橡胶颗粒在水泥基材料中的分布机理及其改善方法的研究

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1、橡胶颗粒在水泥基材料中的分布机理及其改善方法的研究StudyontheMechanismofRubberParticlesDistributioninCementitiousCompositesandItsImprovingMethod工程领域：建筑与土木工程作者姓名：王林照指导教师：朱涵教授企业导师：高翔高级工程师天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要近年来，汽车轮胎的报废量逐年上涨，废旧轮胎会影响生态环境并造成资源浪费，橡胶水泥基材料的出现为解决废旧轮胎污染问题提供一条新途径。废旧橡胶制品经过机械加工变成颗粒状后，将橡胶颗粒与水泥基材料

2、混合以后可以改善水泥基很多方面的性能。但是，由于橡胶颗粒的密度较小，在水泥基材料成型以及运输过程中极易发生上浮的现象，从而造成橡胶在水泥基材料中分布不均匀，严重影响了橡胶水泥基材料性能，制约了橡胶水泥基材料的发展以及应用。本文采用流体力学理论分析了橡胶在水泥基材料中发生上浮现象的原因，并针对性地提出避免上浮现象的方法。基于最弱链模型分析普通混凝土以及橡胶集料混凝土的破坏概率，并结合试验研究了橡胶颗粒上浮对混凝土抗压强度以及受压时裂缝分布规律的影响。针对橡胶颗粒上浮现象，提出利用掺加高吸水性树脂（SuperAbsorbentPolymer，SA

3、P）和低温冷冻橡胶颗粒的方法来改善橡胶颗粒在自密实水泥基材料中的上浮情况，并采用Raster2Vector（R2V）矢量化软件结合Autocad软件中面积统计功能的方法统计试件截面内各区域的橡胶分布情况。通过研究，本文得出以下结论：（1）橡胶颗粒的向上运动速度的大小和橡胶颗粒粒径的平方成正比，和橡胶颗粒与砂浆的密度差成正比；在静态条件下控制橡胶水泥基材料中橡胶颗粒上浮需要考虑橡胶颗粒与水泥浆体的密度差值和橡胶颗粒粒径大小两个重要因素；在动态条件下需要考虑水泥浆体的黏度和密度两个重要因素。（2）橡胶颗粒在混凝土中发生上浮以后会增大橡胶集料混凝土

4、整体破坏概率，从而降低材料强度，在橡胶颗粒集中分布区域最先出现裂缝，由此形成贯通裂缝；（3）掺加SAP可以改善橡胶颗粒在自密实水泥基材料中的上浮情况，扩展度虽然有所减小但仍然达到自密实要求；SAP对水泥基材料的强度，抗开裂性能和抗收缩性能具有不同程度的提高作用。除此之外，SAP可以缩短水泥初凝时间；（4）将橡胶颗粒表面水分烘干后放置于-15℃的环境中冷冻一段时间可以改善橡胶颗粒在自密实水泥基材料中的上浮情况，但冷冻橡胶对橡胶水泥基材料的抗折以及抗压强度的影响不明显。关键词：橡胶上浮，破坏概率，R2V矢量化软件，自密实，SAP，冷冻IABSTR

5、ACTNowadays,theamountofscrappageofautomobiletiresincreasesprogressivelyyearbyyear,affectingtheecologicalenvironmentandcausingwasteofresources.However,rubbercement-basedmaterialsprovideanewwaytosolvetheproblemofwastetirepollution.Wasterubberproductsaftermachiningcanbeproduce

6、dintoparticles,whichcanbeaddedtothecement-basedmaterialstocanimprovetheperformanceofmanyaspectsofcement-basedmaterials.Nevertheless,someproblemshavearisen.Asthedensityoftherubberparticlesislower,rubberparticlesarepronetofloatupincement-basedmaterialsduringthemoldingandtrans

7、portation,resultinginunevendistributionofrubberparticlesincement-basedmaterialsandseriouslyaffectingtheperformanceofrubbercement-basedmaterials,whichrestrictsthedevelopmentofrubbercement-basedmaterialsandapplications.Inthispaper,thefluidmechanicstheoryisusedtoanalyzethereas

8、onwhyrubberparticlesarepronetofloatupincement-basedmaterials,andsomemethodsareputf