橡胶砂浆

2024-10-15

橡胶砂浆（共3篇）

橡胶砂浆篇1

随着我国汽车工业迅猛发展, 每年产生大量的废弃轮胎。废旧轮胎的主要组成材料—橡胶是一种聚合物固体, 日益增加的废橡胶处理问题关系到环境保护及资源再利用问题。而由废旧轮胎加工而成的橡胶微粒由于具有良好的弹性, 在路面用水泥基材料中掺入适量的橡胶微粒, 不仅能改善路面的脆性大、噪音大、防滑差的缺点, 而且能够大量消耗废旧轮胎, 解决环境污染问题[1～3], 因此橡胶微粒应用于水泥基材料中成为一个重要的研究领域。目前国内外已有个别学者[4～6]对废橡胶在水泥基材料中应用进行探索研究。但由于废旧轮胎处理加工成橡胶微粒生产工艺多种多样, 生产出来的橡胶微粒表面形貌、粒径大小及分布各不相同, 由橡胶微粒制成的水泥基材料的物理化学性能受到的影响因素较多, 且每位研究者的研究角度和实验方法不同, 实验结果差异较大且不系统[7～8]。

本文主要用摩擦法、常温切削法生产的两种橡胶微粒制备水泥砂浆, 研究橡胶微粒掺量、粒径对砂浆试样工作性和强度的影响规律, 并对其机理进行了探索。目的是为废旧橡胶微粒在路面材料中的应用提供数据依据。

1 实验

1.1 原材料

实验选用北京泛洋华腾科技有限公司摩擦法生产的1～2mm、1～3mm橡胶微粒, 图1为摩擦法生产橡胶微粒放大至清晰的表面形貌。选用北京中体亚兴科贸有限公司常温切削法生产的1～2mm、2～3mm、2～4mm三种橡胶微粒, 其形状为多棱不规则形状, 图2为切削法生产橡胶微粒放大至清晰的表面形貌。

水泥选用河北省冀东水泥集团有限责任公司生产的P.O42.5R普通硅酸盐水泥;细集料采用中砂, 细度模数为2.5, 含泥量为1.8%。

1.2 试验方法

依照《公路工程水泥及水泥实验规程》 (JTG E30-2005) 及《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》GB/T17671-1999进行。水灰比0.5, 灰砂比1:2.8。将橡胶微粒以等体积取代砂的形式掺入砂浆, 考察砂浆工作性能的变化。

橡胶微粒的掺量在0%～50%范围内变化时, 依据实验配合比将水泥、砂、水和橡胶微粒称量并拌和均匀, 注入胶砂模具经振动成型制成水泥砂浆试样。在48小时脱模, 脱模后标准水养至龄期, 测试试样的强度。

2 实验结果与分析

2.1 橡胶微粒对砂浆工作性能的影响研究

2.1.1 橡胶微粒对砂浆流动性能影响的实验结果

图3为砂浆流动度随橡胶微粒掺量变化曲线。由图可见, 同种工艺橡胶微粒砂浆流动度随橡胶微粒粒径的增加而增加;切削法生产橡胶微粒砂浆流动度总体上高于摩擦法;就同种橡胶微粒而言, 砂浆流动度前期随橡胶微粒掺量的增加而增加, 后期则有所回落。

砂浆流动度总体高于空白砂浆流动度。

2.1.2 结果分析

流动性是指水泥砂浆及拌合物在自重或施工振捣的作用下产生流动, 并均匀、密实地填满模型的性能。对水泥砂浆工作性有显著影响的因素主要有:橡胶微粒尺寸、形状和表面粗糙度。同种工艺橡胶微粒砂浆流动度随橡胶微粒粒径的增加而增加, 这是由于橡胶微粒具有较好的保水性, 且吸水快的特点, 当随橡胶微粒粒径增大时, 比表面积减小, 导致其吸水率变小, 在拌和的过程中直接吸走的拌和水相对较少, 从而使得水泥砂浆拌和物的流动性变化明显, 流动性增加。

切削法生产橡胶微粒砂浆流动度总体上高于摩擦法。这是由于:摩擦法工艺简单, 相对切削法生产的橡胶微粒, 形状不规则, 表面凹凸不平, 呈毛刺状态。此时表面粗糙度对新拌的流动性能影响显著, 摩擦法生产的橡胶微粒表面显粗糙, 在拌和的过程中吸附了大量的水泥浆, 从而使得砂浆拌和物的流动性变差。

