依托大学生创新创业项目的再生橡胶混凝土的基本力学性能与耐久性能研究
赵秦尼
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赵秦尼,. 依托大学生创新创业项目的再生橡胶混凝土的基本力学性能与耐久性能研究[J]. 交叉科学研究,20224. DOI:10.12721/ccn.2022.157020.
摘要: 依托大学生创新创业项目,对不同废橡胶粉掺量的再生橡胶混凝土进行了抗压、轴心抗压、抗折、耐磨、三点弯曲法断裂、抗渗、水冻和盐冻的冻融加干湿循环、压汞法、不同侵蚀介质的传输的研究,主要分析再生混凝土的基本力学性能和耐久性能研究。
关键词: 大学生创新创业;再生橡胶;混凝土;力学性能;耐久性能
DOI:10.12721/ccn.2022.157020
基金资助:

1.引言

大学生创新创业项目是为了培养国家创新型人才。早在2014年李克强总理就发表讲话,要借改革创新的东风,推动中国经济科学发展,引导“大众创新,万众创业”。

下面以再生橡胶混凝土为例来进行了一系列的设计。

我国提出要把“中国建造”变成“国家名片”。随着工业化进程的发展,粗放型经济模式显现弊端,过多的建筑垃圾,生活废料无处堆积,堆积的建筑废料也严重的影响了城市的美观,让城市空间更加狭小拥挤。党的十八大提出了要建设生态文明,基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、生产模式和消费方式。党也提出可持续发展的战略性目标。所以我们响应国家号召,将再生粗骨料、细骨料和再生橡胶粉按一定比例搅拌掺和形成新的绿色环保型材料。

低等级公路一般都在贫困落后的山区,交通设施匮乏,落后,路用性能体验不佳,导致交通问题频发,造成了严重的交通后果。所以急需一种价格低廉且通用性能良好的混凝土来改善这种情况。

橡胶粉具有导热系数小、变形能力大、延性好等优点,和再生混凝土结合在一起具有良好的保温隔热性,可以广泛承受重量型物体的碾压,也有着更好的延性、耗能能力。橡胶混凝土路面具有良好的弹性,在抗开裂、抗冲击韧性、抗冻、抗冲刷、降噪隔音等方面均优于普通混凝土路面,并且再生橡胶混凝土由于具有良好的延性,行车舒适感也优于普通混凝土路面。由于是再生废料与废弃橡胶粉的结合,所以造价不高,如果废弃橡胶粉的掺入,能够改善再生混凝土低等级道路的路用性能,那么可以让其在低等级道路中能够得到广泛应用。

2.研究方法和内容

2.1三种不同取代方式

1.通过改变废橡胶粉的掺量,来研究不同废橡胶粉掺量对再生橡胶混凝土的影响,确定橡胶粉的最佳掺量。

改变废橡胶粉取代率等体积替代细骨料,废橡胶粉掺量为0%、20%、40%、60%、80%、100%。

2.通过改变不同取代方式,比如对废橡胶粉进行改性,看看改性后的废橡胶粉是否能够提高橡胶再生混凝土的力学性能。具体方法是用化学改性方法,用氢氧化钠对废橡胶粉进行改性。

3.改变废橡胶粉尺寸。

2.2基本性能试验

测试新拌合混凝土的坍落度,测试废橡胶粉和再生粗骨料的堆积密度,表观密度。

2.3力学性能试验

对再生橡胶混凝土进行基本力学试验,为确定各种工程设计提供参数。

1.再生橡胶混凝土进行抗压强度试验,尺寸100*100*100mm,变化废橡胶粉掺量时,每组三个试件。

2.轴心抗压强度试验,尺寸100*100*300mm,变化废橡胶粉掺量时,每组三个试件。

3.抗折试验,

4.耐磨试验

5.断裂试验(三点弯曲法)

无特殊标注均采用规范规定标准试件尺寸,规范规定试件个数。

2.4抗渗性试验

橡胶也具有高弹性,低阻尼,能量耗散等特点,因此采用微观和宏观相结合的方法,对再生橡胶混凝土会有着更深刻的理解。抗渗性也是对再生橡胶混凝土的耐久性产生着重要影响。因此我们研究其自由吸水率,RCM,电通量,看看废橡胶粉如何影响着再生橡胶混凝土的抗渗性。

1.自由吸水率

2.RCM法

3.电通量

均采用规范规定标准试件,规范规定试件个数。

2.5 耐久性研究

因为所处地区为内蒙古自治区,冬季严寒,冻融会对路基路面造成严重的损害,并且当水中含盐时对路基路面还会产生更深刻的负面效应。混凝土的抗冻性也是评价其耐久性的指标。

并且混凝土冻融是因其内部的水分状态发生了改变,使孔隙收缩,但橡胶表明附着的气泡相当于引气剂作用,并能为水分变化提供一定的空间。

对再生橡胶混凝土进行冻融干湿试验,其中包括盐冻和水冻,

(1)水冻+干湿循环

冻融采用慢冻法,因为试验研究表明,冻融时间长短也会对再生橡胶混凝土产生影响,模拟自然冻融环境效率不高,慢冻法更接近自然冻融,因此采用慢冻法。

还对冻融后的试件采用声发射仪器来得到其应力应变曲线,用sem扫描电镜得到破坏面的微观结构。

(2)盐冻法+干湿循环

研究在盐冻中的水和碳酸钠的不同传输深度和水化产物,在微观层次对再生橡胶混凝土进一步分析,分析其侵蚀机制。

5%硫酸钠溶液加氯化钠溶液,每25次冻融加干湿大循环后采用声发射技术和sem扫描电镜,并测定其相对动弹性模量和质量损失率。每组试件个数采用规范规定试验个数。

(3)压汞法

孔隙率变化也对再生橡胶混凝土的抗冻性有着显著影响,橡胶也相当于弹性体,可近似看作孔隙,因此可以对孔隙率进行定量化分析,采用压汞法对孔隙率进行分析。

采用慢冻法试验,每25次大循环后采用声发射,sem扫描电镜并测其相对动弹性模量,质量损失率。试件尺寸100*100*400mm。每组试件个数采用规范规定实验个数。

采用通用尺寸,每组三个试件。

对冻融后的试件采用声发射仪器来得到其应力应变曲线,用sem扫描电镜得到破坏面的微观结构。

(4)研究侵蚀介质在再生橡胶混凝土中的传播

研究在盐冻中的水和碳酸钠的不同传输深度和水化产物,在微观层次对再生橡胶混凝土进一步分析,分析其侵蚀机制。

备注:各试验均依照最新版《混凝土长期性能与耐久性能试验方法标准》

3研究结果

通过改变橡胶粉的掺量和再生粗骨料的取代率,初步试验结果表明不同橡胶粉的掺量和再生粗骨料的取代率不一样时,对再生混凝土的三个强度值产生了影响。

参考文献

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作者简介:

赵秦尼(2000-),女,汉,河南鹤壁人,内蒙古大学道路桥梁与渡河工程大学三年级在读本科生,研究方向:道路桥梁