废旧轮胎橡胶颗粒水泥混凝土路用性能的研究

论文摘要

随着汽车工业的发展,废旧轮胎的“黑色污染”已经成为日益严重的环境问题。橡胶颗粒在水泥混凝土路面中的应用研究对废旧轮胎的清洁利用、节约资源和改善水泥混凝土的性能具有重要意义。为提高橡胶颗粒与水泥胶体间界面区的粘结,研究了橡胶颗粒的表面改性工艺及方法,提出操作简便、经济的橡胶表面改性方法。同时,研究了不同掺量、不同粒径的废旧轮胎橡胶颗粒作为细集料取代部分砂对水泥混凝土性能的影响,根据其变化,确定最佳橡胶掺量及最佳粒径。在橡胶最佳界面处理、最佳掺量、最佳粒径基础上,进行普通水泥路面和橡胶颗粒水泥路面配合比设计,并比较二者路用性能。界面改性的研究结果表明,NaOH溶液与硅烷偶联剂对橡胶颗粒进行表面处理对橡胶的粒径和溶液的浓度、用量比较敏感。水洗处理橡胶颗粒操作简单、成本低廉,仍可较大幅度提高水泥砂浆的抗压强度,因此确定水洗方法是最佳的橡胶界面处理方法。橡胶混凝土力学性能研究结果表明,随着橡胶掺量的增大,混凝土抗压强度降低;抗折强度在橡胶10%掺量处变化不明显,但大于10%掺量后,下降幅度较大;橡胶混凝土韧性呈增大趋势;弯拉模量下降,在10%掺量处下降尤其明显,模量的下降大大降低水泥路面受到的温度与荷载应力;抗渗性在10%掺量有所提高,其后呈降低趋势。因此,根据混凝土性能随着掺量的变化趋势,确定10%橡胶掺量为其最佳掺量。橡胶粒径大小的不同,对橡胶混凝土力学性能影响不同,随着橡胶粒径的降低,橡胶水泥混凝土的抗压、抗折强度都有不同程度下降,弯拉模量却提高。因此对于水泥混凝土路面,宜选用平均粒径为3mm的橡胶颗粒。在最佳橡胶界面处理、最佳橡胶掺量、最佳粒径条件下,进行橡胶颗粒水泥混凝土配合比设计,相对普通混凝土,橡胶颗粒水泥混凝土抗折强度变化较小,弯拉模量有较大幅度下降,疲劳性、抗振性能都有提高,橡胶对混凝土表面的耐磨耗性影响不大。通过AASHOTO指南预测表明,橡胶混凝土路面具有较好的路面使用性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容和目的
• 第2章 试验原材料及试验设计
• 2.1 试验原材料
• 2.2 试验配合比设计
• 2.3 试件的制作及养护
• 2.4 试验方法及试验仪器
• 第3章 橡胶颗粒的表面处理
• 3.1 橡胶颗粒表面处理机理分析
• 3.2 橡胶颗粒表面处理试剂的选择和处理方法
• 3.3 橡胶颗粒表面处理的评价
• 3.4 橡胶颗粒的界面处理对其耐久性的影响初探
• 3.5 本章小结
• 第4章 橡胶颗粒最佳掺量及粒径的确定
• 4.1 拌和物的工作性
• 4.2 橡胶颗粒最佳掺量的确定
• 4.3 橡胶颗粒最佳粒径的确定
• 4.4 橡胶改性混凝土破坏机理分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 橡胶颗粒水泥混凝土在道路工程的应用
• 5.1 路用橡胶颗粒水泥混凝土的配合比设计
• 5.2 橡胶颗粒与普通水泥混凝土材料路用性能对比
• 5.3 橡胶混凝土与普通混凝土路面结构设计
• 5.4 橡胶混凝土与普通混凝土路面性能预测对比
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