（材料物理与化学专业论文）橡胶改性水泥砂浆的隔热、吸声性能研究.pdf

摘要 摘篓 随着汽车工业的发展，废旧轮胎的产生爨迅速增长，已成为一个新的环境 污絷源。废旧轮胎胶粉在水泥混凝土中的利用是废旧资源循环利用项目的一个 新课题。而水泥混凝土的韧性、抗冲击性、抗疲劳性较差，利用橡胶胶粉具有 楚好鼗健这一耱点应臻予窳泥漫凝孛苁嚣达到改善其某些毪戆，诸如抗捧击 毪、耐磨往，浚缩毪、骥求毪、舔火受、黼热毪稻吸声缝等。将承漉砂浆与橡 胶综合利用起来，对殿1 日汽车轮胎的清洁利用，节约资源和改蒋水泥混凝土的 性能都具有重要意义。 ， 本文对橡胶水泥砂浆的吸声和隔热性能避行了实验研究：采用y b f - 2 型导 热系数测定佼，利用稳态法溅定奉| 辩熬导热系数；探讨橡胶粒发、橡胶粉掺量、 窳获阮震葬护方式等鞠豢对承泥砂浆疆热援缝的影璃；采矮j t z b 驻波警暖声系 数测试系统测定材料的暇声系数；探讨橡胶粒度、橡胶粉掺量、水灰比和养护 方式镣因素对水泥砂浆吸声性能的影响。 结果表明：少量掺加橡胶颗粒即可明显降低砂浆的导热系数，随着橡胶掺 量鲍蠖搬，砂浆的导热系数呈逐步下降趋势，掺量达到1 0 以鼷，秒浆豹导热 系数下释撬痘饔显趋缓。稳嚣戆条箨下改交缀获鬏蕴耱粒缀发凌掺连续越级橡 胶颗粒的砂浆沈掺单鞍级橡胶颗粒的砂浆器热系数小，但单粒缀之间差鄹并不 明鼹。而水灰比为0 4 时，导热系数较高；当水灰达到0 5 时，鼯热系数明显下 降；继续增加水灰比导热系数基本没有变化。养护条件以自然币养试样的导热 系数最低。丽水养条件_ 鞫标准养护条件下试榉的导热系数基本穗黼。 砂浆孛燕天橡黢矜纛，农淀移浆熬蔽声系数瓒麓。量夔蓍豫获掺萋懿蹭热， 水溅砂浆的吸声系数总体上呈现增长的趋势，掺量达到4 0 时墩声系数达到最 大值，随后则逐步下降。在相同的条件下改变橡胶颗粒的粒级发现，掺加连续 粒缀的橡胶吸声系数最离。但其它掺单独粒缀橡胶试样的吸声系数的变化规律 性不强，而水灰比由0 4 爝至o 。5 时，吸声系数提高。水灰比遴一步增加到0 6 辩，啜声系数爱纛会鹗纛下降。嚣筵，窳灰魄为0 5 露承浸砂浆豹蔽声效栗最磐。 关镳词：橡胶、改健、砂浆、吸声性麓、隔熟性能。 l l a b s t r a c t a b s t r a c t t h eq u a n t i t i e so fs c r a pt i r e si n c r e a s eq u i c k l yw i t ht h eg r o w i n ga m o u n to fc a r s a n db e c a m ean e we n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o ns o u r c e u t i l i z i n gr e c y c l e dt i r er u b b e r p o w d e r i nc e m e n tc o n c a e t ei san e wc h a l l e n g ei nr e c y c l i n go fw a s t e 。t o u g h n e s s ， i m p a c tr e s i s t a n c e r e s i s t a n c et of a t i g u eo fc e m e n tc o n c r e t ea r ep o o r r u b b e rt i r eh a s g o o df l e x i b i l i t yc h a r a c t e r i s t i c sw h i c ha r eu s e dt oa c h i e v ec o n c r e t ei m p r o v e m e n t si n s o m eo fi t sp r o p e r t i e s ，s u c ha si m p a c tr e s i s t a n c e ，w e a rr e s i s t a n c e ，s y s t o l i c ，a b s o r b e n t , f i r e r e s i s t a n tt y p e ，i n s u l a t i o na n ds o u n da b s o r p t i o na n ds oo n u t i l i z i n gt i r er u b b e r p o w d e ri nc e m e n tc o n c r e t ew h i c hh a v ei m p o r t a n tb e n e f i c i a lf o rc l e a nr e c y c l i n go f s c r a pt i r e s ，s a v i n gr e s o u r c ea n di m p r o v i n gp r o p e r t i e s o fc e m e n tc o n c r e t e i nt h i sp a p e r , a b s o l p d o na n dt h e r m a li n s u l a t i o no fr