SEBS-g-MA橡胶颗粒及有机纳米黏土增强尼龙66复合材料的摩擦磨损性能

采用M-200环-块接触型磨损实验机,分别考察了尼龙66(PA66)和SEBS-g-MA橡胶颗粒或有机纳米黏土或两者增强尼龙66在干摩擦及水润滑条件下的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对材料的磨损表面和碎片进行了观察与分析。结果表明,干摩擦条件下,PA 66+(SEBS-g-MA+organoclay)纳米复合材料的摩擦系数和磨损质量最低;当摩擦表面的温度在玻璃化转变温度T_g附近时,试样整体由于软化或者熔融而发生粘着磨损。

PE纤维与细橡胶颗粒对泡沫混凝土弯曲韧性的影响

研究了聚乙烯(PE)纤维及其与细橡胶颗粒复掺对泡沫混凝土弯曲破坏模式、峰值强度、能量吸收特性和弯曲韧性的影响,并结合孔结构分析和微观形貌观察探究了其作用机理.结果表明:PE纤维使泡沫混凝土出现多缝开裂模式,显著提升了其峰值强度、能量吸收能力和弯曲韧性;复掺细橡胶颗粒可以进一步提升泡沫混凝土试件的比能量吸收和弯曲韧性;掺入PE纤维可以降低泡沫混凝土的平均孔径;复掺细橡胶颗粒导致泡沫混凝土试件的平均孔径增大,联通孔增多,对其峰值强度有不利影响;PE纤维及细橡胶颗粒提升泡沫混凝土弯曲韧性的主要原因在于其削弱了裂纹尖端的应力集中,同时增强了能量耗散作用.

基于相似性原则的橡胶颗粒-砂混合物热导率理论模型

为准确定量评价人工隔热材料橡胶颗粒-砂混合物的导热性能,突破现有经验关系模型适用性较差的局限性,以Wiener土体热导率模型为框架,基于相似性原则,通过对混合物中各介质的导热性能进行分析,建立用于计算混合物热导率的理论模型,分析模型中计算参数的意义和确定方法,根据文献报道热导率测试数据,对比验证模型的有效性,并探讨模型进一步完善和拓展的研究方向。研究结果表明:橡胶颗粒和孔隙液的导热能力相似,可将两者归属为相似类传热介质应用于Wiener串、并联模型中;模型综合考虑了橡胶掺量、粒径比、饱和度和孔隙率等对橡胶颗粒-砂混合物结构和导热性能的影响,准确描述了混合物热导率和橡胶掺量、粒径比的相关关系,与实测数据的对比结果显示了较高的精确度。探明复杂应力状态和极端气候条件对刚-柔性颗粒混合物导热性能的作用规律,是进一步完善和拓展本文模型的重要研究内容。

橡胶颗粒增强双网络结构堵水冻胶性能研究

目的研究橡胶颗粒增强双网络结构堵水冻胶性能,解决塔河油田为代表的缝洞型油藏在注水开发、注气开发过程中,出水、气窜现象频发的问题。方法选用丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸二元聚合物和疏水缔合聚合物为主剂,乌洛托品、间苯二酚和有机铬为交联剂,橡胶颗粒为增强剂制备了一种复合冻胶,详细考查了橡胶颗粒对冻胶基液黏度、成胶时间、成胶强度、耐稀释、耐温耐盐性能和封堵效果的影响规律。结果橡胶颗粒的加入,对冻胶基液黏度和成胶时间没有明显的改变,但对成胶强度、耐温耐盐性能和封堵效果具有明显提高作用。其中,橡胶颗粒质量分数为5%的增强冻胶的屈服应力达326.4 Pa,150℃下老化30天,脱水率仅为2.71%,对缝宽1 mm的裂缝岩心进行封堵,盐水突破压力梯度达到3.94 MPa/m。这表明,橡胶颗粒增强的双网络结构冻胶具有优异的封堵能力。结论该研究填补了塔河油田耐高温高盐堵水冻胶的技术空白,为塔河油田堵水技术发展提供了新的研究思路。