就同种橡胶微粒而言, 砂浆流动度前期随橡胶微粒掺量的增加而增加, 这是由于橡胶微粒表面粗糙, 里面包裹了一些气体, 这些气体在砂浆搅拌时形成了气泡, 这些小气泡在砂浆拌和物中如同滚珠, 减少了的摩擦, 增强了润滑作用;再者橡胶微粒是有机材料, 表面亲水性差, 与水泥浆间附着力小, 在橡胶微粒等体积取代砂后, 砂浆的屈服剪切应力减小, 致使砂浆流动度增大。橡胶微粒掺量达到一定量以后砂浆流动度有所回落, 这是因为橡胶微粒的比表面积较砂大, 过多的砂被橡胶微粒代替, 在拌和的过程中橡胶微粒吸附较多水泥浆体, 从而影响到砂浆拌和物的流动性, 导致橡胶砂浆流动度回落。

2.2 橡胶微粒对砂浆抗压、抗折强度的影响研究

2.2.1 实验结果

图4为橡胶微粒在不同掺量下砂浆力学性能的变化曲线, 由图可见:同种橡胶微粒配制的砂浆抗折强度、抗压强度均随橡胶微粒掺量的增加而减小;对比两种工艺生产橡胶微粒砂浆力学性能, 摩擦法生产橡胶微粒砂浆的强度要好于切削法橡胶微粒砂浆。

2.2.2 实验结果分析

由实验可得橡胶微粒砂浆抗压、抗折强度均随掺量增加而减小, 这是因为 (1) 橡胶微粒是一种弹性体材料, 弹性模量明显低于硬化水泥石。将其掺入脆性材料中不能承担压力, 橡胶微粒掺入到水泥砂浆中后, 相当于砂浆中引入了高变形单元, 砂浆中的软弱点增多, 实际承载面积减少, 削弱了原来水泥砂浆的受力性能。因此, 在荷载作用下, 硬化水泥砂浆承担着主要的应力。随着橡胶微粒掺量增多, 单位面积上砂浆的体积分数相应减少, 抗压强度明显下降; (2) 橡胶微粒水泥砂浆可以看成是水泥石、集料和橡胶微粒三部分组成。该水泥砂浆的强度主要取决于水泥石的强度和界面的粘结强度。在水泥石强度不变的情况下, 界面粘结强度会明显影响橡胶微粒水泥砂浆的强度。由于橡胶微粒主要是由有机物组成, 与水泥浆体的界面粘结较水泥石与砂间的粘结强度小得多, 在水泥砂浆受外力作用或产生变形时, 界面常常处于力学上最不利的位置, 从而成为制品中最薄弱的环节。橡胶微粒水泥砂浆中掺入橡胶微粒量越多脆弱点就越多, 强度也就越低。

摩擦法生产的橡胶微粒形状相对切削法更加的不规则, 表面凹凸不平, 呈毛刺状态, 有较大的比表面积, 有利于与水泥石的结合, 利于粘结强度的发展, 因此造成摩擦法生产的橡胶微粒砂浆力学性能要好于切削法橡胶微粒砂浆。

3 结论

1) 在切削法和摩擦法两种工艺下, 橡胶微粒砂浆流动度均随橡胶微粒粒径的增加而增加, 切削法生产橡胶微粒砂浆流动度总体上高于摩擦法。就同种橡胶微粒而言, 砂浆流动度前期随橡胶微粒掺量的增加而增加, 后期则有所回落。

2) 相同工艺生产橡胶微粒砂浆抗折强度、抗压强度均随掺量的增加而减小。这是由于橡胶微粒本身的弹性模量低、且与水泥石粘结力弱, 橡胶微粒的掺入使得砂浆内部脆弱点增加造成的。

3) 摩擦法生产的橡胶微粒砂浆力学性能要好于切削法橡胶微粒砂浆。是由于摩擦法生产的橡胶微粒形状相对切削法有较大的比表面积, 有利于与其他材料的结合, 利于强度的发展。

摘要：本文探讨了不同工艺加工而成的橡胶微粒掺量、粒径对砂浆工作性和强度的影响规律。研究结果表明:砂浆流动性随橡胶微粒粒径的增加而增加, 随掺量的增加先增加后回落;切削法生产的橡胶微粒配制的砂浆流动度总体上高于摩擦法。橡胶微粒砂浆抗折强度、抗压强度均随橡胶微粒掺量的增加而减小, 摩擦法生产的橡胶微粒砂浆力学性能要好于切削法橡胶微粒砂浆。并对其机理进行了探索与分析。

关键词：橡胶微粒,水泥砂浆,工作性,强度,机理

参考文献

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[3]李悦, 王玲.橡胶集料混凝土研究进展综述[J].混凝土, 2006, No.4:91~95.

