胶粉改性及其在自保温墙体砌块中的应用研究

摘要

废弃轮胎的产量在逐年增长，目前为止，对其重要处理方式有露天堆放、焚烧、填埋和轮胎翻修。前三种方式对环境污染严重，而锦湖轮胎事件告诉我们轮胎翻修存在安全隐患。因此，必须为废弃轮胎寻找一条安全、大量消化的途径。废弃轮胎制成的胶粉表面为疏水性，通过改性使胶粉表面变成亲水性，以提高胶粉的使用面。在本文中我们用溶胶凝胶法和机械球磨法对胶粉进行改性，从而改善废弃轮胎胶粉与硅酸盐材料的相容性。在本文中我们将改性后的轮胎胶粉用于自保温墙体砌块，可以改善砌块的抗冻、保温、隔热、抗压等性质。
　　本论文在对废弃轮胎胶粉进行亲水性改性的同时，对其改性工艺做了充分的研究。采用SEM对改性轮胎胶粉表面状况进行表征;用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对轮胎胶粉表面的改性情况进行红外光谱测定分析;用TGA-DSC热分析仪阐述改性前后轮胎胶粉的热失重(TG)曲线;使用光学接触角测量仪测量其接触角。结果表明:改性后的胶粉的性能要优于改性前的胶粉，在室温下，胶粉与TEOS质量比为2∶1、反应时间为6h的条件下改性效果最佳，改性后胶粉表面生成一层Si-O-Si无机网络结构以及亲水性的-OH，平均接触角从减小了73°（由96°减小到23°），其表面由疏水性变为亲水性;另外，在室温下，胶粉与硅溶胶质量比为1∶1、反应时间为18h的条件下改性效果最佳，平均接触角由96°变为63°，其表面的疏水性得到改变。
　　本文中以掺杂改性和未改性废弃轮胎胶粉的自保温墙体砌块为研究对象，分别研究讨论了砌块的抗压强度、抗拉强度、抗折强度、干密度、导热系数、隔声性、耐火性等性质。得到如下结果:
　　(1)采用测试普通混凝土的测试方法测试了掺杂改性和未改性轮胎胶粉的自保温墙体砌块的抗折强度和抗压强度，结果表明:掺杂未改性轮胎胶粉的砌块的抗折强度和抗压强度下降明显;而掺杂改性轮胎胶粉的砌块的抗折和抗压强度在添加量8％以前下降缓慢，依然满足工程需要。
　　(2)随着轮胎胶粉替代量的增加，砌块的表观密度及导热系数均随着减小;抗冻性测试中，随着掺杂改性轮胎胶粉量的增多自保温墙体砌块的质量损失率总体趋势减小;掺杂轮胎胶粉的砌块的隔声系数在1000Hz～5000Hz之间多数大于0.2，隔声性能有所提高;耐火性测试中，对比普通混凝土砌块与掺改性轮胎胶粉混凝砌块发现，质量损失变化不大，在7.5％～8.1％，强度损失也相差无几，在20％～24.3％之间，表明掺杂改性轮胎胶粉的混凝土砌块仍然具有很好的耐火性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 废旧轮胎等橡胶制品的性质及资源化利用

1．1．1 轮胎

1．1．2 废弃轮胎橡胶的直接利用

1．1．3 废弃轮胎的间接利用

1．2 胶粉的制造方法

1．2．1 常温粉碎法

1．2．2 低温粉碎法

1．2．3 湿法或溶液粉碎法

1．2．4 固相剪切粉碎新技术

1．3 胶粉的性质及其活化改性

1．3．1 胶粉的性质

1．3．2 胶粉的粒径和粒径分布

1．3．3 胶粉的活化改性

1．4 橡胶粉应用于水泥基材料的研究现状

1．5 课题的研究目的及内容

1．5．1 本课题的研究目的及意义

1．5．2 本课题的主要研究内容

第二章 废弃轮胎胶粉的组成

2．1 实验部分

2．1．1 实验材料

2．1．2 测试方法

2．1．3 废弃轮胎胶粉的红外光谱分析

2．1．4 废弃轮胎胶粉的热重分析

2．1．5 废弃轮胎胶粉的表面形貌

2．1．6 接触角

2．1．7 氧指数和锥形量热测试

2．2 胶粉砂浆的基本性能

2．2．1 试验原材料及方法

2．2．2 废弃轮胎胶粉对墙体砌块性能的影响

2．2．3 废弃轮胎胶粉粒度和掺量对自保温墙体砌块基本力学性能的影响

2．3 小结

第三章 废弃轮胎胶粉改性及改性工艺研究

3．1 实验药品及仪器

3．2 正硅酸乙酯对废弃轮胎胶粉表面改性

3．2．1 实验原理

3．2．2 正硅酸乙酯(TEOS)对废弃轮胎胶粉的改性工艺

3．2．3 实验流程

3．3 结果和讨论

3．3．1 活化指数

3．3．2 表面形貌

3．3．3 胶粉改性机理及红外分析

3．3．4 热重与差热分析

3．3．5 亲水性能

3．3．6 废弃轮胎胶粉改性前后的耐火性

3．4 硅溶胶对废弃轮胎胶粉的改性

3．4．1 实验方法

3．4．2 实验流程

3．5 结果和讨论

3．5．1 活化指数

3．5．2 表面形貌

3．5．3 胶粉的红外分析

3．5．4 热重与差热分析

3．5．5 亲水性能

3．5．6 废弃轮胎胶粉改性前后的耐火性

3．6 小结

第四章 改性轮胎胶粉对自保温墙体砌块的性能影响

4．1 样品制备

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验方法及样品制备

4．2 结果讨论

4．2．1 改性废弃轮胎胶粉对自保温墙体砌块的力学性能影响

4．2．2 改性废弃轮胎胶粉对自保温墙体砌块的抗冻性能的影响

4．2．3 改性废弃轮胎胶粉对自保温墙体砌块的干密度、导热系数的影响

4．2．4 改性废弃轮胎胶粉对自保温墙体砌块的隔声性能的影响

4．2．5 改性废弃轮胎胶粉对自保温墙体砌块的耐火性能的影响

4．3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果