橡胶颗粒及EICP技术改良黄土动力特性试验

为探究橡胶颗粒及脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术对黄土动力特性的改良效果,以西安地区黄土为研究对象,分析了仅掺橡胶颗粒和橡胶颗粒联合EICP技术两种改良方式下不同橡胶掺量、橡胶粒径及围压对改良土动强度、动剪切模量及阻尼比的影响,并对其加固机理做出阐述。结果表明:相比于素土,适当掺量的橡胶颗粒能有效改善土体孔隙结构,提高土体骨架,但不同粒径橡胶颗粒在土体中的分布形式及作用形式均不相同,因此两种改良方式下,试样动强度随橡胶掺量的增加先增大后减小,随橡胶粒径的增大先减小后增大,随围压的增大而增大;动强度峰值所对应的橡胶掺量为7%。考虑到不同掺量及不同粒径的橡胶颗粒均对EICP技术起抑制作用,导致生成碳酸钙晶体的沉淀量及碳酸钙晶体在土体中的分布形式存在差异,因此动强度增长率随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增大先增大后减小,且当橡胶粒径为(1,2]mm时,试样动强度增长率峰值为29.51%。橡胶颗粒及EICP技术均对黄土动力特性有较大影响,试样动剪切模量随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增加先减小后增大,随围压的增加而增大;动剪切模量比的变化规律可用修正的Hardin-Drnevich双曲线模型较好拟合。阻尼比随橡胶掺量的增加而增大,随橡胶粒径的增大先减小后增大,随围压的增大而减小。采用橡胶颗粒及EICP联合技术对黄土进行改良时,不仅增加了黄土的动力特性,还弥补了因掺入橡胶颗粒而减少的部分抗压强度,试验结果可为黄土地区抗震性能的提高提供科学依据,同时可为废轮胎的无公害处理提供途径。

橡胶颗粒改良流态粉煤灰路基隔振性能研究

为解决铁路列车运行引发的路基与地基振害问题,基于阻尼耗能原理设计一种新型橡胶颗粒改良流态粉煤灰(FAR)路基。通过室内配合比试验,制备满足工程路用性能要求的FAR路基材料;采用瞬态激振方法测试FAR路基材料的阻尼比,分析橡胶颗粒掺量对FAR路基材料阻尼特性的影响规律,揭示FAR路基的阻尼耗能机理;采用COMSOL有限元软件建立轨道-路基-地基三维耦合数值模型,对比研究普通路基与橡胶颗粒掺量为5%、10%和15%的FAR路基动应力和振动加速度的传播规律,分析验证FAR路基的隔振性能。研究结果表明:橡胶颗粒的掺入降低了FAR路基材料的强度和干密度,掺量不超过固体混合料质量的15%时,路基基本物理力学性能可满足铁路工程应用要求。橡胶颗粒的黏弹特性使FAR路基内部动应力发生损耗或衰减,路基阻尼比随橡胶颗粒掺量增加而增大,且橡胶颗粒掺量相同时,橡胶颗粒粒径越小FAR路基的阻尼比越大,推荐采用150目橡胶颗粒。相比普通路基,FAR路基基床底层、路基土体和地基土体的动应力均有减小,衰减幅值为10%~30%,可有效避免路基动弹变形、地基振陷等灾害发生;FAR路基振动主频范围内地面振动加速度级减小2~6 dB,最高达到83 dB,验证了新型FAR路基的良好隔振性能。研究结果可为铁路FAR路基的隔振设计与铁路路基的安全运营提供参考。

橡胶颗粒改良CFG桩混凝土抗冻及损伤性能研究

采用不同粒径与掺量的橡胶颗粒代替水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)中的粉煤灰,开展冻融循环及室内抗压强度试验,对改良后CFG试件的抗冻性能进行了研究。结果表明:掺入适量橡胶颗粒的试件破坏时完整性更好,经过冻融循环后试件的强度衰减速率和质量损失率明显降低,有利于提高试件的抗冻性能;掺入橡胶颗粒粒径越小,试件的抗冻性能越好,对强度衰减的影响越小。基于正交试验结果,确定了影响试件强度和质量损失率的因素顺序,发现最优掺入配比为橡胶代替粉煤灰20%、橡胶粒径20目。推导出了试件冻融-加载损伤模型,用试验数据进行拟合验证,拟合结果与试验数据十分吻合。通过得到的冻融-加载损伤模型及相关参数总损伤变量DΩ进行推算,得到了冻融-加载损伤变量的演化规律特征。

废旧橡胶颗粒改性沥青混合料力学性能研究

为加强永久性路面建设,提高气候温度易变地区沥青路面路用性能,本文对掺60目废旧橡胶颗粒改性沥青混合料进行研究。测定不同橡胶颗粒掺量(12%、14%、16%和18%)对改性沥青基本性能的影响;通过冻融劈裂试验和小梁弯曲疲劳试验测定沥青混合料力学性能。结果表明,随着橡胶颗粒掺量增加,改性沥青质地变硬,黏性逐渐增大,交联作用逐渐增强。当采用AC-16型级配,最佳油石比为6.0%,橡胶颗粒掺量为16%制备试件,混合料冻融劈裂强度比和疲劳寿命最大,具有较好的力学性能。

