橡膠混凝土基本性能研究綜述

摘 要：為解決日益突出的環(huán)境問題，廢棄橡膠的回收再利用已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點問題。隨之而來的橡膠混凝土作為一種新型的土木工程材料已受到國內(nèi)外研究者廣泛關(guān)注。橡膠混凝土不僅具有隔聲隔熱的特點，而且其工作性能和耐久性能也很突出。本文以現(xiàn)有的研究為基礎(chǔ)，對目前國內(nèi)外的研究結(jié)果進行大量綜述。分別從橡膠混凝土的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能三方面進行綜述，為研究者進一步深入研究提供寶貴的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：橡膠混凝土；工作性能；力學(xué)性能；耐久性

Abstract：In order to solve the increasingly prominent environmental problems，recycling of waste rubber has become a hot issue in today's research.As a new type of civil engineering material，rubber concrete has been widely concerned by researchers at home and abroad.Rubber concrete has not only the characteristics of sound insulation，but also its working performance and durability.In this paper，based on existing research，current research results at home and abroad extensive review.The performance，mechanical properties and durability of the rubber concrete are reviewed respectively from three aspects，it provides a valuable theoretical basis for the researchers to further study deeply.

Key words：rubber concrete；working performance；mechanical properties；durability

據(jù)統(tǒng)計，[1]全世界每年大約產(chǎn)生20億條廢舊的輪胎，且每年以10%～12%的速率在增長，所以對廢舊輪胎的處理迫在眉睫。汽車的廢舊輪胎是一種黑色的污染物，如果直接進行土壤填埋會很難進行自然降解，這樣在很大程度上會造成環(huán)境污染。如何變廢為寶成為當(dāng)今科學(xué)的一個熱點問題。到目前為止，人們對廢棄輪胎的利用大約有以下幾種途徑：[2]①將廢棄輪胎直接進行回收再利用，其成本雖低但是利用率不高；②對廢棄輪胎進行熱分解利用，其效率略有提高；③用機器設(shè)備將輪胎攪碎，制備出不同粒徑大小的橡膠顆粒；④利用橡膠顆粒本身的某些特性將橡膠摻入混凝土中用于建筑領(lǐng)域；⑤用于道路的鋪筑，可以增強路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文針對上述問題，初步對橡膠混凝土的工作性能、力學(xué)性能和耐久性進行了綜述。

1 橡膠混凝土工作性能

影響混凝土工作性能的因素有橡膠顆粒的形狀、表面粗糙度和顆粒尺寸。橡膠混凝土和普通混凝土的工作性能二者不同，橡膠混凝土的強度較普通混凝土的強度低，但兩者的工作性能幾乎相同。研究者認(rèn)為混凝土的坍落度隨著橡膠顆粒摻量的增大而減小。橡膠摻量達到混凝土集料總體積40%時，幾乎無塌落度。

2 橡膠混凝土力學(xué)性能

2.1 抗壓抗折強度

國內(nèi)外研究人員主要是通過實驗對橡膠混凝土的力學(xué)性能展開了研究。其中包括橡膠混凝土的抗壓抗折以及劈裂破壞等性能的研究。研究者用橡膠碎片代替混凝土中的細(xì)骨料對抗壓抗折強度做了研究。結(jié)果表明隨著橡膠膠粉的摻入，細(xì)膠粉替代骨料的混凝土強度降幅要比粗膠粉要小。研究者以橡膠顆粒取代混凝土中的粗細(xì)集料，結(jié)果表明橡膠顆粒會使混凝土抗壓強度和劈裂抗拉強度急劇降低。綜上，橡膠混凝土強度隨摻量增大而降低，隨粒徑減小而提高。

2.2 抗沖擊性

橡膠混凝土抗沖擊性能的評價指標(biāo)是以其在抗沖擊試驗中初裂和終裂次數(shù)的自然對數(shù)來評價的。失效概率相同時，橡膠混凝土的抗沖擊次數(shù)與橡膠的替換率有一定的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)，橡膠顆粒等體積替代 50% 的砂時，混凝土的抗沖擊性能提高3.5倍。研究表明，橡膠混凝土破壞呈現(xiàn)延性破壞的特點，而普通混凝土的破壞特點為脆性破壞。宋少明等[3]研究發(fā)現(xiàn)，加入適量的粘結(jié)劑之后，就會提高橡膠混凝土的抗沖擊性能。

2.3 粘接性

粘接性是指橡膠顆粒與水泥基之間的結(jié)合能力。何亮等[4]通過實驗裝置測定了水泥與橡膠的粘接能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過改性處理后的橡膠粘結(jié)強度有顯著增強。周齊權(quán)等[5]通過研究發(fā)現(xiàn)，摻入偶聯(lián)劑改性的橡膠后，橡膠顆粒與水泥基的粘接強度有明顯改善。

