硕士论文-橡胶混凝土的材料特性及其应用技术研究

郑州大学硕士学位论文橡胶混凝土的材料特性及其应用技术研究姓名：范国兵申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：乐金朝20070510橡胶混凝土的材料特性及其应用技术研究作者：范国兵学位授予单位：郑州大学相似文献(10条)1.学位论文张平祖橡胶混凝土抗裂性能研究2005橡胶混凝土是目前国内外学者研究的一种新型混凝土.水泥混凝土掺入橡胶颗粒后,抗压强度和抗拉强度降低,破坏形式由脆性破坏变成延性破坏,并且在破坏时产生很大的变形.因此,橡胶混凝土具有很强的抗裂性能和适应变形的能力,很可能成为解决混凝土开裂问题的一种新的途经.同时橡胶颗粒来源于废旧轮胎,开展橡胶混凝土研究应用具有重要的环保意义.目前国内外的研究主要集中在抗压强度、劈裂抗拉强度或弯曲强度的研究,橡胶混凝土抗裂机理和抗裂性能的研究相对较少.本文在参考国内外已有研究的基础上,从净浆、砂浆环形试件开裂敏感性、砂浆试件的弯曲变形性能和混凝土试件的弯曲韧性三个角度,对橡胶混凝土的抗裂性能进行了初步试验研究.本文的试验研究主要包括:(1)通过测定水泥净浆和砂浆圆环试件的开裂时间,探讨不同水灰比、不同橡胶颗粒掺量和不同橡胶颗粒粒径对抗裂性能的影响变化规律；(2)通过测定砂浆试件的弯曲应力一应变曲线,探讨橡胶颗粒砂浆试件的变形特点和不同橡胶颗粒掺量对变形性能的影响变化规律；(3)在上述研究的基础上,选择适宜的配合比成型混凝土试件,进行普通混凝土与橡胶混凝土基本力学性能对比和弯曲韧性对比.研究结果表明:(1)橡胶颗粒掺入有助于提高水泥基胶凝材料的抗裂性,在水泥净浆中掺入废旧轮胎的橡胶颗粒,可延迟水泥净浆圆环试件的开裂时间,延迟时间与橡胶颗粒的掺量有关,橡胶颗粒体积含量越大,延迟效果越显著；(2)在水泥砂浆中用废旧轮胎橡胶颗粒取代部分砂,可使砂浆的韧性和适应变形能力得到显著改善,极限变形值得到大幅度提高,破坏形式为延性破坏,但强度也会随着橡胶颗粒掺量的增加而显著降低；(3)尽管橡胶颗粒的掺入会降低混凝土抗压强度和劈拉强度,但拉压比提高,弹性模量降低,有利于抗裂性能的提高；(4)在混凝土中用废旧轮胎橡胶颗粒取代部分砂,使混凝土适应变形能力得到显著改善,掺量在一定范围韧性有所提高.2.学位论文赵丽妍掺废旧轮胎橡胶粉改性水泥混凝土试验研究2009废旧轮胎作为一种工业废弃物，其数量呈逐年大幅增加的趋势。堆积如山的废旧轮胎不仅占用土地，而且污染环境，因此废旧轮胎的处理及再利用已成为世界各国急需解决的问题之一。已有研究表明，将废旧轮胎粉碎成橡胶块(粉)掺加到水泥混凝土中，不仅可以改善混凝土的韧性，还可以使混凝土具有隔声、隔热、减震、能量吸收多、以及良好的耐久性等优良性能。本文选取和引气剂引入气泡粒径相差不多的80目(173μm)、100目(140μm)、120目(119μm)、150目(109μm)四种粒径的精细橡胶粉分别按10kg/m3、20kg/m3和30kg/m3的掺量直接掺入到基准混凝土中，通过试验分析研究它们对水泥混凝土抗冻性的影响情况。同时分析了橡胶粉粒径和掺量对混凝土的拌合物性能、基本力学性能、抗裂性能等方面的影响情况，最终得出了精细胶粉掺量和粒径对混凝土各性能的影响，及综合性能最好的粒径和掺量。研究成果主要有：(1)橡胶混凝土的表观密度随橡胶粉掺量的增加而降低；但由于精细胶粉可以填充混凝土中的部分孔隙，掺入100、120、150目胶粉且掺量在10～30kg/m3时所得橡胶混凝土的掺量对混凝土表观密度的影响不大。橡胶混凝土的坍落度具有随着所掺橡胶粉粒径的增大而减小的趋势。(2)橡胶混凝土的抗压、抗折强度均随胶粉掺量的增加而降低，但相同橡胶粉掺量的情况下，抗折强度的下降程度小于抗压强度的下降程度，即混凝土的韧性提高；同时混凝土的弹性模量降低，弹性增强。(3)本文用氢氧化钠溶液对橡胶粉进行了表面改性，目的是除去橡胶粉表面的硬脂酸锌，以改善胶粉与水泥石界面的粘结，增加橡胶混凝土的强度。但试验结果表明，这种表面改性对于精细橡胶粉混凝土的抗压强度提高不大。