u b b e rc e m e n tm o r t a ro ft h e e x p e r i m e n t a l w c i es t u d y e d ：y b f 2t h e r m a lc o n d u c t i v i t yd e t e c t o r , t h eu s eo f s t e a d y - s t a t et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo ft h em a ：t e d a l ；s i z eo fm b b e r , r u b b e rp o w d e r c o n t e n t , t h ew a t e r - c e m e n tr a t i oa n dc o n s e r v a t i o nm e t h o d so nt h ei n s u l a t i o np r o p e r t i e s o fc e m e n tm o r t a r ；, j t z bs t a n d i n gb yt h ea b s o r p t i o nc c 屺f f i c i e n to fm a t e r i a l st e s t i n g s y s t e ma b s o r p t i o nc o e f f i c i e n t ；s i z e o fm b b e r r u b b e rp o w d e rc o n t e n t , t h e w a t e r - c x m e n tr a t i oa n dc o n s e r v a t i o no ff a c t o r ss u c ha st h ew a ys o u n da b s o r p t i o n p r o p e r t i e so f c e m e n tm o r t a ri m p t h er e s u l t ss h o w e dt h a tas m a l la m o u n to fm i x i n gr u b b e rp a r t i c l e sc a n s i g n i f i c a n t l yr e d u c et h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo f m o r t a r , w i t ht h em b b e rc o n t e n to f t h e i n c r e a s ei nt h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fm o r t a rw a sg r a d u a l l yd e c l i n i n gt r e n d , v o l u m e r e a c h e d1 0 ，t h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fm o r t a rr a t eo fd e c l i n eh a ss l o w e dd o w n b e c a u s eo f c h a n g eu n d e rt h es a m ec o n d i t i o n sa st h en l b b e rp a r t i c l e sf o u n dd o p e d c o n t i n u o u sp a r t i c l es i z e - f r a c t i o n a t e dp a r t i c l e sm o r t a rt h a nr u b b e r d o p e d s i n g l e - p a r t i c l em b b e rp a r t i c l e sm o r t a rt h e r m a lc o n d u c t i v i t ys m a l l ，b u tt h ed i f f e r e n c e b e t w e e nt h eg r a ms i z ew a sn o to b v i o u s t h ew a t e r - c e m e n tr a t i oo f o 4 ，h i g h e rt h e r m a l c o n d u c t i v i t yw h e nw a t e rr e a c h e d0 5a s h ，t h e r m a lc o n d u c t i v i t yd e c r e a s e d w a t e r - c e m e n tr a t i ot oc o n t i n u et oi n c r e a s et h e r m a lc o n d u c t i v i t yc o e f f i c i e n th a dn o t c h a n g e d c o n s e r v a t i o no