歡迎光臨 東莞市運通環保科技有限公司 官方網站! 中文簡體 English Российская Portugal Espana

聯系我們Contact

公司名稱:東莞市運通環保科技有限公司

加盟熱線:+86-769-81550838 \ 85533363

咨詢熱線:13326859308 18816817115

郵 箱:deng@dgyuntong.com

網 址:www.shlmmfj.com

地 址:廣東省東莞市長安鎮烏沙李屋第六經濟開發區興發南路西四街一號

廢舊輪胎橡膠改性混凝土的性能研究綜述

2015/11/17 9:14:14

固體污染管理是美國環境保護方面關注的焦點之一。每年美國都會產生超過50億噸的無害固體污染物。在這當中有超過2億7千萬個廢舊輪胎,重量接近360萬噸。除此之外,還有大約3億個輪胎被儲存了起來。很多研究都致力于解決如何重新回收利用這些多種多樣的橡膠和塑料制品,比如用來發電,制作水泥窯和瀝青混凝土。

   研究表明,可利用的含橡膠的混凝土混合料可以用廢舊輪胎來制造。本文綜述了關于廢舊輪胎在波特蘭水泥中的應用的幾個已經發表了研究結果。同時還介紹了利用高菱鎂水泥來加固含橡膠混凝土混合料的好處。本文還詳細介紹了橡膠混凝土的可能用途。

1 引言

    美國每年會淘汰超過2億7千萬個廢舊輪胎(橡膠生產協會,2000),除此之外,全美國還堆積了超過3億多個廢舊輪胎。這些廢舊輪胎是非常危險的,因為它們不僅會給環境帶來潛在危害,而且還會為耗子,老鼠,害蟲和蚊子提供棲息之地。多年來,對廢舊輪胎的處理策劃那個成為環境保護中的嚴重問題之一。由于處理廢品的地方有限,垃圾掩埋法已經變得不能被人們所接受。比如:法國每年會產生1千多萬廢舊輪胎,而且因為法國新出臺了一部法律禁止建造更多垃圾處理場,所以從2002年7月垃圾處理的地方會越來越少。在掩埋之前,廢舊的輪胎需要被撕碎。為了應對處理廢舊輪胎這一挑戰,試圖找到新的解決方法的努力一直在進行當中。以下是一些比較有前途的選擇:

(1)在瀝青混凝土中添加輪胎橡膠;

(2)焚燒輪胎以獲取蒸汽;

(3)重新利用廢舊輪胎膠粉制造一些塑料和橡膠產品。

    另外,還可以把廢舊輪胎當做生產水泥窯的燃料來使用,當成生產炭黑的原料來使用,在海洋環境當中當成人工魚礁來使用。由于其投資成本很高,把輪胎當做燃料來使用,在技術上時行得通的,但在資金投入方面卻沒有多大吸引力。在生產炭黑中利用輪胎可以排除撕碎和絞磨方面的開支,但是從輪胎高溫分解中得到的炭黑要比利用石油做燃料生產的炭黑昂貴,并且質量較低。

    輪胎是由纖維和鋼制或纖維繩索制成的,復雜的又具有彈性的合成橡膠。輪胎是由橫穿胎圈兩側的強度較硬的繩索連接起來的,它的上部是一個位于繩索之下的皮帶。圖表2是生產輪胎的主要原料。

2 廢舊輪胎的分類

2.1 廢輪胎

它們可以被處理成為一個完整的輪胎,可以對輪胎進行切割,把輪胎處理成碎片狀或塊狀,以及處理成廢膠末或粒狀生膠產品。一個典型的小汽車輪胎重量為20磅,而一個卡車的輪胎為100磅。表3顯示出了生產輪胎的各種構成原料所占的百分比。

2.2 切割輪胎

應該使用輪胎切割機進行切割。這些機器可以把輪胎切成兩個部分或者把輪胎胎壁沿螺紋切開。

2.3 輪胎粉碎

把輪胎處理成碎片狀或塊狀需要經過初次和第二次切碎機加工。初次切碎加工后,根據加工者的切碎機的模式和刀口的不同,輪胎碎片一般大的長為300~460mm,寬為100~230mm;小的長為100~150mm。要想得到13~76mm的輪胎碎片需要經過兩次加工,以確保得到大小合適的碎片。

2.4 處理成膠末

在商業中應用的膠末大小通常在0.15~19mm之間,這取決于粉碎機的狀況和預期的用途。廢舊輪胎加工成的膠末通常需要磁選和篩選兩個階段。不同大小的橡膠會被修復。在某些加工過程中或市場上,40 目的橡膠就被稱為粒狀生膠。

