橡胶颗粒改性及其在抗冻性混凝土中的应用.pdf

摘要

随着城市化进程的加快，城市面积不断扩大和延伸，部分雨水无法下渗，从

而排向下水管道，造成城市下水管道压力过大，并伴随着路面过量积水，影响交

通，给路人造成不便等各种问题。而且雨水的流失会导致地下水得不到补充，城

市绿化受到破坏，而后又会造成城市干旱、缺水等后果，洪涝灾害已成为各大城

市的通病。而且我国的北方地区还同时存在着道路冻胀等问题，造成道路的破损，

影响车辆通行，降低道路使用寿命，增加维修、维护成本。所以亟需开发一种兼

具透水性及抗冻性于一身的路面材料来解决以上问题。据研究表明，橡胶颗粒添

加到混凝土中能够增强混凝土的抗冻性，而相关数据显示，我国是汽车产量和销

售的第一大国，中国在2019年的汽车产量和销量分别完成了2572.1万辆和

2576.9万辆，稳居世界第一位。在废旧汽车的处理中，尤其废旧轮胎的处理就是

其中绕不开的重要环节，“黑色污染”也一直是亟待解决的问题。据资料显示，

中国在2019年轮胎的产量就已经超过了8亿条。所以将废旧轮胎橡胶颗粒添加

到混凝土中既能解决路面的冻胀问题，还能解决困扰人们已久的“黑色污染”问

题。本文主要研究了一种新型包覆改性的方法以解决橡胶颗粒在混凝土中结合力

较差的问题，最终获得有着优异抗冻性能的橡胶混凝土，以解决中高纬度地区的

内涝、冻胀、“黑色污染”等问题。

本文以种子包衣技术为启发，提出了对橡胶颗粒进行一种包覆改性的方法，

主要采用硅石粉、水玻璃等无机材料作为包覆层材料，辅以固化剂、增稠剂、发

泡剂等添加剂，使包覆层达到一定强度。并通过实验，选择了最佳的固化剂的种

类为磷酸硅；并确定了各成分最佳配比为橡胶颗粒：硅石粉：水玻璃：磷酸硅：

尿素：羟丙基甲基纤维素=1000:500:500:40:2:3；并对改性后的橡胶颗粒进行了一

系列的强度测试，试验结果表明，本文提出的新型改性包覆方法的可行有效；同

时本文模拟工厂中的生产条件，对不同的改性装置进行了探究，最终确定了改性

橡胶颗粒工业化大量生产的最佳装置为滚筒式搅拌机，并确定了其生产工艺流程，

以便于工厂标准化生产。

本文采用水泥为胶凝材料，级配碎石为粗骨料，标准砂为细骨料，改性橡胶

颗粒等体积代替部分细骨料，制备了多种混凝土试件，探究了采用不同橡胶颗粒

掺量、不同粒径、不同改性方法对混凝土试件强度的影响，并通过混凝土试件的

强度和冻融循环试验确定了本文中改性橡胶颗粒选用的最佳粒径大小为1-2mm，

最佳掺量为10%，并制备了多种不同型号的砖模，抗压强度均在40MPa以上，

冻融循环次数超过100次，质量损失率低于5%，抗压强度损失率均低于15%，

均符合中华人民共和国建材行业标准技术指标。

综上所述，本文提出的新型改性方法及其在抗冻性混凝土方面的应用将为废

旧轮胎的处理和未来城市建设提供了新的可能性。

关键词：

抗冻性，橡胶颗粒，包覆改性，混凝土

Abstract

Withtheaccelerationofurbanization,theareaofthecitycontinuestoexpandand

extend.80%-90%oftherainwatercannotinfiltrateanddrainintothesewerpipes,

causingexcessivepressureontheurbansewerpipes,andaccompanyingexcessive

accumulationofwaterontheroad,affectingtraffic,causinginconveniencetopassersby

andotherproblems.Moreover,thelossofrainwaterwillresultinthefailuretoreplenish

thegroundwaterandthedestructionofurbangreening,whichwillthencauseurban

droughtsandwatershortages.Flood