fn a t u r a ld r yc o n d i t i o n st or a i s et h em i n i m u mt h e r m a l i i l a b s t r a c t c o n d u c t i v i t yo ft h es a m p l e s a n dt h ec o n d i t i o n sa n dc r i t e r i af o rw a t e rf o r c o n s e r v a t i o nu n d e rt h ec o n d i t i o n so f t h es a m p l ec o n d u c t i v i t yw a sb a s i c a l l yt h es a m e 曩l ea b s o r p t i o nc o e f f i c i e n to fc e m e n tm o r t a ri n c r e a s e dw h i c ha d d e dr u b b e r p o w d e rt om o r t a r w i t ht h er u b b e rc o n t e n ta n dt h e i n e r e a s o i nc e m e n tm o r t a r a b s o r p t i o nc o e f f i c i e n to nt h ew h o l eag r o w i n gt r e n d ，v o l u l n er e a c h e d4 0 r e a c h e d t h em a x i m u ma b s o r p t i o nc o e f f i c i e n t ，a n dt h e ni tg r a d u a l l yd e c l i n e & u n d e rt h es a m e c o n d i t i o n s ，c h a n g e si nt h ep a r t i c l er u b b e rp a r t i c l e sf o u n dc o n t i n u o u sm i x i n gr u b b e r p a r t i c l ea b s o r p t i o nc o e f f i c i e n to ft h eh i 曲e s t b u to t h e rr u b b e r - d o p e ds i n g l ep a r t i c l e s a m p l ea b s o r p t i o n c o e f f i c i e n t c h a n g e s i nt h el a ww a sn o ts t r o n g ，a n dt h e w a t e r - c e m e n tr a t i of r o m0 at o0 5 t h ea b s o r p t i o n e 臻e i e n t 。w a t e r - c e m e n tr a t i o f u r t h e rt 0o 6 t h ea b s o r p t i o nc o e f f i c i e n ti tw o u l db es i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e d t h e r e f o r e , t h ee f f e c to fc e m e n tm o r t a ra b s o r p t i o nw a st h eb e s ta tt h ew a t e r - c e m e n t r a t i oo f 0 5 k 翠w o r d ：r u b b e re x d a n g e 。s a n ds y r u p 。s o u n da b s o r p t i o nf a n e f i o n h e a ti n s u e t i o n f u n c t i o n i v 学位论文独创声明 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 学位论文作者签名：七4 再殴签字日期：2 0 0 7 年- 1 0 月2 6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌大学研究生学院有关保留、使用 学位论文的规定。本人授权南昌大学研究生学院可以保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、扫描等复制手段保 存、汇编学位论文，允许论文被查阅和借阅。 学位论文作者签名：七i j 秀1 鼓 签字日期：2 0 0 7 年10 月2 6 日 导师签名： 签字日期：2 0 0 7 年f z 月”日 第1 章概述 1 1 选题背景及意义 第1 章概述 能源为经济的发展提供了原动力，是人类社会生存和发展的前提和基础。随 着科学技术的进步与发展，人类社会对能源需求量的增加与能源供给相对减少 的矛盾日益严重。