含橡胶颗粒的柔性混凝土结构与性能的研究

摘要

基于隧道路面的特殊使用环境，路面材料既要保持强度高、耐久性好、防火、防水害、施工安全等优点，又要满足行车舒适性。研究和制备一种具有低弹性模量、高韧性特点的柔性水泥混凝土路面材料，具有广泛的应用前景。 本文采用单因素和正交试验方法，在降低柔性混凝土弹性模量，保证必要的强度的前提下，优化了橡胶轻骨料混凝土(RLC)的配合比。同时，借助电子显微镜，显微硬度仪，扫描电子显微镜(SEM)等微观手段，对集料-水泥石界面、孔结构进行了研究。通过对RLC物理力学性能、路用性能和微观结构的系统研究，揭示了RLC的组成、结构与性能之间的相互影响和变化规律。研究结果表明： 1.通过配合比的优化，确定柔性混凝土最佳配比参数为：砂率(体积比)35％，水灰比为0.4，橡胶掺量为150kg/m3，聚灰比(乳液固含量与水泥质量之比)为2％。所配制的混凝土抗压强度可达16.5MPa，抗折强度达2.74MPa，弹性模量达12.4GPa，具有优良的韧性、体积稳定性及耐磨性能。 2.轻骨料混凝土中掺入一定量的橡胶颗粒，混凝土中的孔隙增多，从而显著的削弱了页岩陶粒-水泥石，橡胶-水泥石界面的结合程度，大幅度降低混凝土的强度，并明显的增加了混凝土的干缩率，但是加入橡胶后混凝土的柔韧性、耐磨性和抗冲击性都有明显的改善。 3.羧基丁苯乳液聚合物加入到RLC，聚合物颗粒填充了橡胶引入的有害孔，改善了页岩陶粒—水泥石界面的结合程度，却削弱了橡胶—水泥石界面结合程度。因此羧基丁苯乳液的加入，大幅度提升了混凝土的强度，显著的改善了其干缩性能，但使RLC的柔韧性、耐磨性略为变差。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1柔性混凝土概述

1.1.1柔性混凝土的研究现状

1.1.2柔性混凝土的工程应用现状

1.1.3柔性混凝土制备需解决的问题

1.2选题意义

1.3本文主要工作

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.3.3拟解决的关键问题

1.3.4研究方法、技术路线

1.3.5研究特色与创新点

第2章 试验原材料的选择、性质及试验方法

2.1原材料选择的依据

2.1.1混凝土的弹性模量与组成的关系

2.1.2影响弹性模量的因素

2.1.3混凝土的弹性模量与强度的关系

2.2原材料的选择

2.2.1粗骨料

2.2.2细集料

2.2.3高效减水剂

2.2.4聚合物的使用

2.3各原材料的性质

2.4试验方法

2.4.1物理力学性能

2.4.2混凝土干燥收缩

2.4.3混凝土的抗冲击试验

2.4.4混凝土的耐磨试验

第3章 材料组成(单因素)对柔性混凝土力学性能的影响

3.1砂率对柔性混凝土性能的影响

3.1.1砂率单因素的配合比设计

3.1.2工艺流程

3.1.3试验结果及分析

3.2橡胶粒对柔性混凝土性能的影响

3.2.1橡胶颗粒掺量单因素试验配合比设计

3.2.2工艺流程

3.2.3试验结果及分析

3.2.4对橡胶颗粒表面改性对混凝土性能的影响

3.3聚合物乳液改性对混凝土性能的影响

3.3.1配合比设计

3.3.2成型工艺

3.3.3试验结果及分析

3.4本章小结

第4章 配合比优化及路用性能的研究

4.1正交试验分析

4.1.1正交试验配合比设计

4.1.2试验结果及分析

4.2含橡胶颗粒的混凝土性能的路用性能研究

4.2.1配合比设计

4.2.2试验结果及分析

4.3本章小结

第5章 含橡胶颗粒的柔性混凝土微观结构分析

5.1测试方法

5.1.1试样制备

5.1.2试验仪器及方法

5.2微观结果及分析

5.2.1显微硬度结果及分析

5.2.2显微图像分析

5.2.3扫描电镜图象分析(SEM)

5.3对微观结果的分析与讨论

5.3.1几种微观测试结果比较

5.3.2微观测试结果讨论

5.4含橡胶颗粒的混凝土性能影响的机理探讨

5.4.1抗压强度

5.4.2抗折强度

5.4.3干燥收缩

5.4.4耐磨性能

5.4.5抗冲击韧性

5.5本章小结

第6章 结论及展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间撰写的学术论文