掺加改性废橡胶粉的纤维增强砂浆性能研究

论文摘要

随着汽车工业的发展,废旧轮胎的产生量迅速增长,已成为一个新的环境污染源。废旧轮胎胶粉在水泥基复合材料中的利用对废旧汽车轮胎的清洁利用,节约资源和改善水泥基复合材料的性能具有重要意义。将废橡胶粉以不同的改性剂进行表面改性,以不同取代量掺入水泥砂浆,并采用纤维增强,制备了具有一定功能性的纤维增强废橡胶粉水泥砂浆。通过强度、韧性、SEM等相关试验,分析了废胶粉改性剂、纤维掺量及长度、废胶粉取代量及粒径对砂浆性能的影响。测试了废橡胶粉水泥砂浆的应力—应变曲线,并将曲线拟合成方程。研究表明:没有经过表面改性的废橡胶粉掺入砂浆中后,会明显降低砂浆的抗压强度和抗折强度;废橡胶粉经过表面改性后,其砂浆的力学性能得到显著的改善,经改性剂C改性处理废胶粉制备的砂浆与未改性比较,抗压强度提高了36%,抗折强度提高了23%,SEM分析,胶粉表面改性后胶粉与水泥基体的界面结合更好。纤维增强对抗压强度无明显影响,抗折强度提高,纤维的长径比越高,增强效果越好。当废胶粉取代量增大,砂浆抗压强度和抗折强度均降低,随着废胶粉粒径减小,纤维增强砂浆的抗压强度和抗折强度提高。纤维和胶粉的复合作用使砂浆的强度下降趋势减慢。随着废胶粉取代量的增加,砂浆试样的折压比值增大。废胶粉取代量为30%左右时,改性废胶粉水泥砂浆的冲击韧性值最大,随着废胶粉粒径的减小,砂浆试件的冲击韧性提高。应力—应变曲线表明,掺加废胶粉后试样压应力随着应变的变化幅度减小,材料的弹性模量降低。试样压缩破坏时储存的能量随着废胶粉取代量的增加逐渐增大,随着废胶粉粒径的减小逐渐增大。极限抗压荷载随着废胶粉取代量的增加而下降,但是极限载荷对应的应变值增大,极限抗压荷载随着废胶粉粒径的减小而增大。拟合曲线得到方程,并和试验曲线进行比较验证,规律符合良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 废旧橡胶的来源与处置问题
• 1.1.2 水泥基复合材料的优缺点
• 1.1.3 胶粉的结构、生产及应用
• 1.1.4 水泥基材料中纤维的应用
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本课题主要内容
• 第2章 原材料及试验方案
• 2.1 原材料
• 2.2 试验仪器及设备
• 2.3 试验检测
• 2.3.1 废胶粉堆积密度的测定
• 2.3.2 砂浆抗折强度的测定
• 2.3.3 砂浆抗压强度的测定
• 2.3.4 压应力—应变曲线的测定
• 2.3.5 冲击韧性测试
• 2.4 研究方案
• 2.4.1 废胶粉预处理试验方法
• 2.4.2 纤维增强废胶粉水泥砂浆的制备
• 第3章 废胶粉最佳改性剂的确定
• 3.1 前言
• 3.2 试验
• 3.2.1 废胶粉和砂堆积密度的测量
• 3.2.2 废胶粉表面改性处理
• 3.2.3 基准水泥砂浆的制备
• 3.2.4 掺加废胶粉的水泥砂浆的制备
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 废胶粉改性剂对砂浆抗压强度和抗折强度的影响
• 3.3.2 废橡胶粉水泥净浆微观形貌分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 改性废橡胶粉纤维增强水泥砂浆性能研究
• 4.1 试验方案设计
• 4.2 纤维掺量及长度对砂浆强度的影响
• 4.3 废胶粉取代量及粒径对砂浆强度的影响
• 4.4 废胶粉和纤维的复合作用对砂浆强度的影响
• 4.5 掺加废胶粉对砂浆韧性的影响
• 4.5.1 废胶粉取代量对砂浆折压比值的影响
• 4.5.2 废胶粉取代量及粒径对砂浆冲击韧性的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 废胶粉砂浆压应力—应变曲线分析
• 5.1 试验
• 5.1.1 试验方案设计
• 5.1.2 试验设备与加载制度
• 5.2 试验结果及分析
• 5.2.1 试样单轴受压破坏特征
• 5.2.2 试验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