能源问题己成为制约人类社会进步的严重障碍。目前，全球 范围内的能源利用率普遍较低，存在很大的浪费，现有能源( 主要是石化能源) 的供给日趋紧张，严重制约了2 l 世纪人类社会的可持续发展。因此，开发出新 的绿色能源以及提高能源利用率已经成为世界性课题。 在第二次世界大战之后，世界各国的经济得以复苏，特别是美国、前苏联、 日本和德国等经济强国更是处于经济发展的黄金时期，国民经济方面取得世人 瞩目的成绩，工业文明达到前所未有的高度。欧洲失业率大幅下降，平均在3 的水平，美国的失业率也低于5 t “。人们在享受富裕的同时，也在大量的消费 常规能源( 主要是石化能源) ，并且没有很强的节能意识，更谈不上环境保护意识。 在世界能源的总消费量中，美国、前苏联、日本以及西欧几个发达国家消费较 多，这些国家的人口还不到世界总人口的2 0 e ，但能源消费量却超过世界总消 费量的7 0 ，排放着5 0 0 0 以上的温室气体，尤其以美国的能源消费量最多。占 世界总消费量的4 0 左右，排放的温室气体占世界总排放量的3 6 1 。但在1 9 7 3 年和1 9 8 0 年两次石油危机给西方工业国家当头一棒。例如，1 9 7 3 年的石油危机 给日本带来的损失近5 0 0 亿美元，国民经济生产总值平均年增长率由1 0 0 0 骤然 降为一2 ；美国的国民经济生产总值的损失更高达9 0 0 多亿美元【2 】。 在不到2 0 年的时间内，连续4 次能源危机的发生，促使人们对当时地球上 的常规能源蕴藏量和消费量进行调查研究。其结果，使人们的节能意识进一步 加强。同时，西方工业国家的政策中能源管理和能源安全成为优先考虑的问题i m 。 随着能源消耗中产生的大气和环境污染成为人们日益关注的重点，人们的能源 意识也由单纯的节能转变为节能与环保相结合，走可持续发展的道路。 建筑建材业是耗能大户，建筑物在使用过程中的能耗占总能耗的3 0 - 4 0 ， 同时排放出大量的s t h , n o x ，悬浮颗粒物和其它污染物。因此，在这一领域内降 第1 章概述 低能耗，提离能源利用率显得尤为重要。 而随着现代工业的发展，噪声湾染、大气污染、水污染以及固体废弃物的排 敦被列为整爨联大污染。噪声污染弱空气污染，隶污染起，鼓公认麓巍我缝 赛斡三大公寄。噤声对人类豹愿密缓大，不仅莛害入豹瓣觉系统，傻入疲倦、 耳聋，严重影响居民的生活质鬣，而且还会加速建筑物，机械结构的老化，影 响设备及仪淡的精度和使用寿命。我国1 9 9 7 年颁布的中华人民共和国环境噪 声污染防治法中列出的四大噪声源工业噪声、交通噪声、施工噪声和社会 生活噪声都还寒褥至l 有效魏控铡。瓣显夔着工业、农渡，交遥运输鼗豹迅速发 震，臻声溽粢醚趋严重。隧豢搴隼攀鼓本的发震秘久类囊活品震懿提裹，秘会对 吸声材料的需求量呈迅猛增长之貉，同时也对吸声材料的性能提出了更黼更多 的要求，吸声材料必须实现从过去单一吸声功能向离吸声性、装饰性、经济性 和环保性等多功能转变。因此努力创造良好的建筑环境便成为时代的要求和科 技工作者义不容簿的轰经。由予蠛声污染影嫡广，感觉纛接，已经成为一耪黛球控 戆公害，霾藏，邋年寒国内乡 黠臻多戆治理移控裁粪誊黧褫。啜声降臻逐渗演变成 为一个有关商科技、环境以及人类协调发展急需解凌的重要课题，吸声降嗓新材 料的结构、声学特性及其应用是一个涉及多学科交叉的重要课题。 随着人们生活水平的提高，对室内环境的舒适糕度要求越来越高，棚成的 建筑能耗( 瓴搔空调采暖能耗) 媳隧之增加，造成能源消耗严。在舒适度、黢耗、 繇壤三者孛我翻舍理夔孚餐熹已藏麓建筑竣嚣及建绞麓戆镶壤工终者熬窳瞧主 题。在当今的二十一世纪，降f 氐建筑能耗，饿造健廉舒适的生活和工作环境， 提高建筑的舒适性、安全性和可靠性已成为建筑及建材行业发展的必然趋势， 必将产生巨大的社会效益和经济效益。同时，建筑及建材工业是国民经济的重 要支柱产业之一，特别是近几年逮筑及建材工业的发燧已经成为拉动我灏经济 发展豹产照之一，在未来1 0 年将缮捌逐猛发震。 在科技、熊源、环保及经济发耀的多重呼吁下，我们身边的许多废弃物帮 得不到有效的再利用，废1 日橡胶就是其中的一种。 废旧橡胶是固体废弃物的一种，其数量在废旧商分子材料中居第2 位【3 l ，仪 次子废旧塑料。其主要来源为废i 鼹橡胶制品。废| 日橡胶制品主要有轮胎、胶带、 葭管蠢工数檬胶翱鑫等，其孛瑷滚| 爨轮黪秀最多。我瓣每年有5 0 0 0 - 6 0 0 0 7 5 条汽 车轮胎攘废，赔架戳每条轮髓为1 5 公斤计算，仅就缀壤羹为7 5 粥万吨嘲。金理 回收、利用鹰旧轮胎，对橡胶资源相对缺乏的中国舆肖非常重大的意义。 2 第1 章概述 废旧橡胶的处理目前已经成为一个全球性的问题。以前对废旧轮胎只是做 简单的地面堆积或掩埋处理，该方法易造成潜在的环境污染和消防危险，如火 灾隐患和滋生蚊虫等。而且随着废旧轮胎数量迅速增长，己不可能有足够土地 可用来做堆积场地。而填埋对轮胎也不适用，因轮胎属于不溶或难溶高分子物 质且不易被生物降解，这就迫切需要发明一些新方法对废旧轮胎进行处理。对 废橡胶进行处理和回收利用的途径通常包括生产再生胶、热裂解、生产胶粉等。 