废轮胎粉改性碱激发水泥砂浆性能研究.doc

/NUMPAGES8废轮胎橡胶粉改性地聚物水泥砂浆性能研究摘要：地聚物具有强度高及耐久性优良的特点，但脆性较大，使其应用受到限制，如果掺入一些如橡胶粉之类的柔性体，则可有效地降低其脆性，而韧性得到提高。文章研究在地聚物水泥砂浆中以等体积取代砂的方式加入由废旧轮胎破碎得到的橡胶粉，并对改性砂浆的路用性能进行测定。实验表明，当橡胶粉取代量为15%时，所配制的砂浆28天抗折强度和抗压强度分别达到6.5MPa和30.0MPa，且动弹模量大幅下降，因此具有一定的减振降噪效果。关键词：废橡胶粉，地聚物砂浆，等体积取代，路用性能中图分类号：TU528.31文献标识码：A地聚物是法国J.Davidovits[1]教授在研究古建筑中提出的，它是以偏高岭土为主要原料在碱性激发剂和促硬剂的作用下所得到的一种新型材料，地聚合物原料矿物中的硅铝氧化物在土聚反应过程中经历了一个由解聚到再聚合的过程，形成了与地壳中大量存在的类沸石结构，这种结构具有强度高、耐久性好等优点。废旧轮胎被称为“黑色污染”，其回收和处理技术是世界性难题,2007年我国废旧轮胎产生量约为1.5亿条，每年对废轮胎的回收只有45%，传统处理方法是堆放和掩埋，对环境和人类健康产生损害，因此研究对废弃轮胎的再生利用迫在眉睫[2]。20世纪90年代初，美国北卡罗来纳州立大学土木工程学院ShuaibAhmad教授制成了“橡胶混凝土”，此后橡胶胶粒(粉)与世界上应用最广泛的建筑材料———混凝土(砂浆)的结合逐渐受到国内外研究者的关注[3]。研究表明,将精细胶粉掺加到沥青混凝土中提高了沥青混凝土的抗老化性能,使路面具有抗车辙、高防滑性能和低噪声等[4];在韩国，橡胶颗粒加入混凝土中做成轨枕，具有良好的减震效果[5];在美国,橡胶混凝土应用到了网球场、停车场和道路的建设中，性能均表现良好。目前，将废旧轮胎粉用于地聚物水泥的研究较少，本文主要通过将废旧轮胎破碎后得到的橡胶粉以等体积取代砂的方法对地聚物水泥砂浆进行改性并对其各项性能进行研究。1实验与方法1.1实验原材料①偏高岭土：河南开封奇明耐火材料有限公司生产，细度325目，化学成分见表1。表1偏高岭土化学成分（%）SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO王淑萍（1987-）,女,硕士研究生,主要从事建筑材料研究.E-mail:52.782.5041.960.30.1②碱性激发剂：重庆井口化工厂生产的工业水玻璃（参数及化学成分见表2）及化学分析纯NaOH。表2水玻璃工艺参数模数SiO2(%)Na2O(%)H2O(%)2.4729.9112.5250.4③水泥：重庆拉法基水泥厂生产42.5R普通硅酸盐水泥。④集料：特细砂，表观密度约为2.69g/cm3。⑤橡胶粉：重庆茂林公贸公司生产，细度分别为30目、40目、80目，密度约为1g/cm3。1.2实验方法通过课题组前期的大量实验，选择模数为1.4的水玻璃作为激发剂，并掺加胶凝材料用量5%的水泥作为促硬剂，基准砂浆配比为W（胶凝材料）︰W（水）︰W（激发剂）︰W（砂）=1︰0.6︰0.75︰2.5。将细度为30目、40目、80目的橡胶粉作细集料等体积取代15%砂配制橡胶粉地聚物砂浆，测试其性能确定最佳细度，细度确定以后，分别以不同取代量取代砂确定最佳掺量。实验中将NaOH磨细直接加入胶凝材料及砂的混合物中，先进行干搅拌1min，再加入水玻璃，进行充分搅拌，无需进行陈化[6]。对改性砂浆主要性能测试方法如下:①砂浆抗压抗折强度按GB/T1346-2001《水泥胶砂强度检验方法》进行测定，试件尺寸为40×40×160mm。②砂浆黏接抗拉强度试验按DL/T5126—2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》进行。③耐磨试验按中华人民共和国行业标准JC/T421—91《水泥胶砂耐磨性试验方法》进行，试模为100×100×30mm，养护28天后进行测定。④动弹模量、共振频率采用DT-10W动弹仪(天津建材仪器厂)测定,试件尺寸为100×100×300mm，养护28天。⑤对不同龄期的试块进行SEM测定，分析地聚物与橡胶颗粒的粘接界面，并对反应机理进行了分析。2实验结果2.1橡胶粉细度及掺量确定图1为橡胶粉细度对砂浆抗折、抗压强度(图a)及折压比(图b)试验结果，其中橡胶粉等体积取代砂15%。由图中可以看出，随着橡胶粉的掺入，不同龄期的砂浆抗压、抗折强度都有明显下降，这是因为橡胶粉为弹性体，在砂浆中不能起到骨架的作用，等体积取代砂后，砂浆中的骨架减少；并且橡胶粉为有机高分子材料，表面具有憎水性[7]，与无机胶凝材料的相容性不如砂，因此薄弱环节增加导致强度下降。如图所示，橡胶粉细度对砂浆抗折强度影响比较大，由图1可看出，掺40目的橡胶粉改性砂浆抗折强度要高于30目和80目，其原因是橡胶粉为憎水性，具有无限