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[8]周敬宣, 陈进.爆炸法处理废旧轮胎制造橡胶粉末技术及关键机理研究[J].环境工程, 2003, 21 (3) :51~54.

橡胶砂浆篇2

随着汽车工业的飞速发展,废旧轮胎的数量逐年增加。这些废旧轮胎不仅对环境造成了巨大的威胁,而且是一种严重的资源浪费,废旧轮胎的处理问题已经成为一个全球性问题。废旧轮胎在国外有“黑色黄金”的美称,其所含橡胶混合物、钢丝和合成纤维,均能综合回收利用[1,2,3]。我国目前每年产生废旧轮胎约1.7亿条,而且每年以两位数的速度增长,大量的废旧轮胎没有被回收再利用,造成的经济损失近百亿元。

用于建筑外墙外保温系统的粘结砂浆是一种聚合物改性水泥砂浆,在工程使用时要求其保水性好,粘结强度高,不滑坠,并具有优良的耐水粘结性能。目前市场上的粘结砂浆主要用可再分散乳胶粉等高聚物改性水泥砂浆配制而成,但价格昂贵,限制了其在建筑工程中的应用。在粘结砂浆中掺入适量的橡胶微粒,不仅能降低粘结砂浆的成本,而且能够大量消耗废旧轮胎,解决环境污染问题。因此,对橡胶微粒聚合物砂浆进行研究很有必要。本文在粘结砂浆中掺入助剂法生产的橡胶微粒,通过测试粘结砂浆与聚苯板和水泥砂浆块的原粘结强度和耐水粘结强度,研究橡胶微粒粘结砂浆的可行性,探索橡胶微粒掺量和粒径对粘结砂浆的影响规律。

1 试验

1.1 原材料

聚合物砂浆采用中国建筑材料科学研究总院生产的外墙外保温用ABW粘结砂浆。

采用北京泛洋华腾科技有限公司常温助剂法生产的40、80、200目废旧橡胶粉(比表面积分别为2.3、3.1、3.7 m2/g),其密度为900 kg/m3,图1为助剂法生产40目橡胶粉的表面形貌。

1.2 试验方法

依据JG 149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》进行,其性能指标要求如表1所示。橡胶颗粒以外掺的方式掺加,掺量范围为0~50%(体积掺量,下同),并以满足施工要求为前提确定砂浆的用水量。

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

(1)助剂法40目橡胶微粒的应用

采用40目助剂法生产的橡胶微粒,其掺量对粘结砂浆粘结强度的影响见图2。

由图2(a)可以看出,原粘结强度随着橡胶微粒掺量的增加而降低,橡胶微粒掺量为0~40%时,试样破坏均发生在聚苯板上;橡胶微粒掺量为50%时,试样破坏发生在聚苯板与粘结砂浆之间。耐水粘结强度总体上表现为随橡胶微粒掺量的增加而呈降低趋势,并在掺量为10%~30%时保持不变,当试样破坏时,除橡胶微粒掺量为40%、50%的试样破坏发生在聚苯板与粘结砂浆界面间,膨胀聚苯板与砂浆试块发生剥落外,其它试样破坏面均发生在聚苯板上。橡胶微粒掺量在0~30%时,均可满足JG 149—2003标准的要求。

