膠粉輕骨料混凝土研究進(jìn)展

周付昊 宋小園 張志強(qiáng) 劉慶波

（臨沂大學(xué) 276000）

1 引言

廢舊輪胎橡膠材料屬于聚合物材料，是天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等的混合物[1]，利用埋填、燃燒及化學(xué)分解的方法處理廢橡膠將會(huì)帶來很大環(huán)境污染問題。將廢舊橡膠輪胎制成橡膠粉摻入輕型混凝土中，一方面可以消耗大量的廢橡膠粉，緩解廢舊輪胎對(duì)環(huán)境造成的污染，促進(jìn)資源的重復(fù)利用。另一方面膠粉屬于彈性材料本身具有韌性、抗疲勞、隔音、減震和抗?jié)B性等特點(diǎn)，將其摻入輕型混凝土中可以改善輕型混凝土的諸多性能。我國許多研究學(xué)者已經(jīng)把膠粉運(yùn)用到土木建筑行業(yè)中，并對(duì)其展開了一系列的研究。本文對(duì)膠粉摻入輕骨料混凝土的研究進(jìn)行綜述，以期為膠粉混凝土材料的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

2 膠粉輕骨料混凝土的工作性能

膠粉的粒徑大小、膠粉摻量以及攪拌的方式都會(huì)對(duì)輕骨料混凝土的力學(xué)性能和耐久性能都有顯著的影響。Al-Fadhi[2]認(rèn)為當(dāng)膠粉含量為25%時(shí)，此時(shí)的膠粉混凝土韌性指數(shù)達(dá)到混凝土的最大值，膠粉的摻入抑制了混凝土中微裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，并對(duì)混凝土的韌性有一定的提高作用。Bignozzi等[3]通過試驗(yàn)證實(shí)了橡膠混凝土的坍落度隨膠粉摻量的增加而減小。在相同摻量情況下，摻入細(xì)膠粉混凝土的工作性比摻粗膠粉混凝土的工作性要好的多。郭燦賢等[4]認(rèn)為膠粉混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的薄弱環(huán)節(jié)存在于橡膠粉、集料與硬化水泥漿體三者之間的界面區(qū)。呂晶等[5]研究發(fā)現(xiàn)隨著橡膠顆粒替代河沙的替代率的提高，混凝土的表觀密度隨之降低。徐靜等[6]通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)膠粉混凝土比普通混凝土的抗開裂性能要好，并且隨膠粉摻量的增加抗裂性能也越好。

3 膠粉輕骨料混凝土的力學(xué)性能

Yu等[7]分別通過采用不同粒徑區(qū)間的橡膠顆粒來取代混凝土的細(xì)集料，發(fā)現(xiàn)混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度都會(huì)隨著橡膠粒徑的減小而降低。Eldin[8]通過對(duì)三種粒徑的橡膠塊進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)橡膠顆粒粒徑越小，抗壓強(qiáng)度降低的越少，普通混凝土相對(duì)于橡膠混凝土而言，它的抗折強(qiáng)度降低的幅度要比抗壓強(qiáng)度降低的幅度要高，并通過對(duì)橡膠混凝土試塊進(jìn)行加載時(shí)發(fā)現(xiàn)它不像普通混凝土那樣突然發(fā)生脆性破壞，而是逐漸破壞。楊敏等[9]認(rèn)為在粒徑相同的條件下，應(yīng)力應(yīng)變曲線隨膠粉摻量的增加而越平緩，峰值應(yīng)變、原點(diǎn)切線彈性模量、割線彈性模量也隨膠粉摻量的增加而降低。摻粗橡膠粒混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的強(qiáng)度變化穩(wěn)定。并對(duì)膠粉混凝土進(jìn)行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)CCl4溶液的改性效果優(yōu)于NaOH溶液的，其兩種溶液的改性效果均優(yōu)于清水的。馬士賓等[10]通過自制的落錘沖擊試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)膠粉能夠改善混凝土的抗沖擊韌性，混凝土的初裂次數(shù)和終裂次數(shù)隨膠粉摻量的增加而增加，隨膠粉粒徑的減小而增加。

4 膠粉輕骨料混凝土的耐久性能

耐久性研究涉及的范圍廣泛，到目前為止仍是我國研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，我國許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)膠粉輕骨料混凝土的耐久性展開了研究也取得了顯著的研究成果，大多數(shù)學(xué)者主要對(duì)膠粉輕骨料混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、耐酸堿腐蝕性等方面展開研究和討論。李光宇等[11]研究發(fā)現(xiàn)膠粉混凝土的表面抗凍能力可顯著提高，膠粉混凝土比基準(zhǔn)混凝土的抗凍性能要好很多。并對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了解釋，認(rèn)為這是膠粉在凍融循環(huán)的作用下被反復(fù)的壓縮和彈性回復(fù)，削弱了膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力的結(jié)果。劉偉等[12]通過對(duì)膠粉混凝土在淡水環(huán)境、硫酸鈉溶液環(huán)境、海水環(huán)境下的凍融情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在3種情況下膠粉混凝土的凍融情況均比基準(zhǔn)混凝土的抗凍性能要好，且當(dāng)膠粉混凝土水灰比為0.4時(shí)，淡水情況的凍融次數(shù)多于5%硫酸鈉溶液情況下的，并都比在海水情況下的凍融次數(shù)多很多。在淡水環(huán)境的同樣的凍融次數(shù)下，橡膠混凝土比普通混凝土的質(zhì)量損失率低很多。Liu等[13]將膠粉混凝土浸泡在硫酸鹽溶液中然后烘干作為一次干濕浸泡循環(huán)，再對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行研究，在浸泡15次干濕循環(huán)后，混凝土的耐蝕系數(shù)有顯著的提高，隨橡膠摻量的增大耐腐蝕系數(shù)也隨之升高。

5 結(jié)論

上述研究成果增進(jìn)了人們對(duì)膠粉混凝土的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，但作為一種新型建筑材料，還有許多急待解決的問題：比如，如何提高有機(jī)高分子材料（橡膠）和無機(jī)材料（水泥、集料等）的粘結(jié)力，如何提高橡膠混凝土的隔熱隔聲性能，推廣其在吸聲材料領(lǐng)域的應(yīng)用，如何提高混凝土的耐久性，控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，最終提高資源的利用率。因此，之后的研究方向應(yīng)朝著骨料與膠凝材料的結(jié)合，膠粉混凝土耐久性的衰減過程，和膠粉混凝土的自愈合能力等方向。