不同粒径及掺量对改性橡胶混凝土性能的影响.pdf
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1、建筑材料及应用 :不同粒径及掺量对改性橡胶混凝土性能的影响收稿日期:作者简介:周爱强(),男,硕士,高级经济师,工程师,从事工程项目管理、产业投资等工作;康俊涛(),男,博士,博士生导师,教授,从事道路与桥梁工程的教学与研究周爱强,康俊涛(武汉高科国有控股集团有限公司,湖北 武汉 ;武汉理工大学土木与建筑学院,湖北 武汉 )摘要:为深入研究橡胶粒径、掺量对改性橡胶混凝土力学性能和抗渗性的影响,以 普通混凝土配合比为基准,橡胶颗粒在掺入前经过质量浓度为 硅烷偶联剂在室温环境下处理 后洗净晾干,采用种不同粒径橡胶颗粒,按照种不同掺量等体积取代细骨料进行试验,研究分析橡胶粒径、掺量对橡胶混凝土的力学
2、性能和抗渗性的影响规律。结果表明,在同一粒径下,橡胶混凝土的强度、弹性模量随着掺量的增加而降低,抗渗性能随之提高;在同一掺量下,掺 粒径的橡胶混凝土强度、弹性模量以及抗渗性能整体上要优于掺 粒径的橡胶混凝土;通过对试验数据进行拟合,得出可供预测的橡胶混凝土强度、弹性模量以及相对渗透系数随掺量的变化关系式。关键词:橡胶颗粒;混凝土;力学性能;抗渗性中图分类号:文献标识码:文章编号:()引言随着我国汽车保有量增加,废旧轮胎数量也持续增加,这必然会产生大量的废旧橡胶。废旧橡胶降解速度缓慢,占用大量土地,一定程度上危害着人类健康,会造成严重的环境污染,因此,废旧橡胶的资源化回收利用对我国实现绿色低碳发
3、展具有重要意义。将废旧橡胶粉碎化处理成橡胶颗粒作为集料掺入水泥混凝土中制得橡胶水泥混凝土,这样不仅解决了橡胶处理难的问题,还有效地改善了传统混凝土自重大、脆性高的性能 。橡胶混凝土具有轻质高弹、耐磨减震、抗裂性好、冲击韧性高等优点,已成为了国内外学者研究热点之一 。等 和王涛等 研究了不同掺量下橡胶混凝土力学性能,结果表明,随着橡胶掺量的增加,混凝土力学性能有不同程度下降,但其韧性则有不同程度提高。等 研究了橡胶掺量和橡胶颗粒粒径对橡胶混凝土的强度影响,得到了混凝土强度折减系数与橡胶掺量和粒径间的关系。付传清等 研究了掺入不同掺量同一橡胶粒径的橡胶混凝土的力学性能,并得到了可供预测的橡胶混凝土
4、强度公式。李赞成等 和路沙沙等 研究了不同粒径、不同掺量下橡胶混凝土的力学特性,研究表明在相同掺量下,粒径越大,橡胶混凝土的抗压强度、抗折强度越小,抗渗性越好。但是以上研究中对橡胶混凝土的抗渗性研究较少,且掺量组数较少,大多研究对象为普通橡胶混凝土。本文系统研究了在 种橡胶粒径(,),种橡胶掺量(,)下,掺入经质量浓度为 硅烷偶联剂在室温环境下处理 洗净晾干后的橡胶集料对改性橡胶混凝土的力学性能和抗渗性的影响,并拟合分析出可供预测的数学公式。试验 原材料水泥:普通硅酸盐水泥;细集料:细度模数为 的河砂,其含泥量 、表观密度 、堆积密度为 、孔隙率为 、级配合格;粗集料:由陕西平溪石料厂生产的碎
5、石,其针片状颗粒总含量(质量分数)、含泥量 、表观密度 、松散堆积密度 、孔隙率 、级配合格;橡胶集料:由四川华益橡胶有限公司生产的橡胶颗粒,分别是粒径为 的橡胶颗粒 ,其表观密度为 和粒径为 的橡胶颗粒 ,其表观密度为 ;减水剂:由湖南中岩建材科技有限公司配置的 聚羧酸减水剂,减水率经测定为 ;橡胶预处理剂:由曙光化工集团有限公司生产的硅烷偶联剂()。配合比设计本试验研究根据 普通混凝土配合比设计规程 进行配合比设计,基准混凝土的配合比为水泥 水 砂 碎石 ,减水剂用量为 。橡胶混凝土分别用粒径为 的橡胶颗粒 和粒径为 的橡胶颗粒 等体积取代 细 骨 料,取 代率 为 ,。试验具体配合比见表
6、 。表中编号含义为:表示橡胶混凝土,表示掺入的橡胶颗粒粒径,编号中数字表示橡胶掺量,如 表示橡胶掺量为 、橡胶颗粒粒径为 的橡第 卷 第 期年 月 山西建筑 胶混凝土。表 橡胶混凝土配合比表试验号水泥()水()砂()石()减水剂()橡胶粒径 橡胶掺量()试验内容与方法测定 种橡胶粒径分别为 ,种橡胶掺量分别为 ,的橡胶混凝土经标准养护后的 抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量及抗渗性能指标,分析不同橡胶粒径、掺量下相关性能指标的变化规律。本试验采用的橡胶集料在掺入前需经过质量浓度为 硅烷偶联剂()在室温环境下处理 后洗净晾干,试验研究根据 混凝土物理力学性能试验方法标准 中的规定方法进行。试件数量
7、及尺寸见表 。表 试件尺寸与数量试验项目试件规格 试件组数 组 试件个数 个总计 个 抗压强度 抗渗性 弹性模量 试验结果分析 立方体抗压强度试验在对基准混凝土试件加载过程中发现,基准混凝土变形逐渐增大,加载到接近极限荷载时,裂纹突然扩展,发出爆炸声,发生脆性破坏,如图 所示。同一粒径不同掺量的橡胶混凝土在掺量水平为 时,发生的破坏仍为脆性破坏,但随着掺量水平的提高,破坏时爆裂声逐渐减小,当掺量水平达到 ,已无明显的爆裂声,如图 所示。当掺量水平达到 时,破坏时试件表面有较多裂纹,试件中部有明显外鼓变形,破坏后试件完整性更好,如图 所示。相同掺量不同粒径的橡胶混凝土的破坏现象无显著差别。橡胶混
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