2.5 粒狀生膠

粒狀生膠是由大小為0.075~4.75mm的粒子構成的。通常可以采用以下方法把廢舊輪胎處理成粒狀生膠:爆破打磨法;打磨成顆粒狀法;打磨成極微小的顆粒狀法。爆破打磨法是通過把原料放進旋轉的波紋鋼制的桶中打磨。這一工程會產生很多形狀不規則的表面面積較大的顆粒狀物質。它們的大小一般為0.5-5毫米,通常被稱為粒狀生膠。打磨成顆粒狀法是把橡膠放到旋轉的鋼板中間,從而生產粒狀的生膠物質,它們的大小為0.5~9.5mm。

3 可選擇的處理方法

3.1 處置

用垃圾掩埋法處置廢舊輪胎現在變得不太可行,因為可用的處置垃圾的地點變得越來越少。在這2億七千萬的廢舊輪胎中,有大約45%的輪胎被掩埋,堆積起來或被非法丟棄,因為在200年美國的50個州中有48個都實施了有關垃圾掩埋的有關法規,有30個州禁止掩埋完整的輪胎,有5個州對掩埋輪胎并沒有什么限制,30個州對掩埋輪胎會進行收費,7個州不收費(橡膠生產協會,2000)。

3.2回收

根據2000年的數據顯示,在這每年產生的2億7千萬個廢舊輪胎當中,有1500萬的輪胎出口到了國外,1000萬個被重新回收利用做成新產品,1億2千萬個被用來當成燃料來使用,還有3000萬個應用到了土木工程當中。再生膠粉可以用來制造很多橡膠產品,比如墊子,地毯填充物,汽車的擋泥板,塑料產品和在瀝青路上當做細砂石的添加物來使用。粒狀生膠還當做熱拌瀝青混凝土中瀝青結合料的調劑品。還有3000多萬廢舊輪胎用來補胎,為回收來的1/3的輪胎補胎使用(廢舊輪胎管理協會,1998)。

4 研究結果

在瀝青混合料中使用廢舊輪胎這一早期的發現非常鼓舞人心。調查結果顯示,與傳統的瀝青相比,加橡膠的瀝青防滑能力更好,可以減少疲勞裂紋,還可以延長人行道的壽命。

4.1 新拌混凝土屬性

4.1.1 坍落度

Raghvan et al.在1998年指出含有橡膠碎片的灰泥可利用性很大,(指的就是它可以和灰泥或混凝土混合,被運走合一起處置)要比不使用橡膠的灰泥質量好。Khatib和Bayomy(1999)調查研究了橡膠的可利用性,并且根據他們的報告,在總量中加入橡膠成分可以使得橡膠混凝土的彎垂度下降。他們還進一步注意到如果混凝土的成分達到40%,它的坍落度度基本上為零,用手去動混凝土根本不起作用。他們還觀察到如果這種混合物是用上好的粒狀生膠制成,它的可利用性要比用粗糙的橡膠片或混合橡膠片和粒狀生膠的混合物效果要好。

4.1.2 含氣量

Fedroff等(1996)指出橡膠混凝土混合物的含氣量要比傳統的混凝土高,有的傳統混凝土甚至不含有空氣。Khatib和Bayomy也做了類似的調查研究。這或許是由于橡膠為非極性制品,或者因為它們的表面粗糙,易于儲藏空氣。還有如果橡膠被添加到混凝土混合物當中,它可能會吸引空氣,因為它不侵水,空氣易于附著到橡膠顆粒上。因此,橡膠含量的增加可以增加橡膠混凝土的空氣含量,從而減輕混合物的重量。

4.1.3 密度

由于橡膠顆粒的密度較低,含橡膠的混合物的單位重量就會隨著橡膠含量的增多而降低。并且,橡膠含量的增多也會增加空氣的含量,從而降低混合物的單位重量。但是當橡膠在混凝土混合物中的含量低于10-20%時,它的單位重量的降低是可以忽略的。

4.2 硬化性能

4.2.1 耐壓強度和抗拉強度較好

好幾篇論文的作者都提到了橡膠混凝土的耐壓力。不同的調查研究顯示橡膠顆粒的大小、含量和表面結構都會影響橡膠混合物的耐壓強度。Eldin 和Senouci(1993)指出與普通的硅酸鹽水泥混凝土相比,含有橡膠碎片和粒狀生膠的混凝土混合物可以把較小的耐壓力聚集起來,把劈裂強度集中起來。當這些粗砂石全部被粗糙的粒狀生膠代替后,耐壓強度會下降85%,張拉力強度會下降50%。但是,當細砂石完全用精品的粒狀生膠代替后,耐壓強度會下降65%,張裂拉力強度會下降50%。所有這些混合物的韌性都被破壞,并且在壓縮和拉伸的負荷下都能汲取大量的能量。Khatib 和 Bayomy(1999)還有 Topcu(1995)也指出在混凝土中添加粗糙的橡膠片與在混凝土中添加良好的粒狀生膠相比,會降低其抗壓強度。但是,Ali 等人(1993)和Fattuhi 、Clark(1996)的報告卻與此相反。

