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1、鋼纖維改性橡膠混凝土力學性能試驗研究第1章緒論1.1研究背景及意義近幾年國民經(jīng)濟平穩(wěn)迅速發(fā)展，尤其是基礎(chǔ)設施如高速公路、高等級的公路和公路網(wǎng)絡的發(fā)展更是迅猛，而這些公路的快速發(fā)展直接促進了汽車工業(yè)的發(fā)展，那么隨著車輛的不斷增加，廢舊輪胎的產(chǎn)量更是驚人，在我國許多大城市的郊區(qū)或城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)，都可以看到像小山一樣大小的廢舊輪胎堆積點。資料顯示，每年全世界的汽車輪胎報廢量有10億條以上，而國內(nèi)2006年生產(chǎn)輪胎量就達到2.8億條（不包括摩托車輪胎），廢舊輪胎達到1.5億條，約合410萬t，并且以每年15%的速度遞增，廢舊
2、輪胎量居世界首位[1]。在自然條件下，廢舊輪胎橡膠是一種極難降解的固體聚合物，它填埋和堆放的地方極易成為蚊子、蒼蠅的滋生場所[3]。廢舊橡膠的回收及再處理已經(jīng)成為世界性的環(huán)境污染和資源浪費的問題，廢舊輪胎橡膠合理的回收和再利用，對我們這種資源相對缺乏、環(huán)保相對突出的國家來說具有更重要意義。由于我們國家資源過度開發(fā)、消耗，導致資源浪費量過大，與此同時，對環(huán)境污染也較嚴重，根據(jù)我國國情，我國必須倡導且必須要堅持環(huán)境友好、資源節(jié)約型兩型的建設。將廢舊橡膠輪胎磨成粉或顆粒摻入瀝青等材料中，已經(jīng)被比較廣泛的應用到了現(xiàn)代公路
3、建設中，橡膠的摻入降低了車輛行駛時的馬路噪音；提高了瀝青的黏度、抗變形能力，且有較強的封水性能。將橡膠顆粒摻入到水泥混凝土中也是廢物利用的有效方式，混凝土中摻入橡膠顆粒后，可以提高混凝土的韌性、抗沖擊性能和減震性能，但是，混凝土的抗壓強度及抗折強度下降明顯[4]。強度是混凝土材料最重要的力學指標，而橡膠混凝土強度較低的缺點，限制了橡膠混凝土材料的推廣應用，在這種情況下，改性橡膠混凝土也就應運而生。國外Eldin[5]等試驗研究了用水預先浸泡橡膠的橡膠混凝土抗壓強度比未處理的橡膠混凝土提高16%。經(jīng)過NaoH飽和溶
4、液預先浸泡橡膠顆粒的橡膠混凝土抗壓、抗折強度均有很大提高[6]。RafatSiddique[7]等試驗研究了用氯化鎂水泥作為膠凝材料時，橡膠混凝土的抗折、劈裂抗拉強度均大程度高于普通水泥的橡膠混凝土。鄭州大學的馬青文等學者也研究了用NaoH溶液進行橡膠顆粒表面處理，處理后的橡膠混凝土的強度和韌性有不同程度的提高，但是通過化學溶液浸泡橡膠顆粒后，將產(chǎn)生對混凝土性能不利的殘留物，并且會污染生態(tài)環(huán)境[8]。.1.2國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀廢舊橡膠輪胎經(jīng)過粉碎、研磨、分選等機械處理，可以加工成大小不同的橡膠塊（13-76mm
5、）、橡膠顆粒(0.15-19mm)、橡膠粉(0.075-4.75mm)。橡膠粉粒具有天然彈性，而不具有粘性和可塑性，橡膠分子結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)絡狀，其在外力作用下，能夠很快的發(fā)生較大變形，一旦外力撤銷，又重新恢復原來的形狀，并且橡膠還具有一定的強度、抗滑移性能，因此，在混凝土中摻橡膠將是一種對混凝土改性的有效物理方法。國內(nèi)外關(guān)于橡膠混凝土力學性能方面起始于二十世紀八十年代末，具體研究如下：1993年，關(guān)于橡膠混凝土的力學性能試驗研究，結(jié)果表明，隨橡膠摻量的增加，橡膠混凝土立方體抗壓強度和立方體劈裂抗拉強度均逐漸下降；當
6、混凝土中的所有粗骨料被橡膠顆粒取代時，則其立方體抗壓強度、立方體劈拉強度分別下降85%、50%；當混凝土中的所有細骨料被橡膠顆粒取代時，則其立方體抗壓強度、立方體劈拉強度下降量至多分別達到65%、50%，但是，橡膠混凝土吸收能量的效果和韌性效果均遠遠大于普通混凝土；兩人通過多組試驗及分析研究，得出摻入橡膠后的混凝土破壞機理的本構(gòu)模型，從而為后人的研究奠定重要基礎(chǔ)[6]。Ali和FattuhiandClark[11]研究得出，摻入較小粒徑的橡膠顆粒導致混凝土抗壓強度下降量大于摻入較大粒徑橡膠顆粒的；Khatib、B
7、ayomy[12]和Topcu[13]通過試驗研究，結(jié)論與其正好相反。.第2章試驗材料與試驗設計2.1試驗原材料2.1.1水泥水泥在鋼纖維橡膠混凝土中作為一種膠凝材料，與水拌合生成水泥漿，作用1：把粗骨料、細骨料、橡膠顆粒和鋼纖維等膠結(jié)成一體，凝結(jié)硬化形成鋼纖維橡膠混凝土；作用2：可以填充骨料間的空隙，增強混凝土內(nèi)部的密實性。本實驗中所用水泥為武漢華新水泥股份有限公司生產(chǎn)的P.C32.5復合硅酸鹽水泥。2.1.2碎石混凝土中常采用碎石作為粗骨料，由于碎石表面粗糙、多棱角，與混凝土中其他材料之間有良好機械嵌鎖作用，
8、一般碎石比表面積比卵石要大，從而他需要較多的水泥砂漿，所以碎石與水泥砂漿的粘結(jié)性比卵石強，同等情況下，由碎石配制的混凝土強度比卵石的要高。鋼纖維橡膠混凝土也采用碎石為粗骨料，且碎石最大粒徑不超過20mm,粒徑主要選取范圍為5mm~20mm,級配曲線如圖2.1所示。2.2試件及配合比設計2.2.1試件分組設計本文主要研究的是鋼纖維摻量、橡膠摻量二種因素對鋼纖維橡膠混凝土性能
