在《材料》雜志上的一篇新論文 評估了含有廢輪胎橡膠和再生輪胎鋼纖維的混凝土的性能。該研究由來自塞浦路斯和英國的科學(xué)家進(jìn)行。
用廢料代替混凝土中的骨料
混凝土制造是二氧化碳排放的主要貢獻(xiàn)者，全球城市發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展正在增加對這種破壞環(huán)境的材料的需求。
為了解決建筑業(yè)和人類社會面臨的問題，利用豐富的廢料來替代混凝土中的骨料和普通波特蘭水泥已成為近年來可行的研究領(lǐng)域。
已經(jīng)研究了幾種工業(yè)廢物流作為混凝土材料替代物對建筑行業(yè)的好處。對粉煤灰、鑄造渣、觀賞石和回收拆遷廢料進(jìn)行了探索，在可持續(xù)性、成本效益、環(huán)境友好、循環(huán)性、減少廢物以及機(jī)械和物理化學(xué)性能改善方面帶來了好處。
橡膠混凝土
一種可廣泛用于替代可持續(xù)混凝土中的骨料的潛在材料是橡膠。研究表明，加入橡膠顆粒有助于提高混凝土的能量吸收能力。
然而，加入大量橡膠顆粒可能會帶來技術(shù)挑戰(zhàn)。橡膠可以顯著降低混凝土的抗壓強(qiáng)度，這導(dǎo)致研究人員告誡不要加入這些大量材料。研究表明，橡膠顆粒可以增強(qiáng)特定的混凝土力學(xué)性能，并且可以在地震和沖擊載荷下提供增強(qiáng)的性能。
利用廢輪胎
使用廢物流為橡膠混凝土提供橡膠符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，減少通常送往垃圾填埋場或在環(huán)境中處置的廢物量。每年產(chǎn)生超過 10 億個報廢輪胎，這是廢橡膠的主要來源。這帶來了重大的環(huán)境挑戰(zhàn)。
輪胎具有復(fù)雜的化學(xué)成分以及鋼纖維，這使得它們難以用傳統(tǒng)方式回收?；瘜W(xué)成分可以轉(zhuǎn)化為生物燃料，最近的研究集中在使用廢橡膠顆粒和鋼纖維作為混凝土骨料替代品和混凝土的增強(qiáng)元件。
當(dāng)與橡膠顆粒結(jié)合使用時，廢鋼纖維可以提高混凝土的抗彎強(qiáng)度等性能，同時增強(qiáng)能量吸收。文獻(xiàn)中已經(jīng)介紹了新型纖維增強(qiáng)混凝土的幾種用途，將它們結(jié)合到鋼筋混凝土應(yīng)用中，例如提供改進(jìn)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的橋梁和梁。
研究表明，從輪胎中回收的鋼纖維是一種有效的混凝土增強(qiáng)材料，具有與人造鋼纖維相當(dāng)甚至更優(yōu)越的機(jī)械性能和性能。多項研究調(diào)查了不同數(shù)量的回收廢輪胎橡膠顆粒和鋼纖維的使用以及它們提高混凝土機(jī)械性能的能力。
研究
到目前為止，只有一項研究調(diào)查了 PVA 纖維增強(qiáng)橡膠水泥復(fù)合材料的性能。增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料替代傳統(tǒng)骨料并提供性能增強(qiáng)的潛力是有希望的。
這項新研究旨在評估混凝土的性能增強(qiáng)，其中包含大量橡膠顆粒和從報廢輪胎廢料中獲得的回收鋼纖維。作者研究了用橡膠顆粒代替 60% 的常規(guī)混凝土骨料的效果。研究中生產(chǎn)的環(huán)保混凝土被稱為鋼纖維增強(qiáng)橡膠混凝土。
在研究中研究了機(jī)械性能和耐久性。進(jìn)行了幾項測試，包括循環(huán)和靜態(tài)負(fù)載、沖擊負(fù)載、彎曲彎曲和耐久性測試。耐久性測試是在環(huán)境條件下進(jìn)行的，特別是凍融循環(huán)和氯化物暴露。對獲得的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)值分析，可以與傳統(tǒng)的強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行比較。
研究結(jié)果
由于大量回收的報廢材料，使用這些廢料可以在可持續(xù)性和循環(huán)性方面帶來好處。此外，所生產(chǎn)的混凝土具有出色的應(yīng)變能力，有望用于承受循環(huán)載荷。盡管抗壓強(qiáng)度低，但該材料可承受長期的循環(huán)載荷，使其成為一種很有前途的結(jié)構(gòu)材料。
通過摻入大量橡膠顆?？梢燥@著提高阻尼比，這對這種新型鋼纖維增強(qiáng)橡膠混凝土的能量吸收能力產(chǎn)生了積極影響。此外，該材料在腐蝕性環(huán)境和凍融循環(huán)下具有足夠的耐用性。
數(shù)值評估表明，與傳統(tǒng)加固策略相比，該材料可以提高由鋼筋混凝土制成的結(jié)構(gòu)元件的性能。雖然這是可持續(xù)混凝土研究的一個很大程度上尚未探索的領(lǐng)域，但該研究為鋼纖維增強(qiáng)橡膠混凝土提供了有希望的前景，這在可持續(xù)性和性能增強(qiáng)方面具有好處。
作者已經(jīng)確定了未來的研究方向，例如用這種新型材料改造現(xiàn)有結(jié)構(gòu)并將其應(yīng)用于隔震基礎(chǔ)系統(tǒng)。未來的研究將使這些材料在結(jié)構(gòu)工程和建筑元件中的工業(yè)規(guī)模應(yīng)用成為可能。
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