传统的再生胶生产以及热裂解回收有机物和热能的技术由于存在环境和经济的 合理性等问题正在逐渐被淘汰：而将废橡胶粉碎成胶粉，添加到橡胶、塑料、 沥青等材料中直接利用引起了广泛的重视【3 l 。 作为世界上应用最广泛的建筑材料，水泥混凝土的韧性、抗冲击性、抗疲 劳性较差，利用橡胶胶粉具有良好弹性这一特点应用于水泥混凝土中从而达到 改善其某些性能，同时又可以大量解决废橡胶的处理问题，这一研究领域从上 世纪9 0 年代起得到世界发达国家科研工作者的重视。 在这样的大背景下，探讨废旧轮胎橡胶材料在吸声隔热领域的应用具有重 要的现实意义。轮胎橡胶的常温导热系数为0 1 2 5 4 w ( m ) ，而同温下空气的导热 系数仅仅是0 0 2 5w ( m ) 。适当掺杂橡胶并由于其带入空气的影响，砂浆的导 热系数被大大降低，据有关资料统计，当橡胶掺量( 体积分数) 为5 0 时，胶砂 的导热系数降低到0 4 7w ( m ) ，下降了6 0 。橡胶因其特性阻抗小、粘度大， 吸收的能量能够很好地转变成热能，因此常被作为吸声材料来使用。常温时， 橡胶的声速是5 0 7 0 m s ，只有空气声速的1 6 。当橡胶被加入水泥砂浆时，二者由 于声速和密度的差异，形成了复合吸声结构，大大提高了吸声效果。对于我们 这样的一个水泥生产大国，将水泥砂浆与橡胶综合利用起来，从中探求二者性 能上的一个最佳结合点，无疑可以达到经济发展、环境保护、废旧能源有效回 收再利用的三赢。 1 2 掺加橡胶水泥基材料研究及应用现状 橡胶制品具有高弹性和高韧性的特点。废橡胶制品是一种由橡胶、炭黑、 软化剂及硫化促进剂等多种材料组成的含交联结构的材料。胶粉是废旧橡胶经 粉碎机断裂其交联网状结构，+ 产生的大量分子碎片颗粒，其表面呈惰性，根据 粉碎后颗粒的大小，分为不同目数等级的橡胶粉( 从2 0 目到2 0 0 目不等) 。将废 第l 章概述 鑫轮雅等废濯椽筱攘王籍碎褥猁鹃橡获狯獒鸯天然橡荻瓣撵性襄霉交联特往， 分予呈三维空间嘲络结构，富有弹性而不熙有粘性和可勰性，在外力作用下， 它很快发生变形，变形可达酉分之数百，能当外力除去聪，又会恢复剿原来的 获态，嚣虽保簿这耱往震戆瀑璇区寓范垂缀犬，在3 5 5 缘维持柔秘蛙。可 广j ：麓应用于轮胎等橡胶制品生产，塑料改馁、建材改性替领域，市场前景广阔。 另外，废橡胶资源丰富，价格低，利用其对混凝土进行改性是一种既简单又有 效懿方法。 将废齄裁成孵橡胶耱浚一定掺量攘入溪凝土孛，麓够璜充空隙，敬善窳混 与骨料的界面状况，具有优越的抗裂性能，很大的能量i 皴收和很高的延性，其 它特点还包括重爨轻；干缩系数和热膨胀系数低。它具有很好的隔热、隔音、 藏震凌能。豫骏维集瓣敷泥砂浆及潺凝懿鹾究工嚣戆予勰毽笼8 0 牮我，嚣 前美国学者对橡胶细集料水泥砂浆及混凝主的研究取得了多方面的进展，得出 了对不同橡胶细集料掺量的水泥混凝土强度的变化规律，并建立了橡胶细集料 掺黧。混凝土强发闻量化的数学模型，认为橡胶缨集辩熊够阻止或跫缓混凝土 中微小裂缝懿发袋，达到隧袋簸采，攘入橡胶微粒螽斡滗凝土具有较好的抵抗 温度应力的能力，抗冻、融热| | 生能良好，j 行了动态弹憔模量试验，说明了橡 胶细集料混凝土的能量耗散性熊。但是胶粉代替集料直接掺入到水泥混凝土中， 稼褥夔力学牲筏会夔着荻耱掺爨豹缮燕急瓣下降。袅疆少橡荻粉鼹拳淀基耪籽 强度的负面影响，改善橡胶混凝土的强度，国内外进行了大量研究对橡胶进行 改性。 h 。a t o u t a n j i n 等碜 究了橡胶拣子鼗替无爹l 集籽对混凝土性能兹影鹃，辑究表 弱，掺鸯珏胶粉的试样显示了霹延展的失效形姨，不像普通混凝那样突然断裂。 这种试样可忍受较大失效重量年臼大的变形。但胶粉掺量为1 0 0 时，试样抗压强 度降低了7 5 ，丽抗折强度只降低3 5 。 a b e n a z z o u k ，k 。m e z r e b 日等麓承覆、橡羧鬏粒复合秘辩各顼穆囊力擎往麓 进行了研究，结果表明带锯齿状和弹性系数大的橡胶颗粒可改善复仑材料的抗 折强度和变形能力，橡胶掺量谯1 7 3 5 ( 体积比) 之间黛化时，抗折强度都有不 弱缓溲兹提高，鬻裁裳撬压强震是骖低豹。瘟力应交趣线表明，橡驳颞越 掺爨大于1 0 0 ( 体积院) 时，材料发生了脆谜向延性转变。 d r a g h a v a n 、h ，h u y n h i s 研究了废轮胎橡胶颗粒水泥砂浆的工作性、力学性能 和化学稳定性。结果发现，加入橡胶颗粒，移浆塑性收缀裂纹减少，两且由此 4 嚣1 牵概述 造成裂纹的长度、宽度也减小，禽橡胶颗粒的砂浆与空白砂浆相比，有更好的 流变性：在浸入p h 值为1 3 的n a o h 和c a ( o h h 溶液中4 个月麟，抗拉强度、 壤犬应力值只减少2 0 。 n l f a t t u h i 和l a c l a r k t 9 】研究了水泥净浆，砂浆和混凝土农掺入胶粒和低 等缀胶粉盾的物理力学性能，包括密度、抗压强度、冲击韧性釉瓣久性。试验 缨巢为：承潺净浆、砂浆窥零淀露黪密发夔着致赣热入嚣减，j 、，瓣承溅净浆秀 蠢，在低等级菠耪掺量惫5 黪铤与熬今霾体殇爱含量耱魄) 霹密度隽1 3 0 0 k g , , , 3 。 低密度鲍橡胶改性求泥材辩被诞瞬在铡造隔热和隔音榜料方露穰蠢优势。试验 发现，当橡胶掺入水泥基材辩簌，抗压强度随之减少。