廢膠粉與PVA纖維協同改性混凝土力學性能與抗滲耐久性研究
閱讀：5737 更新時間：2020-07-12
近年來，將汽車工業產生的大量廢舊輪胎粉碎成廢舊膠粉（WRP）的粉碎技術有效推動了WRP化廢為寶和消除黑色污染，國內外學者已嘗試利用WRP獨特的柔韌性、抗沖擊性來改性塑料、瀝青、砂漿混凝土等，進而應用于建筑地坪、城市園林、防撞護欄等工程領域，并取得了良好的經濟效益和社會效益 。Topcu等分別用粗WRP和細WRP全部替代混凝土中的粗骨料時發現，相比于普通混凝土，摻粗、細WRP混凝土的抗壓強度下降幅度分別達85%、65%，劈裂抗拉強度下降幅度約為50%。Khatib等的研究也發現，WRP摻量越高，混凝土強度越低。
在橡膠工業中常加入硬脂酸鋅作為潤滑劑、防黏劑、硫化催媒的活化劑，因而由廢舊輪胎制備的WRP顆粒中必然含有硬脂酸鋅。國內外學者通過紅外光譜、化學滴定等方法發現，硬脂酸鋅是降低WRP和水泥砂漿結合力的主要原因。硬脂酸鋅是一種酸性物質，如使用堿性物質NaOH去除WRP表面的酸性物質，可露出內部的極性鍵，進而實現WRP與水泥膠體的很好結合。黃少文等、李悅等、鄭莉娟等、劉日鑫等、于利剛等、張海波等、吳曉平等、于泳等、舒展等分別采用極性單體馬來酸酐（MAH）、NaOH 溶液、偶聯劑、Sol-gel 雜化等多種改性方法有效提升WRP與水泥混凝土界面的黏結性能，相應抗壓、抗折強度提升幅度最高分別達50%、30%。鑒于此，本研究嘗試組合使用飽和NaOH溶液浸泡、硅烷偶聯劑改性WRP進行前期處理，以期實現WRP在混凝土體系中良好的親水性及分散性。
與此同時，美國Li 教授等成功將PVA纖維引入脆性水泥基體系中，制備出具有多縫開裂和假應變硬化特征的超高韌性水泥基復合材料（ECC）。ECC 因其高韌性及應變硬化特征在高層建筑結構應力復雜節點、橋梁與路面結構拼接縫和高抗裂大壩等工程中得到有效應用。Kang等[17]將PVA纖維引入到修補砂漿中，有效改善了抗裂韌性。針對ECC性能及應用研究，青島理工大學羅健林等、張鵬等分別采用直拉黏結試驗法、落錘法、單面吸水法測試PVA-ECC修補砂漿的韌性。陳婷結合直拉試驗與同心圓環測試工藝發現，PVA 纖維與ECC的黏結性能和阻裂性能良好；徐世烺等、鄧宗才等結合單軸拉伸、快凍法、斷裂能法及沖擊韌性法分別針對ECC的制備工藝、配合比、添加劑、工作性能、力學性能、耐久性能和斷裂性能等進行了系列研究，并取得極限應變為4%的效果。但PVA纖維協同廢橡膠混凝土的力學韌性研究較少，鑒于此，本文嘗試將韌性PVA纖維與黏彈性WRP有效組合起來，并對WRP與PVA纖維采用堿浸泡及偶聯劑協同處理提升其在砂漿體系分散性，之后復合到脆性混凝土體系中，澆注成型摻WRP及PVA纖維改性混凝土（WPMC）。分別研究WPMC的力學性能及抗滲耐久性，以期獲得一種既有較高抗裂韌性，又有良好抗滲水耐久性能的工程材料。
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