3 耐久性

混凝土的耐久性是指混凝土在各種外界因素作用的過程中，強度和外觀保持一定完整性的能力。以下分別從抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性三方面介紹橡膠混凝土耐久性的研究進展。

3.1 抗?jié)B性

水如果滲透到混凝土內(nèi)部，就會引起鋼筋的銹蝕、凍融破壞和堿集料反應(yīng)，同時水也相當(dāng)于運輸介質(zhì)的載體，抗?jié)B性對耐久性有非常重要的影響。陳波等[6]研究了橡膠顆粒對混凝土抗?jié)B性的影響，結(jié)果表明當(dāng)橡膠摻量為10%時，隨橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土抗?jié)B性表現(xiàn)出先增大后減小的特點。馮凌云等[7]研究了高溫對橡膠混凝土氯離子滲透性的影響，當(dāng)溫度非常高時，氯離子的滲透能力相當(dāng)強；橡膠摻量為等體積替代砂的7%時，橡膠混凝土抗氯離子滲透性能最佳。胡鵬等[8]研究了不同橡膠摻量和水灰比對橡膠混凝土的抗?jié)B性的影響，結(jié)果表明當(dāng)橡膠摻量為50 kg /m3 時橡膠混凝土抗?jié)B性最好，且水灰比增大時，橡膠混凝土抗?jié)B性隨之減小。張亞梅等[9]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橡膠摻量小于10 % 時，橡膠混凝土的抗?jié)B性有提升，而隨著摻量增加抗?jié)B性將逐漸降低。

3.2 抗凍性

抗凍性是指混凝土材料抵抗多次“凍融循環(huán)”而不導(dǎo)致疲勞破壞的性質(zhì)。李光宇等[10]研究表明，當(dāng)橡膠摻量小于15%時，抗凍性隨著摻量的增加而增大。王濤等[11]研究認(rèn)為，橡膠顆粒與引氣劑的作用相當(dāng)，若想提高混凝土的抗凍性，可通過增大混凝土含氣量同時改變橡膠顆粒自身的特性來提高混凝土抗凍性。張亞梅等[12]研究發(fā)現(xiàn)影響混凝土的抗凍性因素主要有粒徑和摻量，當(dāng)粒徑為3～4mm的較粗橡膠顆粒時，混凝土抗凍性不能明顯得到改善，而摻入粒徑為140μm的較細(xì)橡膠時，混凝土的抗凍性有顯著改善。

3.3 抗侵蝕性

影響混凝土的抗侵蝕性指標(biāo)主要有水泥的品種、混凝土的密實度及孔隙特征。密實性好且具有封閉孔隙的混凝土在被侵蝕介質(zhì)侵蝕時，混凝土的抗侵蝕性就好。張亞梅等[9]認(rèn)為橡膠顆粒可以改善混凝土的抗侵蝕性，但在特殊環(huán)境中混凝土抗侵蝕性能劣化較快，因此不適應(yīng)于特殊環(huán)境下。王開惠等[13]研究表明當(dāng)橡膠摻量小于12%時混凝土的耐腐蝕性能有顯著提高。歐興進等[14]研究表明橡膠混凝土的抗侵蝕性隨橡膠摻量的增減小而增強。

4 總結(jié)

橡膠混凝土是一種新型的土木工程材料，目前國內(nèi)外學(xué)者也對它進行了廣泛研究。在研究的各個領(lǐng)域取得了一定的成就。與此同時，由于缺乏經(jīng)驗與成熟的理論指導(dǎo)，橡膠混凝土在某些領(lǐng)域仍然存在很多不足，有待研究者做繼續(xù)深入的研究。雖然橡膠的摻入使混凝土的抗壓抗折強度有一定程度的下降，但在實際工程允許的一定范圍內(nèi)，其工作性能和耐久性都有明顯的提升。橡膠顆粒可以增強混凝土的延性，同時具有隔聲隔熱的效果，還能夠改善混凝土的韌性、耐久性等性能。它真正做到了變廢為寶，為廢橡膠的資源化利用開辟了新途徑。但是目前的研究階段仍然停留在初級階段，在橡膠影響混凝土性能的微觀機理方面的研究還不夠透徹，因此有必要對橡膠影響混凝土性能機理方面做系統(tǒng)性研究。所以，要實現(xiàn)橡膠混凝土的廣泛應(yīng)用，采取相應(yīng)措施改善橡膠混凝土的性能具有重要意義。

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作者簡介：胡凡（1993-），男，江蘇宿遷人，碩士，建筑與土木工程專業(yè)，主要研究土木工程材料方向。