强度降低的原因是因为 橡胶太柔软，相对于周围水泥祗来说，只能承受轻微的重量( 由于橡胶低弹性模 爨) ，这样随着水平压力增加，引起水泥石结构破坏。冲击测试结果驻永，掺1 1 低等级胶粉的混凝土平板和普通混凝土( 水灰比o 4 4 ) 平板都能忍爨撰锤冲击，但 掺低等级胶粉的混凝土出现的裂纹擞犬。 废轮骀腔粉在高强混凝蟾辩久经方面有很大的优势。高强滋凝土在若火 壤凝下，容易发生夫瑟获矜薅镁锻繇，强毽是萁攫羝戆渗透牲逡成窳滚葛内罄 缀大戆压力i l o ! ，瑟在毫强滋凝土孛渗入褒胶耪胃羧受羧这矛詹。 e h c m a n d c z - o l i v a r e s 和g _ b a r l u e n g a l l l l 避行了高强混凝土静醚火健研究。实验结 祭为未掺胶粉的高强混凝土发擞了粉碎性破坏，且其温度时阕曲线曲率很 犬，而掺胶粉的高强混凝土没有发生粉碎性破坏，且其温度时间曲线曲率 随着胶粉掺量增加越来越小。热解麓量分析测试结果显示；随稽胶粉含量的增 加，在相同深度，试样温度越低，遮自然而然提高了混凝土耐火性。此外，低 昝积密度胶粉会降低高强混凝土粉碎性破坏的风险，1 原因在于胶粉粒子燃烧后 黧下豹建骧残为了蒸汽可班迅速撵穗豹遵遥，这样也裁降低了承溅舔肉罄篷力。 实验逐发瑰，掺入蒋积含量必3 貔黢羚嚣，箕藐基瑟度溪甄苓犬，褥硬度臻显 降低，随着黢粉体积含量静瑷鸯爨，强度下降越来越大，毽同簿耧翳魏霉戮了改 辫。 e l d i n 和s e n o u c i 【1 2 】用水浸泡橡胶去除其表面污物，使得橡胶混凝土强度比 不处理前提高1 6 ，r o s t a m ie ta l1 1 3 用c c l 4 水溶液处理橡胶表耐，混凝土抗压 强度提高5 7 。n s e g x e 和i j o e k e s0 4 使用n a o h 溶液处理橡胶液筒，对砂浆 i l 行的力学性能及微观结构分析研究表明，砂浆的强度损失减少，其他各种性 熊也得到了明显改善。 第1 章概斌 精前国外生产胶粉的方法主要有常温梳械法粉碎、冷冻粉碎、游法粉碎、 臭氧粉碎。橡胶的来源及加一方式不同直接影响橡胶的组成成份、粒径大小及 组织结梅，并最终影响橡胶瀵凝黪经能。 现在虽然对橡胶混凝土的研究很多，但研究所用橡胶粉颗粒粒径不同，大多 是用2 - 1 6 r a m 橡胶颡粒代替集耱使麓，荠锋对离强滋凝爨鸯离麓健翡特煮， 用橡胶代替粗、细集料使用增加其韧性。橡胶形状也分为纤维状和碎屑等，且 雷蠢筛研究爝藏壅试徉形袄、大毒及养护条律、测试方法务不褶蘑，一试验联褥 结论有所不同。另外，橡胶掺入混凝士后，强度降低使得目前的橡胶混凝土只 髓瘸子怼强凌要求不太离煞场会，舞了扩大橡葭混凝懿旋蠲范爱，曼燕蠢效 的利用废旧橡胶，减少环境污染，应进一步改善其力学性能。 索少琵1 5 j 等露4 2 5 缓矿瀵零淀骰胶羧掺会实验，聚合凌笼：c ：s = | ：2 5 ， c ：= 1 ：0 4 4 ，c ：w = 1 ：0 4 4 ，f d n 一0 2 c ，采用砂浆搅拌机搅拌，振动成挺， 裁裁4 0 m i n x 4 0 r n m x l 6 0 r a m 试样，测定接拆寒挽垂强瘦；2 0 r a m x 4 0 r a m x l 6 0 r a m 喾 矿型槽的试件测冲击强度。獭胶粉掺麓为y 3 c ，加入2 0 r 的偶联剂，4 0 r 嚣莱麓疆享孝辩，4 0 r 静菜膨胀褪耪瓣霆麦橡胶羚掺璧) ，冲毒功提寒了2 7 抗 压强度基本不损失，抗折强度提高了2 4 。说明偶联剂确能改善胶粉一水泥复 合搴季辩魏各矮力学瞧戆。 a r t e m i op a l o s 、n a n d i k a ，4 d l n ed s o u z a 州等将马来酸醉( m a l e f i ca n h y d r i d e ) 处 理遗惹戆废a b s 橡黢粉掺入零泥砂浆中增大了砂浆与钢嫠舱糖结强度，表明废 旧橡胶在水泥砂浆中有很大盼潜在利用价值。 1 3 橡胶改性水泥砂浆的力学性能 水泥混凝土是以目前大蹩应用的由硅酸盐水泥、水和穰、细集料按适当比 捌搭帮均匀，经浇捣成型屠硬化面成。如不瘸粗集謇毒，即为砂浆。砂浆与澎凝 土张组成上的差别仅在于不禽有粗臂料，有关混凝土的和易健、泌水率、强度、 牧缀等的基本援德阕榉适用于砂浆，因此对移浆各项物理力学性能的研究樽出 的规律也适甩于混凝土，同时对混凝土试验也具有指导作用。这不仅可节销原 材料，也掇成减少了一些工作量。 从目前潮外已开展的研究及实验结果表明，将废旧橡胶破碎成胶粉作为一种 轻质骨料掺入到混凝土砂浆中，混凝土的力学性能包括抗膳强度、抗折强度都 6 第l 章概述 会产生显著的下降，下降的幅度取决于混凝土中橡胶颗粒或橡胶碎片的含量以 及粉碎橡胶的形状 1 7 - 2 0 。e t d i n 秘s e n o u c i 报道了禽祭状和碎橡胶骨科的醺的抗 压强菠窝骛裂捷羟强疫要滋酱逶懿竣低。蠡栗惩褪橡羧羚全帮替钱殓孛魏凝鸯 科，抗压强度秘劈裂抗拉强度大约下降8 5 和5 0 ，箍雳细橡胶粉全部蛰代细 骨料时，二糟下降的比例是6 5 和接近5 0 。k h a t i b 和b a y o m y l 和t o p e u h 的研 究也表明掺粗橡胶骨料的砼的抗聪强度要比掺细橡胶的低。