研究表明橡膠顆粒表面粗糙或經過預處理后,就會展示周圍組織下更好的延展性,從而獲得更高的抗壓強度。預處理方式包括:水沖洗橡膠顆粒、酸蝕處理、氮等離子處理以及用各種偶聯劑處理(Naik 和Singh)。酸蝕處理中,可將橡膠顆粒浸入氫氧化鈉堿性溶液(NaOH)5分鐘后用水漂洗。這種處理方式通過微量提升橡膠顆粒的表面紋理來提高含有橡膠顆粒的混凝土強度。Ldin和Senouci(1993)將橡膠顆粒浸入堿性溶液并用水沖洗去除雜質,而Rostami等人(1993)使用水、四氯化碳溶劑以及橡膠乳劑進行處理,結果顯示含有水洗橡膠顆粒的混凝土比普通混凝土的抗壓強度高16%,而經四氯化氮處理后的混凝土則會高57%。

Segre 和Joekes(2000)一直在從事有關將輪胎橡膠顆粒加入混凝土的應用研究。研究中膠粉(粒子的最大尺寸35目,500μm)表面得到改善已增加其對水泥漿體的粘附性。低成本程序和試劑應用于表面處理,以盡量減少修改材料的費用。

在以提高橡膠表面親水性的表面處理測試中,NaOH處理方案最有效。橡膠顆粒表面使用NaOH飽和水溶液處理20分鐘后即添加到混凝土中。然后進行電子顯微鏡掃描(SEM)并使用含有10%的粉末橡膠或用10%氫氧化鈉處理后的橡膠的測試標本(寬/厘米,水對膠凝材料的比率為0.36)測量吸水率,密度,抗彎強度,抗壓強度,耐磨性,彈性模量和斷裂能。測試結果顯示氫氧化鈉處理可增強輪胎橡膠顆粒對混凝土漿體的粘附性,通過使用輪胎橡膠顆粒添加而非替代骨料使力學性能如抗彎強度和斷裂能得到提升。人們發現抗壓強度的減小(33%)比文獻中敘述的低。

Lee等人(1998) 研發乳膠混凝土將回收利用的輪胎橡膠添加到混凝土中。從舊輪胎中提取的橡膠粉替代細骨料或丁苯橡膠(SBR法)使用于滑石粉(輪胎增值膠乳混凝土)中并維持同樣的水與膠凝材料的比例。滑石粉比普通硅酸鹽水泥,橡膠改性混凝土和橡膠增值混凝土具有更高的彎曲和沖擊強度。用電子顯微鏡拍攝的照片顯示乳膠可以很好的增加橡膠粉和硅酸鹽水泥之間的粘合度。滑石粉相對于其它類型的混凝土強度大,可能成為可行的施工材料。

比爾和李(1996年)報道,水泥的類型決定橡膠混凝土的抗壓強度。他們使用兩種類型的水泥-氯氧鎂水泥和普通硅酸鹽水泥-來制作橡膠混凝土。細骨料占總重量的比例從0%到90%不等。有人指出,若用未經處理的橡膠替代骨料(90%的細骨料和25%的總量),橡膠硅酸鹽水泥混凝土(PCRC)和氯氧鎂水泥橡膠混凝土(MOCRC)的抗壓強度會降低90%。氯氧鎂水泥不論是否添加橡膠,其抗壓強度都是波特蘭水泥約2.5倍。就劈拉強度而言,含有25%橡膠的波特蘭水泥混凝土標本保留20%的劈拉強度,而氯氧鎂水泥混凝土標本保留34%的劈拉強度。他們進一步指出,使用氯氧鎂水泥可提高橡膠混凝土強度和粘合性,如果能將橡膠含量降至骨料總量的17%,用氯氧鎂水泥制成的橡膠混凝土就可能被用于結構的應用。

4.2.2 收縮

有關含有橡膠顆粒的混凝土塑性收縮的文獻數量有限。Raghvan等人(1998)的初步研究結果顯示,把橡膠碎片(兩種不同形狀的橡膠顆粒可用作水泥砂漿成分:①直徑約2mm的顆粒和②兩個型號的碎片,分別是5.5mm×1.2mm、10.8mm×1.8mm)添加進水泥砂漿中與控制型水泥砂漿相比有助于降低塑性收縮裂縫。他們還報告說,控制型裂縫標本平均寬度約0.9mm,而含有5%橡膠碎片的標本平均裂縫寬度為0.4~0.6mm。另據報告,多添加5%的橡膠碎片即可延緩裂縫產生。