由图2(b)可以看出,原粘结强度和耐水强度均随着橡胶微粒掺量的增加而降低,橡胶微粒掺量在0~40%时,均可满足JG 149—2003标准的性能要求。

综上所述,助剂法40目橡胶微粒在粘结砂浆中的允许掺量为0~30%。

(2)助剂法80目橡胶微粒的应用

采用80目助剂法生产的橡胶微粒,其掺量对粘结砂浆与聚苯板、水泥砂浆块的原粘结强度和耐水粘结强度的影响见图3。

由图3(a)可以看出,原粘结强度随着橡胶微粒掺量的增加而降低,在橡胶微粒掺量为0~30%时,试样破坏均发生在聚苯板上;掺量大于30%时,试样破坏发生在聚苯板与粘结砂浆之间。耐水粘结强度同样随橡胶微粒掺量的增加而呈降低趋势,橡胶微粒掺量在0~20%时,破坏发生在聚苯板上;掺量高于20%时,膨胀聚苯板与粘结砂浆发生剥落。橡胶微粒掺量在0~20%时,均可满足JG 149—2003标准的性能要求。

由图3(b)可以看出,原粘结强度和耐水粘结强度均随着橡胶微粒掺量的增加而降低,橡胶微粒掺量在0~40%时,均可满足JG 149—2003标准的要求。

综上所述,助剂法80目橡胶微粒在粘结砂浆中的允许掺量为0~20%。

(3)助剂法200目橡胶微粒的应用

采用200目助剂法生产的橡胶微粒,其掺量对粘结砂浆与聚苯板、水泥砂浆块的原粘结强度和耐水粘结强度的影响见图4。

由图4(a)可以看出,原粘结强度随着橡胶微粒掺量的增加而降低,在橡胶微粒掺量为0~30%时,试样破坏均发生在聚苯板上;掺量大于30%时,试样破坏发生在聚苯板与粘结砂浆之间。耐水粘结强度随着橡胶微粒掺量的增加而降低,橡胶微粒掺量在0~10%时,破坏发生在聚苯板上;掺量大于10%时,膨胀聚苯板与粘结砂浆发生剥落。橡胶微粒掺量在0~10%时,均可满足JG 149—2003标准的要求。

由图4(b)可以看出,原粘结强度和耐水粘结强度均随橡胶微粒掺量的增加而降低。橡胶微粒掺量在0~30%时,均可满足JG 149—2003标准的要求。

由此可见,助剂法200目橡胶微粒在粘结砂浆中的允许掺量为0~10%。

2.2 结果分析

粘结强度是粘结砂浆最重要的力学性能指标,粘结砂浆必须具有足够的粘结强度,以保证砂浆与基层、砂浆与粘结物之间的粘结牢固,长期不致出现空鼓甚至脱落现象[3]。

由上述试验可得,在相同粒径下,随着橡胶微粒掺量的增加,粘结砂浆的粘结强度呈降低趋势。这是由于橡胶微粒是一种弹性体材料,弹性模量明显低于硬化水泥石,将其掺入粘结砂浆中不能承担应力,却增加了粘结砂浆中的软弱点,削弱了原来粘结砂浆的受力性能。因此,在荷载作用下,随着橡胶微粒掺量增多,单位面积上砂浆的体积分数相应减少,使粘结强度明显下降。另外,橡胶微粒与水泥浆体的界面粘结较水泥石与砂间的粘结强度小得多,在粘结砂浆受外力作用或产生变形时,界面常常处于力学上最不利的位置,从而成为制品中最薄弱的环节。粘结砂浆中掺入橡胶微粒量越多薄弱环节即脆弱点就越多,粘结强度也就越低。

在本试验中,橡胶微粒掺入到粘结砂浆中,在粘结强度满足要求的前提下,随着橡胶微粒粒径的增加,粘结砂浆中橡胶微粒的允许掺入量越多。这是由于橡胶微粒粒径增加,微粒的表面积明显减小,减少了粘结砂浆体系中的界面相,粘结砂浆的薄弱区域减小,从而导致粘结砂浆试样强度增加。

3 结语

(1)橡胶微粒在粘结砂浆中的应用具有可行性,在粘结砂浆性能满足标准要求的前提下,40目橡胶微粒在粘结砂浆中的允许掺量为0~30%;80目橡胶微粒在粘结砂浆中的允许掺量为0~20%;200目橡胶微粒在粘结砂浆中的允许掺量为0~10%。