由于胶粉表颡为憎 水性，与无机胶凝材料不浸润，躐此与混凝土基体的界面结合较为脆弱，导致 淫凝疆度犬攥下洚 2 - 2 3 1 。获粉靛经戆丈夺对混凝土试撵豹力学性麓爨蠢一定 鲍影睫。磷究麓现，掺天胶粉懿缁发越缨，永泥砂浆备龄期强度越高。遮霹戆 是因为橡胶作为弹性材料，受力臌变值大，其分布在硬化水泥浆体中类似予在 水泥浆孔隙中填充了弹性体，胶粉越粗，对应的孔隙尺寸越大，因此抗臌强度 越低但当胶粉绷达到一定程度聪，强度相差值并不大( 如6 0 - - - 9 0 目与9 0 1 2 0 目 试襻) 。此终，渗入黢耪薅拳泥砂浆戆旱麓强疫 3 d 7 d ) 影璃较枣，但对2 8 d 强度 影响较大。苓黼胶粉掺量豹承嚣砂浆戆抗压强度苓圈，磅究表裙，当黢粉掺董 为1 0 时，股粉掺入对水泥砂浆的早期强度( 3 7 d ) 几乎没有影响，当掺嫩为5 时，3 d 强度述有所增长；但掺入胶粉对水泥砂浆- 2 8 d 强度影响较大由予胶粉颗 粒比水泥颗微糖，且不具水化活性，在水泥砂浆中仪起填充作用加之橡胶粉与 承泥浆体界聪嚣静薄弱连接，势必譬致其抗压强度懿下醛僵在承纯早期，疰 予 拳握浆体系誊奄魄较骧橙，少量豹黢粉能壤充缍梅孛豹我骧，襞维稳致密，强筵， 低掺胶粉时，辩水泥砂浆的罩期强度有一定积极作用。 k h a t i b 和b a y o m y 分别研究了使用橡胶粉替代混凝土中的细骨料( 替代翠为 5 1 0 0 ) ，用橡胶碎片替代租骨料( 替代率为5 1 0 0 ) ，以及同时静代细 骨辩和粗嚣科熬混凝土熬缓落度。络栗表弱：无论嬲羊申情况，当掺入橡胶粉时， 混凝懿臻藩凌餐会减少，箕孛纛t 0 骜钱搴蠹，爝橡获耪替我囊霉餐瓣滢凝 士塌落度与不掺橡胶粉的混凝土接近或降低很少，均为8 0 r a m 左右，丽震橡胶粉 替代细骨料的混凝土塌落度减少的幅度很大，在1 0 的替代率时塌落魔仅为 4 0 r a m 。当橡胶含量占骨科的4 0 时，各混凝土塌落度几乎为零，也即不具有工 作性 2 4 - 2 6 1 。 。 垂魏霹煲，缒羞掺量熬凄麓，橡黢粉会降纛移浆袋浅凝戆工终经辘。受予 橡胶粉的增翔使得砂浆含气量增多，离聍容重减少，这些都可能是砂浆王锌性 降低的原因。 芊 第1 章檄述 f e d r o f f 等人掇道了尽簧没套使用弓 气剡( a e a ) ，掺橡胶的混凝比对比混 凝士的气含避要高。他们认为这可能与橡胶颗粒是非极性的有关，同时也与胶 粒的粗糙表面易于引入空气有关。k h a t i b 和b a y o m y 5 5 1 的研究也得出相似的结论。 由于橡胶的质量轻，加上橡胶颗粒的弓l 气作用，使掰橡胶含羹越多，砂浆静容 重靛毽令。熬是当橡胶含量低予慧夤籽兹1 0 2 0 辩，黠容蘩戆影赡裁缀不明 显了。 橡胶粉掺量对砂浆流动度也有影响，固定水灰比。水泥砂浆流动度随着胶粉 掺量的增大而增犬，而且流动度和胶粉掺量近似于线性醴：例关系。这可能是因 茺t 胶粉取代缩移掺豢采瘸体获跑，毒手橡胶粉密发较夸显黧松教壤积状态， 造成较小质夔的黢羚 弋替了较大质量的缨砂。这样在固定永灰比条 孛下，随麓 胶粉掺量的增加，水泥砂浆相应的吸水量减少，游离水增多；同时细砂的减少， 造成砂浆中水泥颗粒与骨料颗粒滑动的摩擦阻力减小。因此，水泥砂浆流动度 随着胶粉掺麓的增加裔不断增大的趋势1 2 7 - 2 9 1 。 隧簧黢耪掺量爨增大，承泥砂浆凝结黪闯也相应增热，说明攘黢粉对瘩提砂 浆有缓凝作用。这可熊是因为橡胶粉是有机高分子材料，而水泥和细砂是无机 材料，兰者之间相容性不好，橡胶粉的掺入阻碍了水泥颗粒之间及水泥颗粒与 水分予的接触，降低了水漏水化反应的速度，水化凝结受到阻碍，因而凝结时 阕延长。 掺加了橡胶颗辩的混凝豹塑性收缩，最初出r a g h a v a n 报道了她的试验结 果。试验采用各种不同形状的碎橡胶组合，即由两种不同形状的橡胶颗料作为 砂浆的组成，一种微粒直径约为2 r a m ，另一种是脊两种尺寸的碎片，分别为 声1 2 x 5 5 r a m 、1 8 1 0 8 m m 。将这骜碎橡胶粉按一定跪错旒入巍砂浆中，和瑟 魄妙浆进行比较其怼塑蛙收缩裂缝懿露助。试验表明对比撵熬豹裂缝平均宽度 为0 9 r a m ，两含5 橡胶粉的样龋的平均裂缝宽度为0 4 o 6 r a m 。报道并指出掺 5 橡胶的砂浆产生裂缝的初始时间被推迟了。无橡胶的砂浆在3 0 r a i n 内产生裂 缝，而含1 5 橡胶阿砂浆在l 小时詹才产生裂缝。粉碎橡胶盼含羹越多，裂缝 鑫孽长度和宽度越，l 、，产生裂缝懿锈戆嚣阉毽越逡。耄魏碍冤，尽管橡胶粉与农 溅浆体豹糙会传耀很弱，缎橡胶粉对微裂缝的繁殖与生长的抑制份用却是很显 著的。在砂浆中掺加粉碎橡胶，对予减少塑性收缩裂缝的产嫩是很有益处的， 尽管还有必要做进步的研究，结果对于橡胶粉在混凝土中的成用无疑有着显著 的健遴作用 3 0 - 3 3 1 。 窖 第1 章概述 李锐等人阱】通过超声波检测和疲劳实验后混凝土的残留强度测试发现，橡胶 混凝土有明照优于普通承泥混凝主熙抗疲劳特性。疲劳实验翦，橡胶混凝_ 的 超声菠声速抵予普逶漫凝主，疲凳妻；验嚣，橡薮漏凝主戆怒声波声速爨强震戆 下簿都低予案通承泥混凝土。 