橡胶集料混凝土微观结构及其对材料性能的影响研究任务书

 2020-02-11 12:02

1. 毕业设计(论文)主要内容:

废旧轮胎被称为“黑色污染”,是固体废弃物中的一种。根据商务部发布《中国再生资源回收行业发展报告(2018)》统计,2017年我国仅废旧轮胎的产量高达3.4亿条,约为1300万吨以上,废旧轮胎的回收量为507万吨,其中翻新量为27万吨,再生利用量为480万吨,再生橡胶产量达到442万吨,橡胶粉产量达到38万吨。如此庞大的废旧轮胎给环境带来了巨大的负担。“黑色污染”及其引发的橡胶资源的严重浪费已经引起全球的重视,资源无害化的循环再利用也成为各国经济活动的准则。欧盟对废旧轮胎提出了禁止填埋的法令,并要求提高回收率至65%。美国也出台了专门禁止填埋废旧轮胎的法令,并规定在新公路沥青路面中使用20%废胶粉。我国也早在96年就把废旧轮胎的利用列为了国家“七五”重点攻关项目。

废旧轮胎综合利用主要表现在以下几个方面:1)直接进行物理加工,用在防护堤坝、漂浮灯塔等;2)作为燃料利用;3)进行修补、加工或者硫化重新利用;4)进行热裂解,回收炭黑、芳香烃等;5)进行机械处理,生产橡胶粉。由于生产橡胶粉具有能耗小,无需使用化学外加剂,污染小等特点,我国正向将废旧轮胎加工成胶粉这一主导方向迈进。橡胶粉的用途非常广,譬如掺入胶料中可以替代部分生胶,降低产品成本;活化胶粉或改性胶粉可以用来制造汽车和橡胶工业部件等;还可以用于制造防水卷材、水管、蓄水池内衬等,与热塑性塑料共混可改善塑料的韧性和强度。橡胶粉在土木工程中也有非常广泛的应用,例如将废旧轮胎破碎成直径为50-300mm的碎块,可以作为土方工程的回填料,可以降低上覆压力、减少沉降、增强整体稳定性。橡胶粉改性沥青是橡胶粉在土木工程中的另一重要用途。采用橡胶沥青路面可以减少噪声,提高路面耐磨、抗冻等性能,延长路面的使用期限。而近年,橡胶粉用于水泥混凝土的研究正在逐渐为人们所重视,研究的重点主要是橡胶集料混凝土的材料物理力学性能和耐久性,而在工程应用上还处于初级阶段。

橡胶集料混凝土(crumbrubber concrete,crc)是以混凝土为基材,掺入胶粉包括粒径较大的胶粒以一定比例取代粗细骨料制成的土木工程复合材料。已有研究表明,胶粉主要通过物理作用改善混凝土的内部结构,不改变混凝土中各种材料的化学性能。在橡胶集料混凝土中,橡胶集料对混凝土的影响主要是对混凝土有保水作用,混凝土的泌水得到改善,粘聚性增强。此外,橡胶集料作为细小的料群起着类似弹性纤维的作用,能减小体系的各种应力和约束微观裂纹,从而减少裂纹产生及阻止或减缓微裂纹发展而导致的混凝土断裂,同时形成吸收应变能的结构变形中心,大量吸收振动能,明显改善混凝土的抗冲击性能和减震性能。总体来说,与普通水泥混凝土相比,橡胶集料混凝土具有轻质、良好的弹性、韧性、耐久性能、减震性能、抗冲击性能、抗爆裂性能、透气透水、保温隔热性能和降噪隔声性能等特点,橡胶集料混凝土不仅可以弥补传统水泥混凝土的诸多缺陷,实现混凝土技术的进一步发展,同时还为实现资源回收利用提供新的途径。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 阅读橡胶集料混凝土研究方面的书籍和文献,了解橡胶集料混凝土材料的基本力学特性及实验情况,查阅相关的文献不少于15篇,其中近五年外文文献不少于3篇;

2. 完成不少于4000字的英文论文翻译;

3. 针对橡胶集料掺入会降低混凝土强度的特点,从内部微观结构到宏观性能的角度对橡胶集料混凝土材料性能的影响因素进行研究。从微观角度进一步解析橡胶集料混凝土,采用扫描式电子显微镜(sem)、显微硬度分析(mhv)和基本力学试验,从橡胶集料-水泥石界面及其分形特征出发,对橡胶集料混凝土的微观结构及其对材料宏观性能的影响进行深入分析。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

1.第1-2周查阅国内外文献并翻译英文文献,了解橡胶集料混凝土的相关知识,完成开题报告;

2.第3-4周制定实验方案;

3.第5-8周完成橡胶集料-水泥石试验试块及橡胶集料混凝土试验试块制备;

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4. 主要参考文献

[1] batayneh m k, marie i, asi i. promoting the use of crumbrubber concrete in developing countries . waste management, 2008, 28(11):2171-2176.

[2] atahan a o, yücel a #214;. crumb rubber inconcrete: static and dynamic evaluation . construction and building materials,2012, 36: 617-622.

[3] thomas b s, gupta r c. a comprehensive review on theapplications of waste tire rubber in cement concrete . renewable andsustainable energy reviews, 2016, 54: 1323-1333.

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