(4)将粒径与引气剂引入气泡粒径相当的精细胶粉掺入到混凝土中，相当于给混凝土增加了无数微小的“气泡”，这些弹性的细料群，不仅改善了混凝土中的孔隙结构，还显著地提高了混凝土的抗冻能力。(5)橡胶粉是弹性体，它的加入，可以缓解混凝土中的部分应力，使混凝土的抗裂性得到了提高。试验最终发现，掺有120目橡胶粉的混凝土具有最好的综合性能，每立方米只要掺入10kg，即可以明显改善混凝土的抗冻性，且与其他三个粒径相比，在相同掺量情况下强度的降低程度最低。3.学位论文杨若冲橡胶混凝土路用性能研究2008随着汽车工业的迅速发展，每年都会产生大量的废旧轮胎。消化利用废旧橡胶，减少环境污染，成为日益关注的焦点问题。将废旧轮胎橡胶粉碎成颗粒掺加至混凝土中，可有效改善水泥混凝土的韧性及降噪性能；但掺加橡胶颗粒将造成混凝土强度的下降。br　　本文通过性能研究，初步分析、归纳了几种改善橡胶混凝土性能的改性机理；研究橡胶粒径、掺量等对未改性橡胶砂浆工作性、物理特性及力学性能的影响。同时对聚合物改性橡胶砂浆、硅灰改性橡胶砂浆及掺加改性剂H的橡胶砂浆进行试验，分析上述三种改性技术改善橡胶砂浆性能的效果；研究不同橡胶粒径、掺量及龄期等对橡胶混凝土工作性、密度和力学性能、变形性能等的影响，通过对比改性处理和未改性处理的橡胶混凝土，考察橡胶改性处理的效果；分析具体使用条件下，橡胶混凝土材料的设计指标；橡胶混凝土的降噪机理及降噪效果。通过本文的研究，可得到如下主要研究结论：br　　1)随橡胶掺量的增加，橡胶砂浆流动度先增大后减小，而表观密度、抗折强度、抗压强度则逐渐下降。掺加聚合物改性、硅灰改性的橡胶砂浆及掺加改性剂H的橡胶砂浆力学性能均较未改性橡胶砂浆有相当程度的提高，其中以聚合物改性效果最明显。br　　2)通过优化，确定聚合物改性橡胶混凝土、硅灰改性橡胶混凝土及掺改性剂H的橡胶混凝土较为有效；当采用上述改性技术时，抗折强度、抗压强度、劈裂强度、韧性等各项性能指标均较未改性橡胶混凝土的有所提高。br　　3)根据橡胶混凝土使用层次及其材料特性，提出橡胶混凝土材料设计的控制性指标及验算性指标。br　　4)橡胶混凝土降噪试验表明，加入一定量(50％G)的橡胶颗粒可降低荷载冲击产生的噪声约3.8dB(A)。粗集料体积30％橡胶掺量的聚合物改性橡胶混凝土具有较优的力学性能及降噪效果，可作为旧混凝土路面的罩面层或新建水泥混凝土路面上面层使用；而硅灰改性橡胶混凝土及掺改性剂H的橡胶混凝土可用于新建水泥混凝土路面上面层。4.期刊论文李伟.盖玉杰.王晓初.LiWei.GaiYujie.WangXiaochu橡胶混凝土的力学性能试验-东北林业大学学报2009,37(4)依据GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准对废旧轮胎橡胶粉碎料作为添加成分取代部分细骨料的混凝土的力学性能进行了试验.制备了多组不同橡胶粒径和掺量的橡胶混凝土试件;试件采用的橡胶分别为胶粉和胶粒,掺量为细骨料体积的0,20%,40%,60%,80%和100%,以考查橡胶粒径和掺量变化对力学性能的影响.结果表明:橡胶混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度等均随橡胶掺量的增加而降低,具有密度小、韧性好、抗裂性能强、变形能力大等传统混凝土难以企及的卓越性能.5.学位论文王婧一弹性橡胶混凝土抗裂性及疲劳特性研究2008水泥混凝土路面存在刚度大,行车舒适性差,早期由于收缩而易开裂,且由于其高弹性模量及低的粘性阻尼而存在噪声污染等缺点。随着橡胶工业及汽车工业的发展,大量的废旧轮胎、橡胶制品及其边角废料不断增多,已给环境造成危害,其利用问题己引起人们广泛的关注。将粉碎后的废橡胶颗粒应用于水泥混凝土中可降低材料脆性,提高其韧性及变形能力,且有助于消除“黑色污染”。本文主要结合弹性混凝土在路面面层的应用开展研究,研究对象为基准混凝土、弹性橡胶混凝土及橡胶纤维混凝土,对比研究了三种混凝土的静态力学性能、约束状态下混凝土板内不同位置的收缩应力、动态弯曲疲劳特性及疲劳损伤性能。