在凍融條件下,橡膠混凝土要明顯好于純混凝土,在延展性上,橡膠粉混凝土的性能與氣混凝土相類似。

5 橡膠混凝土的使用

Fattuhi和Clark(1996)認為,橡膠混凝土可用于以下幾個方面:

(1)有減振需要時,如旋轉機械的基礎墊和鐵路站;

(2)用于填充溝槽管和床上用品,樁頭上,和鋪路磚;

(3)用于需要抗撞擊或爆炸等地方。例如用于鐵路的緩沖區,公路隔離帶和掩體。

由于橡膠物質單位重量輕(密度范圍從900kg/m3至1600kg/m3),其也適合于建筑工程,例如:釘混凝土、建筑物的虛假墻面、石支持和內部建設。

Topcu和Avcular(1997年)建議橡膠物質在高速公路建設方面有以下用途: 減震器,用做合理的(減速)障礙;消聲系統(聲音控制有效);用于吸收建筑物中的地震沖擊波。然而,在研究之前,研究者必須作出明確的建議。

6 在煤灰砂漿中利用輪胎橡膠粉

Al-Akhras 和Smadi (2002)研究了輪胎橡膠灰分灰漿(TRA)的性能。輪胎橡膠碎片在850℃的溫度下燃燒72h,輪胎橡膠灰的殘余被收集起來。輪胎橡膠灰部分被利用來取代五個百分比的砂,從0%至10%,增加了沙子重量的2.5%。基于其研究結果,他們得出的結論是:

①隨著輪胎橡膠灰的面積增加,新鮮灰的加工就會變少。這種現象是由于在砂漿混合物中粘性物質的增加形成的,特別是由于增加的TRA大表面面積。

②初次和終凝時間會隨著TRA面積的增加而增加。初凝時間從粘貼組合控制需145min增加到10%的TRA粘性混合物需要220min。終凝時間從控制粘貼組合的270min的增加至10 %的TRA粘貼組合需390min;

③與那些對照標本相比,TRA的樣本表明較高的抗壓強度在不同固化期長達90天。

此外,TRA灰泥標本的拉伸強度和彎曲強度均高于對照標本。

7 在流動充填材料中利用廢舊輪胎橡膠

Pierce和Blackwell(2003)在他們最近發表的文章中強調了在流動充填材料中橡膠粉的使用。在他們的調查中,他們用橡膠粉取代砂來生產流動充填材料。實驗結果表明,橡膠粉能夠成功的用于生產一個輕重量的 (1.2~1.6g/cm3 )流動填充物。其可挖掘的28天抗壓強度為從0.02到0.09MPa。基于他們的調查,他們已經得出結論,以橡膠粉為基礎的流動充填材料可用于大量地應用于建設,如橋臺填充,壕溝填滿和地基填充。

8 結論和建議

①用橡膠聚合物制造的混凝土的強度的降低可以限制其在一些結構中的應用。但經過用橡膠處理過的混凝土也會具有一些可取的特點,例如低密度,高沖擊韌性,較高的延展性、粘性及良好的隔音效果。這些屬性有利于各種建筑應用籌措(車道和巷道的應用,流動填充物作為建筑底基層材料)。如果橡膠輪胎可以用于應用那些需要用橡膠處理過的混凝土的特點的一些實際應用中,那么可以大幅度減少對于廢舊輪胎的丟棄。

②還可以使用氯氧鎂水泥制造出高強度橡膠混凝土,它使橡膠具有了更好的粘合特性并且提高了橡膠混凝土的性能。此外,橡膠顆粒之間的粘附和其他成分的材料,可以通過對橡膠聚合物與MgO進行預處理來提高。

③更多的研究應該著眼于優化粒子粒徑,橡膠配比,水泥的類型,化學外加劑與礦物摻和物的利用以及對與混凝土特點相關的橡膠顆粒預處理方法。

④從燃燒過的輪胎上獲取的橡膠灰可用于砂漿和混凝土。然而,這一點還需要開展重大的研究。

⑤廢舊輪胎橡膠可以成功地用于流動充填材料(Pierce and Blackwell, 2003)。

在冰凍消融情況下,粒狀生膠混凝土比純混凝土效果要好;而且在縮放比例方面,粒狀生膠混凝土與加氣混凝土極其接近。


Copyright © 1999-2015 東莞市運通環保科技有限公司 E-mail:deng@dgyuntong.com +86-769-81550838 \ 85533363

Power by 粵ICP備11045923號 地址:廣東省東莞市長安鎮烏沙李屋第六經濟開發區興發南路西四街一號 維護設計:東莞網站建設

幸福宝app下载站长统计_幸福宝app下载官方_幸福宝app下载网址进入