NaOH预处理橡胶颗粒对橡胶混凝土耐久性的影响

为了研究NaOH预处理的橡胶颗粒对橡胶混凝土耐久性的影响,以不含橡胶颗粒的砂浆和混凝土作为对照组,细骨料替代率为15%的未处理橡胶、细骨料替代率为15%和30%的NaOH预处理橡胶制备砂浆和混凝土试件。试验结果表明,混凝土的电阻率随着橡胶含量的增加而降低,NaOH预处理的橡胶混凝土吸水率最低;橡胶颗粒的掺入提高了混凝土的抗冻融性能;NaOH预处理的橡胶颗粒对混凝土的抗冻融性能影响更显著;橡胶颗粒的掺入降低了砂浆的膨胀率,掺入15%的预处理橡胶颗粒,砂浆的膨胀率最低。砂浆中橡胶颗粒含量越高,干燥收缩率越高。

掺加橡胶颗粒透水混凝土的路用性能

为研究掺加橡胶颗粒透水混凝土的性能,选用粒径分别为2.00、0.60、0.18 mm的等体积橡胶颗粒替代粒径为2.36~4.75 mm的细集料,制备透水混凝土,橡胶颗粒与水泥的质量比分别为0.05、0.10、0.15,研究橡胶颗粒对透水混凝土透水性、力学性能及抗冻性能的影响。试验结果发现:随橡胶颗粒与水泥质量比的增大,透水混凝土试件的连通空隙率、透水速率及抗冻融性提高,抗压强度和抗变形能力减小;随橡胶颗粒粒径的减小,透水混凝土试件的连通空隙率、透水速率减小,抗压强度提高,抗冻性能变化不大。粒径为0.18 mm的橡胶颗粒与水泥的质量比为0.05时,透水混凝土试件的抗压强度和抗变形能力最佳。掺橡胶颗粒透水混凝土的抗冻融性能明显优于普通透水混凝土,粒径为0.18 mm的橡胶颗粒与水泥的质量比为0.10时透水混凝土的抗冻融性能最好。

GFRP橡胶颗粒复合高强混凝土梁受弯性能研究

为进一步提升纤维筋钢筋混凝土梁的耐久性能,提升钢筋混凝土梁的承载能力。基于此,文中开展橡胶颗粒掺量与配筋率对GFRP橡胶颗粒复合高强混凝土梁受弯荷载作用下力学响应的分析。结果表明:与未掺加橡胶颗粒的混凝土梁相比,橡胶颗粒掺量为5%、10%的开裂荷载增幅分别为23%、41.8%;极限荷载增幅分别为8.4%、5.5%。与配筋率为1.69的混凝土梁相比,配筋率为2.63%的开裂荷载增幅分别为4.9%;极限荷载增幅分别为4.6%。

硫酸盐侵蚀下橡胶颗粒-玄武岩纤维混凝土冻融循环性能研究

文章通过以橡胶颗粒和玄武岩纤维掺量为变量,研究橡胶颗粒-玄武岩纤维混凝土在硫酸盐侵蚀和冻融循环耦合作用下的试件外部损伤变化、质量损失率和超声波波速损失率。结果表明,橡胶颗粒和玄武岩纤维都能在一定程度上提高混凝土试件的抗冻性能。橡胶颗粒掺入混凝土能明显提高混凝土抗冻性能,且掺量越大,抗冻性能提高越明显。4kg/m3的玄武岩纤维掺量对冻融过程中的质量损失有较好的控制作用,但掺量过多时,效果提升不明显;玄武岩纤维掺量对质量损失和超声波波速损失的影响在一定程度上小于橡胶颗粒掺量的影响,试件的冻融性质受橡胶颗粒的影响更加明显;橡胶颗粒与玄武岩纤维的混合使用有利于提高混凝土试件的抗冻性能。

橡胶颗粒对SMA沥青混合料性能的影响

为进一步揭示橡胶颗粒对SMA沥青混合料性能改善的影响,文章对橡胶颗粒对SMA沥青混合料的路用性能进行分析。选用25%作为橡胶颗粒与沥青的掺配比例,制备条件是反应温度190℃、反应时间45min,采用高温车辙试验、低温弯曲小梁试验和浸水马歇尔试验,评估沥青混合料的力学特性。结果表明,采用SMA-R的合成级配,最佳油石比为7.1%制备试件时,橡胶颗粒沥青混合料的动稳定度、小梁弯曲破坏应变、残留稳定度最大,具有较好的路用性能。

胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响分析

胶粉颗粒在热沥青中会发生溶胀、溶解导致体积膨胀和质量衰减,为了分析胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响,采用搅拌工艺在不同的条件下制备了橡胶沥青,分析了胶粉体积膨胀率(VR)、质量衰减率(T)以及颗粒变化复合指数(φ)等参数与橡胶沥青粘度的关系。并采用筛析方法分离胶粉得到沥青样品,通过红外光谱(IR)探析了橡胶沥青物化作用行为。结果表明,VR和T可以分别表征胶粉颗粒在沥青中的体积膨胀程度和质量衰减,φ可以有效表征胶粉在橡胶沥青体系的综合颗粒变化。φ与橡胶沥青的粘度变化趋势一致,二者呈良好的指数关系。随着制备温度的升高,φ与橡胶沥青的粘度均先增大后减小,在180℃条件下达到峰值,即胶粉溶胀和溶解作用对粘度的贡献最大,温度继续升高会导致胶粉充分溶解并局部降解导致质量衰减,膨胀率有所降低,橡胶沥青粘度减小。在此过程中,部分橡胶分子发生断链降解,特征官能团吸收峰大幅增强,降解程度与制备温度和时间密切相关。由胶粉颗粒体积膨胀引起位阻效应和溶解改性引起的沥青相粘滞增强是橡胶沥青粘度的主要来源。

井间单套缝洞型油藏橡胶颗粒调剖堵水实验

以塔河油田井间单套缝洞型油藏为模型基础,设计了橡胶颗粒调流剂堵水物理模拟驱替实验,对水驱规律进行了分析,并探讨了不同的封堵位置、橡胶颗粒用量、粒径、密度以及注水速度对驱替效果的影响。研究结果表明:(1)模拟实验设置模型长度为40 cm,宽度为30 cm,厚度为5 cm,裂缝开度为4~20 mm,溶洞直径为2~4 cm,井筒宽度为10 mm,模型缝洞体积为175 mL,在温度为25℃、常压时,以10 mL/min的速度注水驱替至采油井含水率达到98%时的最终采出程度为43.83%;由于重力分异作用,注水驱替后存在大量的阁楼油和绕流油,阁楼油主要集中在横向顶部通道,绕流油主要集中在横向中部通道和横向底部通道的高位,油水界面与横向中部通道的高位缝齐平。(2)模拟实验中同时封堵横向底部通道和横向中部通道,橡胶颗粒采用混合粒径,颗粒密度和模拟地层水密度一致,用量越大,注水速度越大,调流效果越好;橡胶颗粒用量为0.04 PV,粒径小于1 mm和2~4 mm的颗粒各半,注水速度为15 mL/min时,采出程度提高了18.45%;同时注入水以及与水等密度的橡胶颗粒,可有效封堵优势通道,效果较好。(3)在TH25X井进行橡胶颗粒调剖堵水现场实验中,设置前置段塞橡胶颗粒粒径为2~4 mm,后置段塞橡胶颗粒粒径小于1 mm,颗粒密度为1.13 g/cm3,以50 m3/d的速度同时注入水和橡胶颗粒共920 m3,堵水后累计增油1 200 t,含水率下降15%,取得较好封堵效果。

不同粒径组废旧轮胎橡胶颗粒改良膨胀土性能试验研究

为研究废旧轮胎橡胶颗粒粒径与掺量对于膨胀土性能的影响,在击实试验基础上,以0%、5%、10%、15%、20%为掺量,选取4种不同粒径组橡胶颗粒掺入膨胀土进行膨胀率、直剪与无侧限抗压强度试验。试验结果表明:掺入相同掺量、不同粒径橡胶颗粒后的膨胀土,其最大干密度与最优含水率皆随粒径增加而减小;各粒径橡胶颗粒对于膨胀土的膨胀潜势皆有一定的抑制作用,且随粒径、掺量增加,该抑制作用更加明显;掺入粒径较小(<0.25 mm)、粒径较大(>2 mm)橡胶颗粒的膨胀土内摩擦角与黏聚力随掺量波动较为剧烈,橡胶颗粒粒径1~2 mm、掺量10%~15%是提升膨胀土抗剪强度的最佳区间;掺入相同粒径橡胶颗粒的膨胀土,无侧限抗压强度随掺量增加先增加后减小,而相同橡胶颗粒掺量的膨胀土无侧限抗压强度则随粒径增加而增加,且以颗粒粒径2~5 mm、掺量15%为抗压的最佳掺比。

