橡膠再生混凝土強(qiáng)度和熱工性能研究

趙嘯　李昕　萬眾睿　喬鋒

【摘 要】采用NaOH溶液處理橡膠粒表面，澆筑8組混凝土試塊，通過試驗(yàn)研究了橡膠粒取代率對(duì)橡膠再生混凝土強(qiáng)度和熱工性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：當(dāng)橡膠粒取代率增加時(shí)，橡膠再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度均逐漸降低，導(dǎo)熱系數(shù)不斷減小，較大程度地提高了其保溫隔熱性能。

【關(guān)鍵詞】橡膠再生混凝土；立方體抗壓強(qiáng)度；劈裂抗拉強(qiáng)度；導(dǎo)熱系數(shù)

0 引言

橡膠再生混凝土是將廢舊橡膠破碎后摻入再生混凝土中制備而成的綠色環(huán)保的復(fù)合材料，既能緩解廢棄混凝土和廢舊橡膠帶來的環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)兩者的再生利用，又能改善混凝土的延性、抗沖擊和保溫隔熱等性能，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。目前關(guān)于橡膠混凝土的強(qiáng)度和熱工性能已有較多的研究。結(jié)果顯示，橡膠混凝土的強(qiáng)度低于普通混凝土，但橡膠的摻入提高了橡膠混凝土的熱工性能[2-3]。然而，關(guān)于橡膠再生混凝土強(qiáng)度和熱工性能的研究極少。鑒于此，本文澆筑了8組橡膠再生混凝土試塊，重點(diǎn)研究橡膠粒取代率對(duì)試塊立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和熱工性能的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：“三水”牌P.O42.5水泥；砂：河砂，細(xì)度模數(shù)為2.46，II區(qū)級(jí)配，表觀密度為2570kg/m3，含水率為5%；天然碎石：5～20mm連續(xù)級(jí)配的石子，含水率為0.1%；再生碎石：將廢棄的C25混凝土試驗(yàn)梁破碎、分級(jí)后形成的石子，5～20mm連續(xù)級(jí)配，吸水率為4%；橡膠粒：0.55～2.36mm，表觀密度為1125kg/m3；改性劑：NaOH。

為降低橡膠再生混凝土強(qiáng)度的下降幅度，采用NaOH溶液對(duì)橡膠粒表面進(jìn)行改性。具體步驟如下：將橡膠粒浸泡在3%NaOH溶液中，24h后將其取出，用水清洗，自然晾干[4]。

1.2 混凝土配合比

采用40%的再生碎石等質(zhì)量取代天然碎石，由于再生碎石吸水率大，添加4%再生碎石質(zhì)量的水補(bǔ)償拌合水；采用橡膠粒等體積取代砂，取代率為10%、20%、30%。橡膠再生混凝土配合比見表1，試塊編號(hào)用RRC-A表示，其中RRC代表橡膠再生混凝土，A代表橡膠粒取代率（%）。

表1 混凝土配合比

1.3 試驗(yàn)方法

混凝土采用機(jī)械拌合。按照配合比，稱量各材料用量，依次向攪拌機(jī)中放入天然碎石、再生碎石、砂、水泥和橡膠粒，干拌60s，加水，拌合120s，倒出拌合物。澆筑4組150mm×150mm×150mm試塊，每組6個(gè)，其中3個(gè)用于測(cè)定28d立方體抗壓強(qiáng)度、3個(gè)用于測(cè)定28d劈裂抗拉強(qiáng)度；澆筑4組300mm×300mm×30mm試塊，每組2個(gè)，用于測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)。將試塊在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型，24h后拆模，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28d，再利用萬能試驗(yàn)機(jī)參照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GB/T 50081-2002）測(cè)定試塊的立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度，利用JTRG-III型建筑熱流計(jì)式導(dǎo)熱儀參照《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》（GB/T 10295-2008）測(cè)定試塊的導(dǎo)熱系數(shù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 橡膠粒對(duì)橡膠再生混凝土強(qiáng)度的影響

橡膠粒取代率對(duì)橡膠再生混凝土試塊立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度的影響如圖1所示。

從圖1可知，未摻橡膠粒的再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度分別為21.1MPa和1.65MPa。隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)橡膠粒取代率為10%、20%和30%時(shí)，其立方體抗壓強(qiáng)度分別下降4.27%、17.54%和26.54%，劈裂抗拉強(qiáng)度分別下降3.64%、7.27%和20.42%。這是因?yàn)橄鹉z粒與周圍混凝土之間沒有良好的粘結(jié)能力，形成了混凝土中的薄弱部位，從而導(dǎo)致其強(qiáng)度下降。

2.2 橡膠粒對(duì)橡膠再生混凝土熱工性能的影響

文中采用導(dǎo)熱系數(shù)這一指標(biāo)評(píng)價(jià)橡膠再生混凝土的熱工性能。導(dǎo)熱系數(shù)越小，橡膠再生混凝土的熱傳導(dǎo)能力越差，保溫隔熱性能越好。橡膠粒取代率對(duì)橡膠再生混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響如圖2所示。

從圖2可以看出，未摻橡膠粒的再生混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5841W/（m.K），隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)隨之減小。當(dāng)橡膠粒取代率為10%、20%和30%時(shí)，其值分別下降10.78%、21.18%和32.75%，說明橡膠粒較大幅度地降低了混凝土的熱傳導(dǎo)能力，提高了混凝土的保溫隔熱性能。這可能是由于：1）橡膠粒是熱的不良導(dǎo)體，使得混凝土的導(dǎo)熱速度減慢，導(dǎo)熱系數(shù)減小；2）橡膠粒是憎水性材料，使其與砂漿結(jié)合不夠密實(shí)，增加了混凝土中的含氣量，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很小，因此降低了混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)研究了橡膠粒對(duì)橡膠再生混凝土強(qiáng)度和熱工性能的影響規(guī)律，所得結(jié)論如下：

1）隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸降低，且立方體抗壓強(qiáng)度的下降幅度更大。

2）隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)隨之減小，保溫隔熱性能不斷提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔣連接，杜彬，佟彤.廢橡膠粉在混凝土中的資源化利用[J].混凝土，2014（6）：108-111.

[2]熊杰，鄭磊，袁勇.廢橡膠混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].混凝土，2004（12）：40-42.

[3]徐靜，洪錦祥，萬赟，等.橡膠粉對(duì)混凝土熱工性能的影響[J].混凝土，2009（9）：92-94.

[4]蔣連接，朱方之，周棟，等.改性橡膠再生混凝土基本性能試驗(yàn)研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2015（7）：2007-2012.

[責(zé)任編輯：田吉捷]