废弃口罩改性充填材料力学性能与本构关系研究

摘要

针对废弃口罩的处理难题，提出了利用废弃口罩改性矿用充填材料力学性能再利用的解决方案．为研究废弃口罩对于充填材料力学性能的影响，通过胶结充填材料流动度、单轴抗压、劈裂抗拉实验，得到口罩截面大小与体积掺量对充填材料力学性能的影响规律；再借助扫描电镜观察微观结构，揭示口罩对充填材料微观影响机理；最后基于等效应变假说，依据单轴压缩应力-应变曲线，建立口罩充填体损伤本构模型．结果表明：两种截面大小的口罩随体积掺量的增加，流动度与抗压强度降低，但口罩的加入增强了充填体的抗拉强度，体积掺量为1.5%、口罩截面大小为0.5 cm×0.5cm时增幅最大．微观结构表明，口罩纤维与充填体结合紧密，但熔喷层与水化产物未接触，在基体中形成空隙，使得抗压强度降低，基体受力后，空隙被压实，口罩在充填体中起到加筋作用与桥接作用，使得充填体的韧性与抗拉强度增强．建立的本构模型与实验值拟合程度高，可为后续研究提供参考．综合考虑口罩对于充填体力学性能的影响，将口罩加入充填体进行处理时，最佳截面大小为0.5 cm×0.5 cm，体积掺量不宜超过1.0%.

关键词

废弃口罩处理 / 充填材料 / 最大流动度 / 力学性能 / 微观结构 / 本构关系