(2)在相同粒径下,随着橡胶微粒掺量的增加,粘结砂浆与聚苯板和水泥砂浆块的原粘结强度和耐水粘结强度均呈降低趋势。

(3)在本试验范围,橡胶微粒掺入粘结砂浆后,随着橡胶微粒粒径的增大,粘结砂浆中橡胶微粒的允许掺入量越多。

摘要：针对废旧橡胶微粒在外保温用粘结砂浆的应用进行研究,探索了在不同粒径下,助剂法生产的橡胶微粒掺量对粘结砂浆粘结强度(原强度、耐水粘结强度)的影响规律。研究结果表明,废旧橡胶颗粒在外保温用粘结砂浆中的应用具有可行性;在相同粒径下,随着橡胶微粒掺量的增加,粘结强度降低;在粘结砂浆性能满足标准要求的前提下,随着橡胶微粒粒径的增大粘结砂浆中橡胶微粒允许掺入量越多。

关键词：橡胶微粒,粘结砂浆,掺量,粘结强度,外保温

参考文献

[1]Rafat S,Tarun R N.Properties of concrete containing scrap-tire rubber-an overview[J].Waste Management,2004,24(3):563-569.

[2]李悦,王玲.橡胶集料混凝土研究进展综述[J].混凝土,2006(4):91-95.

橡胶砂浆篇3

关键词：废橡胶粉,地聚物砂浆,等体积取代,路用性能

地聚物是法国Davidovits J[1]教授在研究古建筑中提出的,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,因此对废弃轮胎再生利用的研究迫在眉睫[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Shuaib Ahmad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,并对其性能进行研究。

1 实验

1.1 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。

(2)碱性激发剂:重庆井口化工厂生产的工业水玻璃,其模数为2.47,化学成分见表2;Na OH,分析纯。

(3)水泥:重庆拉法基水泥厂生产的P·O 42.5R水泥。

(4)集料:特细砂,表观密度约为2.69 g/cm3。

(5)橡胶粉:重庆茂林工贸公司生产,细度分别为30目、40目、80目,密度约为1 g/cm3。

1.2 实验方法

通过课题组前期的大量实验,选择模数调为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m(胶凝材料)∶m(水)∶m(激发剂)∶m(砂)=1∶0.6∶0.75∶2.5。将细度为30目、40目、80目的橡胶粉作为细集料等体积取代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Na OH磨细直接加入胶凝材料及砂的混合物中,先进行干搅拌1 min,再加入水玻璃,进行充分搅拌,无需进行陈化[6]。

(1)砂浆抗压、抗折强度按GB/T 1346—2001《水泥胶砂强度检验方法》进行测试,试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm。

(2)砂浆粘接抗拉强度按DL/T 5126—2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》进行测试。

(3)耐磨试验按JC/T 421—91《水泥胶砂耐磨性试验方法》进行,试模为100 mm×100 mm×30 mm,养护龄期28 d。

(4)动弹模量、共振频率采用DT-10W动弹仪(天津建材仪器厂)测试,试件尺寸为100 mm×100 mm×300 mm,养护龄期28 d。

(5)对不同龄期的试块进行SEM测试,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 结果与讨论

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、抗压强度及折压比的试验结果,其中橡胶粉等体积取代砂15%。

由图1可以看出,随着橡胶粉的掺入,不同龄期的砂浆其抗压、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。橡胶粉细度对砂浆抗折强度影响较大,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材料,橡胶粉颗粒越小,比表面积越大,吸收水分越多,导致砂浆实际水胶比减小,因此掺40目橡胶粉改性砂浆强度要高于30目;但颗粒太小,使得砂浆中实际含水量过小,不利原料拌合,同时使激发剂不能有效地起到激发效果,因而掺80目的改性地聚物砂浆3 d强度过低。折压比可以表征材料的变形能力,反映改性砂浆的韧性及抗冲击性能[8],因此选用折压比作为衡量砂浆改性效果的指标。由图1(b)可以看出,40目橡胶粉改性效果最好。