静态力学性能研究得到单轴受压应力-应变全曲线、分段式全曲线方程及抗弯荷载-挠度曲线。结果表明：橡胶及纤维掺入明显降低了普通水泥混凝土的脆性,提高了混凝土的韧性。橡胶及橡胶纤维混凝土单轴受压峰值应变分别是基准混凝土的1.74和1.92倍,弯拉荷载作用下极限挠度分别达到0.66mm和0.80mm,折压比分别是普通混凝土的1.45和1.64倍。设计了一种测试混凝土在约束状态下收缩性能的新方法,此方法能够从混凝土浇筑后开始测试并计算出收缩应力,对收缩性能进行定量研究。室内和室外试验结果均表明：普通混凝土收缩应力大于橡胶混凝土,弹性橡胶颗粒的掺入,有效地缓解了混凝土收缩受到约束时产生的应力,抑制了应力的发展。室外试验结果表明,板边缘应力达到1MPa,中心应力仅为0.1-0.2MPa,板纵向应力大于横向应力,板内最大拉应力产生在板的纵向边缘位置。温度和湿度的显著变化引起混凝土内部应力的起伏。动态弯曲疲劳特性研究采用等幅应力控制加载方式,对比不同应力比条件下三种混凝土的疲劳性能,并对实测疲劳寿命结果进行了概率统计分析。通过双对数及单对数应力比(S)-疲劳寿命(N)关系建立弹性混凝土弯曲疲劳方程。结果表明：橡胶粉和纤维在混凝土中共同作用,改善了应力集中现象,有效地降低了疲劳裂纹扩展速率,延长了混凝土的疲劳寿命。各应力水平下三种混凝土的疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。采用声发射技术对混凝土的疲劳过程进行了实时监测,利用参数分析法对混凝土进行了疲劳损伤研究。结果表明：疲劳循环加载过程中的声发射信号实时强度及活度,基准混凝土最大,橡胶混凝土次之,橡胶纤维混凝土最小。应力水平分别为0.6、0.7、0.8时,基准混凝土声发射信号撞击总数分别是橡胶混凝土的4、5和23倍。不同应力水平条件下,基准混凝土撞击总数随时间变化均呈现线性增长趋势或接近线性增长,幅度随时间变化分布紧密,声发射信号连续发生,损伤程度持续增加,而橡胶及橡胶纤维混凝土撞击总数随时间变化发展平缓,曲线中间有一平台,幅度随时间变化分布松散,曲线明显分为裂纹引发、稳定扩展、失稳扩展三个阶段。对橡胶混凝土来说,n/N在0～0.25时为裂纹引发阶段,n/N在约0.25～0.87时为裂纹稳定扩展阶段,n/N在0.87～1时为裂缝失稳扩展阶段。6.学位论文刘晓勇橡胶微粒道路混凝土力学性能研究2008随着汽车工业的迅速发展，每年都会产生大量的废旧轮胎橡胶。如何消化利用这些废旧橡胶，减少环境污染，成为一个日益关注的焦点问题。将废旧轮胎橡胶粉碎成微粒掺加到混凝土，可有效改善水泥混凝土的韧性、抗冲击性能，应用于道路工程，既可以消化利用废旧橡胶，减少环境污染，又能改善路面的结构性能和使用性能。橡胶的掺入会引起混凝土强度的降低，因此成为橡胶混凝土应用的制约瓶颈。如何充分利用橡胶水泥混凝土的韧性、抗冲击性和吸声性能，并抑制因掺入橡胶颗粒带来的水泥混凝土强度下降问题，成为目前道路建筑材料研究中的一个热点。本文主要研究内容如下：(1)研究橡胶粒径、掺量、成型方法等对橡胶砂浆物理性能、力学性能和变形性能的影响。通过砂浆试验，对橡胶表面进行改性处理，以改善橡胶和水泥石的界面粘结，提高橡胶砂浆的强度。同时，探索新的改善橡胶和水泥基材界面粘结强度的改性剂或橡胶表面处理方法。(2)通过橡胶混凝土试验，探索提高橡胶混凝土强度的橡胶表面改性剂和处理方法，通过优化比选，确定有效的改性剂和处理方法。(3)研究不同橡胶粒径、掺量、龄期、强度等级等对橡胶混凝土工作性、物理和力学性能、变形性能的影响，通过对比改性处理和未改性处理的橡胶配制的混凝土，考察橡胶改性处理的效果。7.期刊论文王宝民.刘伟.WANGBao-min.LIUWei国外掺废旧橡胶颗粒水泥混凝土研究进展-混凝土2010,(4)鉴于废旧轮胎呈几何级数增长及现行处理方法的缺陷,寻求废旧轮胎新的处理途径已是当务之急,而把废旧橡胶加入水泥混凝土中便是其很好的利用方法之一.研究从界面处理