4 g r o u ps of r u b b e r po wd e r c o n c r e t e w e r e p r e p a r e d u s i n g fou r k i n d s o f p a r t i c l e s i z e ( 6 0
8、, 8 0 , 1 0 0 a n d1 2 0 me s h ) and 6 k i n d s o f d o s a g e ( 0 , 1 0 , 1 5 , 2 0 , 2 5 and 3 0 ) A n d i t s pa v e me n t p e r f o r man c e wa s me a s ure d, s uc h a s , s t r e ng t h, t o u g h n e s s , c r a c k r e s i s t an c e, fros t r e s i s t a n c e an d i mpe rm e a b i l i
9、 t y Th e r e s u l t s s ho we d t h a t s t r e n g t h o f rubb e r po wd e r c on c r e t e d e c r e a s e d wi t h d os a g e a n d fin e ne s s d e g r e e of rub be r po wd e r i n c r e a s i ng, an d i t h a d a h i g he r s e n s i t i vi t y f or do s a g e Ad d rubb e r p o wd e r i n t
10、 o c o nc r e t e ha s a po s i t i v e e f f e c t t o i mp r o v e t o u g hn e s s , c r a c k r e s i s t a n c e an d i mpe r me a b i l i t y of c o n c r e t e, a n d the e f f e c t C an b e mor e o bv i o u s wh e n the d os a g e i n c r e a s i ng Ho we v e r, t h e a bi l i t y o ffro s
11、t r e s i s t a n c e i n c r e a s e d a t fir s t , a n d t h e n d e c r e a s e d wh e n t he d o s a g e i n c r e a s i ng Th e o p t i mu m d os a g e f o r 6 0, 8 0, 1 00 a nd 1 2 0 me s h e s r u b b e r p o wd e r wa s 1 5 Ke y w or ds: c e me n t c o nc r e t e; r u b be r p o wde r ; p a
12、 v e me n t pe r f o r ma nc e; o p t i mum do s a g e 0 引 言 将废 旧轮胎粉碎 、 回收、 加工成橡胶粉用 于水 泥混凝 土的改性 , 不单能减少污染 , 对发展循环经济也十分有利。 橡胶粉改性水泥混凝土具有模量低 、 韧性好 、 阻尼 大等特 点 , 是 当前混凝土科学研究 的一大热点 。 赵丽妍 、 徐静 、 李 光宇 、 彭光达 、 管学茂等人认 为 : 混凝土强度 随掺量的增加 而降低 , 但变形能力有所提高 , 且存在最佳细度一说 。 孟 云芳 、 覃峰 、 郭灿贤 、 张兆强等人对胶粉混凝土 的抗裂 、 抗 冲击、 耐磨以
13、及抗渗等路用性能作了较为详细的研究, 认为 胶粉的加入虽然降低了混凝土的强度, 但合适的掺量和细度 对提高混凝土耐久 、 抗裂等诸多性能有很大的帮助6 - 埘 。 鉴于此 , 针对废旧轮胎胶粉混 凝土的路用问题 , 本研 究采用 6 0 、 8 0 、 1 0 0 和 1 2 0目 4 种细度 的胶 粉分别按照 0 、 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 和 3 0 的掺量 , 配制 2 4 组胶粉混凝 土 , 分别测试其强度 、 韧性 、 抗裂 、 抗冻 以及抗渗等路用性能 , 以研究细度和掺量对胶粉混凝土性能的影响规律 , 并推荐 适合道路混凝土 的最佳胶粉用量 。 1 原材料和试
14、验 方法 1 1 原材料 ( 1 ) 水泥选用山西运城产威顿 P 0 4 2 5 级水泥 , 其物 理力学性能如表 1 所示 , 满足 G B 1 7 5 2 0 0 7 通用硅酸盐 水泥 的质量要求 。 ( 2 ) 细集料选用 山西运城邝家哑河砂 , 细度模数为2 8 , 系 I I 区中砂 , 表观密度为 2 7 0 0 k g m。 。 收稿 日期:2 0 1 4 _ 0 4 _ 2 3 基金项 目:国家 自然科学基金项 目( 5 】 3 0 8 3 2 9 ) ; 山西省 自 然科学基金项目( 2 0 1 3 0 1 1 0 2 7 1 ) ; 山西省交通厅科技项目( 2 0 1 3
15、1 1 0 ) 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 水泥的性能指标 ( 3 ) 粗集料选用山西运城邝家哑石场石子 , 级配合理 , 表观密度为 : 2 7 7 0 k g m 。 ( 4 ) 水选用普通 自来水。 ( 5 ) 橡胶粉选用山东 临沂万顺橡胶颗粒厂通过切削法 生产 的 6 0 、 8 0 、 1 0 0 、 1 2 0目 4 种废 旧轮胎橡胶粉 , 表观密度 约为 1 0 1 - 1 0 4 g c m , 比表面积为 0 4 7 - 0 5 5 k g m2 。 1 2试 验 方 法 为准确衡量橡胶粉细度 、 掺量对水泥混凝土力学和路
16、用性能的影响 , 避 免多因素间相互 干扰 , 试验 采用单 因素 分析法进行 。 首先 , 在表 2 所示配合 比的基础上 , 分别使用 6 0 、 8 0 、 1 0 0和 1 2 0目 4种 细度 的胶 粉按 照 0 、 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 和 3 0 的掺量等体积取代混凝土 中的细集料 , 配 制 2 4 组橡胶粉混凝土 。 为使混凝土工作性相近 , 配制时通 过加入减水剂进行调节 , 使坍落度在 3 0 5 0 m m之间。 然后 , 分别进行抗压强度 、 抗弯拉强度 、 韧性 、 抗裂 、 抗冻 以及抗 渗等性I I N试。 表 2 混凝土配合比 其中, 橡
17、胶混凝土的抗压强度、 抗弯拉强度 、 抗冻性试 验分别依据 J T G E 3 0 -2 0 0 5 ( 公路工程水泥及水泥混凝土 试验规程 的 T 0 5 5 3 、 T 0 5 5 8和 T 0 5 6 5 进行 ; 抗渗性试 验依 据 A S T M C 1 2 0 2电通量法进行 ; 抗裂性参考 G B T 5 o 0 8 2 2 0 0 9 ( 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 中的 R C M 法 和早期抗 裂试 验进行 ; 韧性试验参 考美 国 A S T M C 1 0 1 8 提出的弯曲韧度指数法进行。 为方便试验结果 的比较 ,按以下规则对 2 4 组橡胶混 凝土进
18、行编号 : 细度为 6 0 、 8 0 、 1 0 0 和 1 2 0目的 昆 凝土分别 标记为 A、 B、 C和 D; 掺量为 0 、 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5 和 3 0 的混凝土分别标记为 0 、 1 0 、 1 5 、 2 0 、 2 5和 3 0 。 即: 对 于 8 0目 橡胶粉 ,按 1 0 的掺量等体 积取代 细集 料的混凝 土编号 为 : B 1 0 。 2 试验结果与分析 2 1 力学性能的试验结果与分析 2 1 1 橡胶粉细度 、 掺量对混凝土抗压强度的影 响 胶粉细度、 掺量对混凝土 2 8 d 抗压强度的影响如图 1 所示。 整体上 , 抗压强度随掺
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