图2为40目橡胶粉不同体积取代量取代细集料对砂浆抗压、抗折强度及折压比的影响。

由图2可以看出,橡胶粉取代砂之后,与基准砂浆相比,强度均有明显的下降,并随着取代量的增加而下降。当取代量为15%时,28 d的抗折强度及抗压强度分别由7.45 MPa和40.00 MPa下降到6.55 MPa和30.84 MPa;取代量30%时抗折及抗压强度分别为5.10 MPa和23.19 MPa,为基准砂浆的68.45%和58.0%;取代量50%时,抗折及抗压强度分别为3.90MPa和19.16 MPa,为基准砂浆的52.35%和47.90%。强度下降的原因是随着橡胶粉掺量增加,导致砂浆内部结构的不连续性增多。几组掺量的试块强度出现倒缩,这可能与碱激发水泥的水化硬化速度有关,由于碱的结晶、收缩和胶体比表面积降低引起水化速度减慢[9]。由图2还可以看出,改性砂浆的折压比有所增大,表明改性后砂浆韧性得以提高,并在取代量为15%及30%时折压比较大,因此选择这2个取代量对改性砂浆路用性能进行研究。

2.2 改性砂浆路用性能研究

2.2.1 耐磨性(见图3)

由图3可以看出,随着橡胶粉取代量的增大,改性砂浆的机械耐磨性呈下降趋势,且下降幅度较大,其原因是橡胶颗粒为弹性体,易被机械磨头磨去,且浆体与橡胶粉界面粘结相对砂与浆体间而言较弱,造成层与层之间分离,而且容易产生微裂纹,实际上在反复冲击动载作用下,裂缝引发、扩展、回复、再引发、再回复的循环过程,最终导致结构破坏[10]。此外实验所采用的长江特细砂的耐磨性不好,造成砂浆整体耐磨性较差。当胶粉掺量为15%时,磨耗量达4 kg/m2。

2.2.2 拉伸粘结强度(见图4)

路面材料对拉伸粘结强度要求较高,地聚合物本身就具有较高的粘结强度。由图4可以看出,基准砂浆的拉伸强度已达到3.5 MPa,远高于地面自流平砂浆大于1 MPa的要求。15%取代量的改性砂浆粘结强度与基准砂浆相当,而橡胶粉30%取代量时拉伸强度可达到6 MPa,可能是因为取代量较小时橡胶粉主要是填充浆体与集料间的空隙,因而强度增加不明显;当取代量增大时,橡胶粉还阻止了细集料的沉降,使得浆体与基底有效接触面增大,强度提高。

2.2.3 减振降噪效果

材料的吸声方式有多孔性吸声和共振吸声,通过橡胶粉改性的水泥砂浆弹性变形能力得到提高,材料的弹性减弱了撞击声能量的传递,而水泥混凝土材料的动弹性模量愈小,撞击声改善值就越大[11]。图5间接反映橡胶粉取代量对路面减振降噪效果的影响,动弹模量和共振频率可分别反映出材料吸收应变能能力和减振效果。

由图5可以看出,材料的动弹模量和共振频率均随着取代量的增加基本呈线性趋势下降。每增加15%的取代量,动弹模量可下降2~3 GPa,表明改性后的砂浆具有良好的变形能力,可吸收更多的振动能,起到减振效果;同时改性砂浆共振频率降低,材料阻尼提高,加快了材料的振动衰减,从而起到减振效果。

2.3 橡胶粉改性砂浆界面性能

图6、图7分别为3 d龄期基准砂浆和15%橡胶粉取代量改性砂浆的SEM图。

由图6、图7可以看出,基础砂浆中有部分2μm宽的微裂纹;而改性砂浆中微裂纹宽度明显减小,且出现在基体中,表明橡胶颗粒具有抑制或减少微裂纹生成和扩展的作用,同时可看出橡胶颗粒与地聚物砂浆界面处结合的较为牢固,并在颗粒表面附着部分水化物,其原因为激发剂中的碱组分对橡胶颗粒表面具有改性效果,使得橡胶颗粒与基体间相容性提高。表明橡胶粉改性地聚物水泥砂浆界面性能较好。

3 结论

(1)利用40目橡胶粉等体积取代砂可制备改性地聚物水泥砂浆,当取代量为15%时,28 d抗折强度可达6.55 MPa,抗压强度可达30 MPa,满足路面水泥砂浆的要求。

(2)橡胶粉改性地聚物砂浆的耐磨性有所下降,但折压比提高,并具有良好的拉伸粘结性能,同时动弹模量和共振频率大幅下降,表明改性后的砂浆韧性增强,可改善材料减振降噪效果。

(3)橡胶粉可抑制或减少裂缝的产生和扩展,通过SEM可观察到橡胶颗粒与地聚物界面性能良好,表明地聚物中的碱组分对橡胶颗粒有一定的改性效果。

参考文献

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