评估橡胶集料混凝土的力学性能
关键词：橡胶混凝土、碎橡胶、橡胶处理、硅粉、水泥含量
摘要：和传统混凝土相比，橡胶集料混凝土（CRC）在力学性能特别是在抗压强度方面存在一些已知的缺点。之前，许多研究人员试着使用不同的方法去克服这些缺点；但是结果却往往矛盾并且极其易变。在这项研究中，运用三种方法对CRC的力学性能加以改进并评估，即：使用氢氧化钠（NaOH）溶液预处理橡胶、使用硅粉添加剂和增加混凝土的水泥含量。用15个预制的橡胶含量0%-20%的混凝土混合料来测定橡胶预处理时间（0-2h）、硅粉含量（0-15%）和水泥含量（300–400 kg/m3）对CRC坍落度、短期和长期的抗压强度和拉伸强度的影响。从每种混凝土混合料制备六个100times;200mm的圆筒，用于评估7天和28天的抗压强度。用两种混凝土混合料制备另外四个100times;200mm的圆筒，用于评估56和84天的抗压强度。此外，制备每个混凝土混合料的两个150times;300mm的圆筒并进行测试以确定28天的间接拉伸强度。结果表明，使用NaOH溶液预处理0.5小时的橡胶，0％的硅粉替代水泥，以及350 kg / m3的水泥含量是此评估范围内的最佳替代方案可提高CRC性能。
1.前言
由于由废弃轮胎和矿物骨料的稀缺和成本带来的环境与健康问题，最近一项研究的主体放在了将废旧轮胎中的橡胶作为矿物骨料的部分替代品，从而产生了橡胶集料混凝土（CRC）这一混凝土类别。废旧橡胶的回收利用可以节约宝贵的自然资源，减少进入垃圾处理厂的橡胶量。先前对CRC材料的实验研究表明，在混凝土中使用橡胶可提高其延展性，韧性，抗冲击性，能量耗散和阻尼比。然而，与传统混凝土相比，它降低了其抗压强度，拉伸强度和弹性模量。这种强度降低的一些主要原因是低渗透系数和橡胶颗粒的光滑表面，这两者都导致橡胶/水泥界面粘附性差。这种差的粘附性也归因于硬脂酸锌的存在，其在制造过程中用于轮胎配方中。这种硬脂酸锌迁移并扩散到橡胶表面，形成一层排斥水的皂层。这种硬脂酸锌迁移并扩散到橡胶表面，形成一层排斥水的皂层。
为了提高在混凝土中使用橡胶的效果，先前已经介绍了几种方法。在这些方法中; 使用氢氧化钠（NaOH）溶液对橡胶颗粒进行化学预处理，用硅粉（SF）添加剂代替部分水泥，增加橡胶集料混凝土水泥含量是最几种常见的方法。然而，使用这些方法的有效性程度在迄今为止发表的研究中不一致且分散。Balaha等人试验了三种不同的水泥含量，即300 kg / m3,400 kg / m3和500 kg / m3的橡胶集料混凝土混合物，含有高达20％的被砂代替的橡胶体积，并用NaOH溶液处理橡胶颗粒30分钟。此外，用硅粉替代了15％的水泥重量。他们的结果表明，随着水泥含量增加到400 kg / m3，CRC性能得到改善。的水泥含量超过400 kg / m3，仅观察到轻微的改善。然而，当使用400 kg / m3时，坍落度受到负面影响。使用硅粉和NaOH预处理，混凝土坍落度分别增加77％和7％，抗压强度分别提高18％和15％，抗拉强度分别提高9％和6％。在用于CRC之前，Eldin和Senouci在NaOH溶液中处理橡胶颗粒5分钟，并使抗压强度提高16％。Pelisser等人使用NaOH预处理橡胶，并将15％硅粉按水泥重量加入混凝土混合物中。他们可以复原原来的混凝土抗压强度。Guuml;neyisi等人观察到使用硅粉的 CRC的可加工性较低但抗压强度较高。此外，随着橡胶含量的增加，硅粉对强度的影响程度降低Mohammadi等人在NaOH溶液中使用预处理的橡胶20分钟，2小时，24小时，48小时和7天。他们的结果表明，24小时是橡胶的最佳处理时间，因为可以获得最高的抗压强度和抗弯强度。但是，这种预处理对混凝土坍落度没有影响。 Hamza和Ghedan在NaOH溶液中洗涤橡胶颗粒，然后在橡胶混凝土中加入一种名为SILAN的耦合剂。他们的结果表明，与未经处理的橡胶混合物相比，抗压强度提高了74％。其他研究人员对这些方法报告了不太正面甚至矛盾的结果Deshpande等人使用改性橡胶在NaOH溶液中浸泡20分钟。他们的结果表明预处理和未处理的橡胶混合物的压缩强度和拉伸强度几乎没有差异。然而，研究表明，预处理的橡胶混合物的抗弯强度增加了12％。据Tian的研究表明，与未经处理的橡胶相比，经过24小时NaOH预处理，然后用自来水冲洗3小时的橡胶，CRC抗压强度将降低3.7%。李等人用NaOH溶液处理橡胶颗粒30分钟，发现预处理的橡胶混凝土的性能与未经处理的CRC几乎相同。Turatsinze等人提出由于NaOH橡胶预处理导致的强度增强不大。Youssf等人研究了水泥含量，NaOH预处理橡胶30分钟，并用硅粉代替10％水泥重量对CRC的力学性能的影响。他们的结果表明，使用425 kg / m3水泥含量时，CRC抗压强度的损失小于使用350 kg / m3水泥含量时的损失。此外，他们报告说，使用预处理橡胶时，混凝土坍落度和抗拉强度分别下降了25％和13％，但是，与未处理的橡胶相比，抗压强度和弹性模量分别增加了15％和12％。在使用硅粉时，除了在用橡胶代替了20%的砂体积下抗压强度略有增加外，并没有明显的效果。Albano等人研究了含有预先用NaOH和SILAN偶联剂处理过的废橡胶的混凝土复合材料，以增强橡胶和水泥浆之间的粘合力，但与未处理的橡胶复合材料相比没有发现任何显着变化。先前研究结果的矛盾和异样表明了未来对CRC性能增强研究的需要。本文研究了15种CRC混合物的力学性能。考察了橡胶预处理时间，硅粉含量和水泥含量对CRC新鲜和硬化性能的影响，目的是评估CRC的机械性能。这些数据提供了支持CRC进一步发展所需的其他信息。
2.实验程序
现有因素可能会影响混凝土性能，包括水与水泥比，橡胶含量和水泥含量。该实验计划的重点是影响混凝土基体中橡胶/水泥界面粘附的因素，如水泥含量，橡胶预处理和硅粉含量。橡胶/水泥界面粘附性差是橡胶混凝土性能不足的主要原因之一[14-17]。增加混凝土中的橡胶含量可以提高其动力学属性[4-7]。然而，如Khatib和Bayomy [16]所说，在混凝土中使用20％以上的橡胶可能会放大对混凝土特性的不利影响。在这项研究中，实验研究了含有0%和20%体积的碎废橡胶轮胎作为细骨料的替代物的性能。通过测试128个标准混凝土圆筒，检测了15种混凝土混合料中橡胶预处理时间，硅粉含量和水泥含量对CRC坍落度，短期和长期抗压强度以及抗拉强度的影响。
2.1 混凝土材料和变量
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