再生ABS塑料颗粒改性混凝土抗冲磨性能研究

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再生ABS塑料颗粒改性混凝土,是将再生丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料颗粒作为细骨料以等体积取代砂的方法制备而成的新型混凝土,一定掺量的再生ABS塑料颗粒的掺入可有效提升混凝土抗压强度和抗弯强度,改善混凝土抗疲劳性能。目前,对于再生ABS塑料颗粒改性混凝土工作性能和基本力学性能的研究尚未有一致性的结论,有关抗冲磨性能的研究尚不充分,研究其抗冲磨性能一方面将提供一种将再生塑料颗粒应用于水利工程的方案,另一方面为解决水工混凝土冲磨破坏问题提供一种新型再生材料的参考。本文主要研究工作如下:(1)设置四组再生ABS塑料颗粒掺量:5%、10%、15%和20%,研究其掺量对混凝土拌和物工作性能以及混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲磨性能的影响。试验结果表明,再生ABS塑料颗粒的掺入对混凝土工作性能影响较小,但是一定程度提升了混凝土抗压强度以及抗拉强度,较大幅度提升混凝土抗冲磨强度。当达到试验推荐掺量10%时,混凝土抗压强度较基准混凝土提升9.5%,抗拉强度提升幅度为17.9%,抗冲磨强度提升幅度达到120.7%;(2)通过三种再生ABS塑料颗粒表面改性方法,即:水洗法、Na OH溶液处理法和Na OH+KH570溶液复合处理法对再生ABS塑料颗粒进行表面改性,研究表面改性方法在不同掺量条件下对混凝土拌和物工作性能以及混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲磨性能的影响。试验结果表明,Na OH溶液处理法在提升混凝土性能上的表现优于其他两种表面改性方法,在推荐掺量10%的条件下,抗压强度较基准混凝土提升11.2%,抗拉强度提升幅度达到49.9%,抗冲磨强度提升幅度达到187.2%;(3)选用1.0%体积掺量的端钩型钢纤维,设置四组再生ABS塑料颗粒掺量:5%、10%、15%和20%,研究再生ABS塑料颗粒掺量对钢纤维混凝土拌和物工作性能以及钢纤维混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲磨强度的影响。试验结果表明,再生ABS塑料颗粒的掺入较大幅提升了钢纤维混凝土抗冲磨强度,但是仅在一定掺量条件下对钢纤维混凝土抗压强度以及劈裂抗拉强度有小幅度的提升;(4)通过表面观察从宏观角度分析再生ABS塑料颗粒掺量对混凝土抗冲磨性能的影响以及塑料颗粒表面改性方法对塑料颗粒尺寸的影响。之后,通过扫描电子显微镜试验(SEM)观察表面改性方法对再生ABS塑料颗粒表面状况的影响,发现经Na OH溶液处理后再生ABS塑料颗粒表面较经水洗法处理后的颗粒更为粗糙,改善水泥基体与塑料颗粒之间的粘结状况,提升混凝土性能;(5)通过试验数据计算塑料颗粒掺量、坍落度、抗压强度和劈裂抗拉强度与混凝土以及钢纤维混凝土抗冲磨强度的灰色关联度,发现再生ABS塑料颗粒掺量和抗压强度与混凝土以及钢纤维混凝土抗冲磨强度有着较高的关联度。
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