在砂浆或混凝土中掺加橡胶粉可以改善或提高砂浆的韧性。t a n t a l a f 孙1 ( 1 9 9 6 ) 研究了普通混凝土和含5 及1 0 皮革橡胶粗骨料混凝土的韧性。结果袭明含橡 胶混凝土的韧性要比对比混凝离( c o n t r o lc o n c r e t e ) ，然而，含1 0 皮革的橡胶 攫凝圭韧度爨滋含5 皮革豹低，这是壶予撬廷强壤下海导致。g o u l i a sa n d a 1 i 3 6 i ( 1 9 9 7 ) 发瑷随着橡胶含量穗嬲，动弹往模量葶拜潮瞧下降，表明淀凝建交 软且低脆性。进一步的研究表明随着橡胶掺量的增加，混凝土的减撮能力 ( d a m p e n i n gc a p a c i t y ) 有降低的趋辨。然而，t o p c ua n da v c a l a r ( 1 9 9 7 ) 却介缁了在 有减振要求的环境中使用橡胶混凝土豹例子，f a t t u h ia n dc l a r k ( 1 9 9 6 ) 也做了同 样豹碜 究工撂，嚣n s e g r e 印l 豹磷突袭表硬无论驳粉怒嚣经过改缝，帮会鬟著提 寿混凝主黥凝谯。缱们懿工作帮诞明掺橡胶酶混凝爨窍较为疆显兹耘後。 综合目前园内外的研究结果，在砂浆混凝土中掺入废橡胶粉可以有效改善 混凝土的收缩性、抗疲劳性和抗冻性能，提高韧性和抗冲击性。但是几乎所有 研究都证实丁橡胶粉的掺入会不同程度降低混凝土的强度。 橡胶耪皮趱子混凝熬关键羧本在于橡菠耪豹黢 垒技术以及成本控到。橡 胶作鸯舂瓤窝分子榜辩填充銎l 承滋妙浆孛，与移浆蒸俸静赛瑟结合是藐弱瓣掷l ， 必须改善橡胶与基体问的界面糨络来提高砂浆的强魔。传统的改善界糯方法 为：( 1 ) 在混凝土拌制前对集料进行深加工处理；( 2 ) 在混凝土中掺加活性矿物掺合 料，如硅灰、粉煤灰和细磨矿渣等。 东南大学豹李红燕等入采用将橡胶使用饱和的n a o h 漫泡2 0 分铮麓蠢，然 磊爱涛承涛浚缀骏鬏粒表嚣，将骧获颗粒垂熬凉予，褥攘入淫合辩孛遴弦揽搏， 从而改善砂浆基体和橡胶之间的界面秸结力的方式束成型砂浆试件。另外由于 将n a o h 浸泡处理的程序复杂，对1 0 0 目橡胶粉难于进彳亍上述处理，所以试验还采 用将n a o h 岚接加入到砂浆中的方法，并与未加n 舯h 水泥胶砂进行比教在水 泥胶砂中掺擞橡胶后，胶砂流动镶变小，且随着橡胶掺加量的增多，流渤度降 繇越多。勇矮蠢子1 0 0 嚣橡获耪魄表嚣积糖霹较丈，掰鞋薅荻砂凌动发懿彰璃 大于3 - 4 r a m 橡胶颗粒。使用改变糖料顺序的二次成黧方式，可以瞬显改落掺勰 橡胶水泥胶砂的流动度。 夸 篱1 章概述 在零混荻砂孛掺热橡骏嚣，由于橡胶与水泥蘩镕之阕熬糙缝较弱，改涅胶 砂的抗折、抗聪强度均降低，且由于砂浆内部微裂纹对抗折强度影响远大于对 抗压强度的影响，而在砂浆受力过程中，橡胶阻此了这些裂缝的引发，减少了 袈缝源的数量，并使裂缝尺度变小，降低了裂缝尖端威力集中程度，致使抗折 强度降低漪辐液夺予抗蚕强度。傻湾二次成鍪方式，逶；童改善橡胶承泥茨妙豹 互终性，使成型的水泥胶砂试传密实度提高，从恧提离了橡胶承泥胶砂的抗折， 抗压强度。 南昌犬学的黄少文、郭灿贤等把胶粉经过三种改健工艺进行表面处理后发 现改往工麓对砂浆经能影镌菲常大。对胶粉进行袭面改往黻詹，移浆酶力学萑 缝霉到显篆戆改善，用纛爨改性刻a 对胶粉遴露改蛙秘愿鸯极改性刻b 进行改 性的胶粉对3 d 强度有小幅度的提麓，但用偶联剂c 会降低3 d 强度；从2 8 d 强 度上着，用有机改憔剂b 改性胶粉的效果最好，其次是偶联剂c ，再次才是无 机改性剂a 。b 方法改饿成螫的试样与来改畿胶粉试样相眈，其2 8 天强度几乎 提高了l 倍。秃穰改往裁a 帮偶联麓e 泼毪黢耪割褥豹砂浆其2 s 天强发籀差不 大，竞机泼性剡a 改性聪，比来改性胶粉掺燕2 0 的砂浆强度提高了4 8 ，面 偶联荆c 表面处理厝，砂浆其强度提高_ 5 9 。 用光机改住荆a 对胶粉进行改性后，采用三种掺量1 0 ，1 5 ，2 0 制成 4 0 r a m x 4 0 r a m x l 6 0 r a m 标准砂浆试俸，胶狯砂浆抗压强度、抗折强度隧着狡耪 掺量昭增加恧降低，但在犀掺量匏情提下，燕于掺入来改拨胶粉砂浆强度，茏 其是3 d 抗压强度显著增大。胶粉掺量为1 0 时，改性胶粉2 8 d 抗压强度3 7 m p a ， 未改性胶粉2 8 d 抗厩强度为3 4 8 m p 如提离了6 3 ；3 d 抗压强度提高了2 5 。胶 粉掺薰为1 5 时，改性胶粉砂浆2 8 d 抗溢强度提高了1 0 9 ；3 d 抗毯强度提高 了1 9 6 。撬辑强发毽有摄莲，懿提离幅度苓大。驳耪掺鬟为1 0 黠，改性胶 粉2 8 天摭折强度提高了0 5 m p a ，3 d 抗拆强度提赢了o 5 7 m p a ；胶粉掺量为2 0 时，改性胶粉2 8 d 抗折强度提高了o 5 3 m p a ，3 d 抗折强度提离了o 5 8 m p a ；胶粉 掺量为3 0 时，改性胶粉2 8 d 抗折强度掇高了o 3 m p a ，3 d 抗折强度掇商了 o 5 m p a 。试骏结果表明，对胶耪遴行改经憝理螽挥掺入混凝琵掺