双掺氯乙烯-乙烯-乙烯醚乳液与橡胶颗粒改性水泥砂浆的性能研究

采用双掺氯乙烯-乙烯-乙烯醚乳液(PTB乳液)与橡胶颗粒对水泥砂浆进行改性,通过正交试验研究了不同聚灰比、水灰比及减水剂、橡胶颗粒掺量对水泥砂浆抗折强度、抗压强度、折压比、黏结强度和抗渗性的影响。结果表明:抗折强度与抗压强度随聚灰比、水灰比及减水剂、橡胶颗粒掺量变化而变化的规律较为一致,而折压比随着橡胶颗粒的增加而增加,但随着聚灰比、水灰比及减水剂掺量的增加而先增加后减小;黏结强度随聚灰比及水灰比的增加而降低,随减水剂的增加而增加,而随橡胶颗粒含量的变化无明显变化规律;橡胶颗粒的掺入,使砂浆抗渗性明显降低,而少量的PTB乳液即可明显改善其抗渗性。

基于正交试验的合成纤维及橡胶颗粒对湿喷混凝土力学性能的影响

为探究合成纤维及橡胶颗粒对湿喷混凝土力学性能的影响,在室内开展了纤维增强橡胶湿喷混凝土力学性能的测试研究,系统分析了玻璃纤维掺量、聚丙烯纤维掺量及橡胶颗粒掺量对湿喷混凝土力学性能的影响规律。结果表明:湿喷混凝土的强度指标随着玻璃纤维掺量的增加不断增大,随着聚丙烯纤维掺量的增加表现出先增大后减小的特征;玻璃纤维掺量对抗压、抗折强度的影响程度最大,橡胶颗粒掺量次之,而聚丙烯纤维掺量的影响程度最小;对于抗拉强度而言,玻璃纤维掺量的影响程度依然最大,橡胶颗粒掺量次之,聚丙烯纤维掺量最小;玻璃纤维和橡胶颗粒掺量为抗压强度的显著性影响因素,玻璃纤维和聚丙烯纤维掺量为抗拉和抗折强度的显著性影响因素;强度指标不仅受到单因素的影响,还受到因素间交互作用的显著影响;强度指标多目标优化结果表明,湿喷混凝土同时加入3种材料的最优配比为:玻璃纤维掺量0.25%、聚丙烯纤维掺量0.21%、橡胶颗粒掺量3.80%;纤维能够承担部分载荷,而添加适量橡胶颗粒能够填充试样内部孔隙,两者的共同作用增强了试样的力学性能。

丁腈橡胶颗粒油井水泥石抗冲击力学性能与损伤特征

油井水泥是一种典型的脆性材料,提高水泥环韧性和降低水泥环脆性是目前的研究热点,在保证油气井安全生产的前提下还能延长油气井使用寿命。该研究将球形丁腈橡胶颗粒(Microsphere nitrile Rubber Powder,MRP)与不规则丁腈橡胶颗粒(Nitrile Rubber Powder,NRP)分别加入到油井水泥中,探讨其抗冲击力学性能与损伤特征。采用直径为50 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar-SHPB)设备测试了不同体系水泥石的动态抗冲击性能,讨论了动态抗压强度、能量演化、损伤特征的变化规律。球形丁腈橡胶颗粒加量为6%的油井水泥石试样动态抗压强度可达(64.0±1.6)MPa,试样吸收能为39.93 J,吸能率可达49.91%;不规则丁腈橡胶颗粒加量为6%的油井水泥石试样动态抗压强度为(74.1±1.8)MPa,试样吸收能为46.56 J,吸能率可达58.20%。通过高速摄影和微观形貌发现,不规则丁腈橡胶颗粒与水泥基体间结合更加紧密,通过裂纹偏转机制提高阻裂能力,利于延长试样承载时间,加大载荷能量的消耗。

炭黑颗粒分布模型的建立及其优化的天然橡胶复合材料性能

文中首次引入炭黑颗粒分布细度模数(MX_(炭黑))的概念,建立炭黑颗粒理想模型,得出炭黑颗粒的理想表面积系数(S),并结合实际生产及应用经验,计算出能够同时满足炭黑一级分散与二级分散的理论最佳颗粒分布。同时选取软质炭黑N550和硬质炭黑N234进行颗粒分布调整实验,研究其填充天然橡胶的分散性、物理力学性能及动态力学性能等。实验结果表明,调整成理论最佳颗粒分布的N550和N234相较于其他颗粒分布样品,具有更优的炭黑分散性,胶料的加工、分散、力学及耐磨等性能均得到一定程度上的提升。