废弃橡胶颗粒在石膏砂浆中的应用研究

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废弃橡胶轮胎大量堆积,容易引起火灾、病害等问题,同时占用大量的土地、人力资源。随着我国汽车工业的迅速崛起和绿色化理念逐渐深入人心,处理废弃橡胶轮胎也成为社会关注的热点。将废弃橡胶轮胎加工成橡胶颗粒,应用于建筑材料是各国处理废弃橡胶轮胎的一种常用做法。与此同时,石膏作为一种低耗环保的建筑材料,目前常用于室内抹灰、自流平砂浆,并逐渐得到推广。橡胶颗粒在混凝土、水泥砂浆中的应用研究已经比较成熟,但在石膏砂浆中还处于起步阶段。本课题通过调节橡胶颗粒粒径及掺量、橡胶改性等条件,研究其对石膏砂浆工作性能、力学性能、耐水性能、微观形貌等的影响,得到橡胶颗粒在抹灰石膏和自流平石膏中应用的最佳配合比,以期为实际工程应用做出指导。主要结论如下:(1)利用废弃橡胶颗粒,可以配制出性能满足规范要求的抹灰石膏,并有效提高抹灰石膏的韧性。但橡胶颗粒掺量增加,抹灰石膏工作性能下降,抗折、抗压强度均呈线性趋势降低,耐水性变差。橡胶粒径为40目时,抹灰石膏力学性能表现最佳,而粒径越小,耐水性越好。橡胶颗粒改性可以提高抹灰石膏的强度,无水乙醇和KH550+氢氧化钠表现最好。为降低成本,选择无水乙醇改性。当选用20%的40目橡胶时,抹灰石膏在满足规范的前提下各项性能综合最佳。故抹灰石膏最佳配方为:以磷建筑石膏为基准,设为1,则40目橡胶为0.25。外掺入外加剂,蛋白类缓凝剂0.31%、纤维素醚0.25%、可再分散性乳胶粉1.25%,水胶比为0.50。抹灰石膏各性能均满足规范要求。(2)橡胶颗粒对自流平石膏性能的影响基本与对抹灰石膏的影响一致,但在橡胶掺量低于2%时可以改善自流平石膏的工作性能。橡胶颗粒会提高自流平石膏保温性能和吸声性能,粒径为40目时,保温性能最好,低频段吸声性能最好,而在高频段,粒径为20目最有效。低掺量的橡胶颗粒可以改善自流平石膏的耐水性能,粒径越大,改善作用越好。掺量为6%、20目条件下,自流平石膏的抗折抗压强度最低。在满足规范要求的前提下,掺入6%40目的橡胶颗粒时,废弃橡胶利用最多,保温、吸音等性能提升最高,所以掺入6%40目橡胶颗粒最佳。因此自流平石膏最佳配方为:以高强石膏为1、建筑石膏0.75、水泥0.25、重钙粉0.35、40目无水乙醇改性橡胶颗粒0.15,外掺1%减水剂、0.375%缓凝剂、3.75%乳胶粉、0.25%消泡剂、0.125%纤维素醚,水胶比为0.3,各项性能均满足规范要求。(3)通过SEM观察发现,橡胶表面存在细小裂缝,附有大量的杂质颗粒。水洗改性后,表面杂质减少。氢氧化钠改性后,表面粗糙度明显增加。橡胶颗粒与石膏粘接能力差,在界面过渡区处形成明显的裂缝。经过改性后,橡胶颗粒与石膏砂浆界面交界处的裂缝几乎消失或者减少。MIP分析可知,橡胶颗粒可以增加自流平石膏的孔隙率,同时,最可几孔径变大,说明石膏大孔体积占比增加。
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