专题报道：巧妙构建非金属尾矿废橡胶粉体表界面攻克高速水流环境下抗冲耐磨材料难题
时间: 2024-06-29 23:17:13 | 作者: im电竞直播app下载
产品特点
随着我国西部大开发和西电东送发展战略的快速推进，建设了大量的高水头电站，其泄水建筑物泄流流速均达40～50m/s，含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损和空蚀破坏,是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害，当流速较高且水流中又夹带着悬移质和推移质时,建筑物遭受的冲磨腐蚀就更为严重，亟需采用高性能抗冲磨混凝土和过流面抗冲耐磨防护材料对被冲磨腐蚀泄水建筑物进行修复。目前主要采用的水工大坝抗冲磨材料主要有纤维混凝土、粉煤灰混凝土、铸石板、条石、钢板等，以及聚合物胶结混凝土、呋混凝土、环氧树脂混凝土等有机胶凝材料。由于我国西部河流含有的泥沙具有硬矿物含量高、硬度大、泥沙颗粒多呈棱形的特点，不少水利枢纽泄水建筑物经过十多年运行后，均出现不同程度的破损冲蚀，亟需研发高性能抗冲磨材料对被冲磨腐蚀的泄水建筑物进行修复或重建。
四川金摩尔环保新材料有限责任公司是一家专注于废旧橡胶绿色、高值化利用和再制造的企业，公司负责人杨蝉聪在西南石油大学油气井工程专业研究生毕业后，长期从事石油工程和交通工程功能性建造材料的开发及应用，2004年与四川大学高分子材料工程国家重点实验室教授团队合作，共同承担了国家863计划课题，成功地开发了利用废旧轮胎生产高活性橡胶微粉，研究其在混凝土改性中的应用，先后开发了十多种改善废旧橡胶微粉亲水性的新技术、新工艺及应用于路桥、水利用工程的新材料。通过分子结构设计和杂化改性的技术路线，构建了尾矿粉体与废橡胶微粉相互嵌合、锚定的表界面结构，实现橡胶微粒与水泥基材料的有效耦合，解决了橡胶集料在混凝土中分层上浮、拌合物和易性差、混凝土力学性能不达标等亟待解决的难题，同时也为废旧轮胎和非金属尾矿（废渣）粉体的高值化利用和再制造提供新技术。
近十年来，四川金摩尔环保新材料有限责任公司加强与高校、国家重点实验室和大型水利工程建设和养护专业公司的合作，针对我国西部河流泥沙硬矿物含量高、硬度大、泥沙颗粒多呈棱形，容易导致原先使用的抗冲磨材料因韧性较差、受基层混凝土裂缝和阳光照射影响后易开裂的缺点，借鉴超高强耐磨浇注料的设计思路，利用玄武岩纤维生产过程产生的大量废渣和光伏硅片切割砂浆加工过程产生的含有碳化硅磨料的固体废弃物和冶炼厂产生的二氧化硅微粉，配合废旧橡胶微粉，采用多级剪切固相碾磨过程中产生的力化学作用，诱导废弃玄武岩粉体、废弃碳化硅粉体、冶炼副产物二氧化硅微粉等与废旧橡胶粉体的进一步粉碎、混合、均匀分散和固相力化学活化等作用，巧妙构建了各种无机粉体与废橡胶微粉相互嵌合、锚定的表界面结构和耦合，开放出无机-有机组分均匀分散的生产工艺，确保复合粉体批量生产质量可靠、稳定，赋予其优异的触变性能，成功开发的“第三代力化学改性橡胶集料”运用在混凝土中，具有良好的亲水、保水特性，有效提高了混凝土抗裂性能，通过调整无机、有机组分和混凝土胶凝助剂比例，实现了混凝土弹性模量的调控，保证了与基层混凝土粘结牢固，大幅度提高了混凝土的韧性、耐久性、耐磨性能和抗冲刷性能。
四川金摩尔环保新材料有限责任公司开发的基于废旧轮胎橡胶的橡胶集料在沥青混凝土和高分子防水材料中的运用技术成熟，而在混凝土（特别是特种混凝土）中的研究和运用，经历了三个阶段，其中第三代是基于力化学改性的橡胶集料，又称“改性橡胶增韧剂”，利用该材料配制的水工高性能抗冲磨材料，在水工抗冲磨混凝土中的运用案例较多，取得了显著的工程效益，初步统计2015年-2023年工程案例25个，包括溪洛渡水电站水垫塘底板修补处理、官地水电站消力池左侧区域修复工程、大渡河龙头石水电站泄洪洞缺陷修复工程、铜头水电站左岸泄洪洞修复工程、红鱼洞水库泄洪洞抗冲磨防护、班多水电站消力池缺陷修复项目、西藏巴河公司冲久水库溢洪道缺陷修复工程和大渡河大岗山消力池底板修复工程等。应用结果表明，四川金摩尔环保新材料有限责任公司开发的基于废旧轮胎橡胶和非金属尾矿、晶硅切割浆料碳化硅废渣和硅微粉复合的无机胶凝材料“改性橡胶增韧剂”系列产品，完全满足了泄水建筑物泄流流速高达40～50m/s的过流面对抗冲耐磨材料的性能要求，该材料已被国内许多大的设计院认可和采用，已在许多工程历经近十年的运行考验，效果良好，为解决高速水流冲刷磨损修复材料的技术瓶颈，提供了高性能低成本新型复合材料，促进了我国水工抗冲耐磨材料的发展。
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