預處理橡膠集料混凝土性能研究現狀

劉躍 李康 羅晴 王曦 白世華

摘要：把廢舊輪胎破碎得到的橡膠粉加入到混凝土中應用于建筑物及道路建設中，不僅重復利用橡膠，保護了環境，還可以充分利用橡膠混凝土在抗凍性，疲勞性等在工程性能上表現出的較好的特點，產生較大的經濟效益和工程應用價值。本文綜合國內外研究現狀，闡述預處理橡膠混凝土的基本力學性能、抗凍性、彎拉疲勞特性的研究現狀。

Abstract： The rubber powder obtained by crushing used tires is added to concrete for building and road construction. It not only reuses rubber， but also protects the environment. It can also make full use of the good frost resistance and fatigue resistance of rubber concrete to generate large economic benefits and engineering application value. In this paper， the research status quo at home and abroad is summarized， and the research status of basic mechanical properties， frost resistance and bending fatigue characteristics of pretreated rubber concrete is expounded.

關鍵詞：橡膠集料;混凝土;抗凍;疲勞

Key words： rubber aggregate;concrete;frost resistance;fatigue

中圖分類號：TV543? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0149-02

0? 引言

自從橡膠混凝土材料出現后，國內外眾多學者基于混凝土的各項性能對其進行研究，結果表明橡膠混凝土整合了橡膠和普通混凝土特點，質量輕、硬度高、延伸率大、彈性模量低、隔聲性能優越、疲勞性好等特點[1]。這些優點在于工程應用方面具有長遠的意義。

針對目前預處理橡膠集料混凝土研究現狀，闡述不同橡膠粒徑、不同橡膠摻量、不同的橡膠預處理方式對橡膠集料混凝土靜力學、耐久性、疲勞性能的影響[2]，為實際工程提供參考。

1? 力學性能

橡膠的粒徑大小、種類、改性方式的不同均會造混個凝土性能的各項差異。袁勇[3]等研究摻入不同橡膠粒徑對混凝土坍落度的影響，結果表明粒徑為8目的混凝土的坍落度隨橡膠參量的增大而增大。而40目的混凝土卻剛好相反。坍落度主要與橡膠種類有關，摻入橡膠的量也有一定影響。通過對其基本力學強度試驗，發現橡膠混凝土較于普通混凝土降低較為顯著，且隨著橡膠的摻量的增大而增大。

張海波[4]等通過橡膠顆粒按照5%～100%等體積取代細骨料試驗，研究了不同橡膠摻量下混凝土抗壓強度變化情況。結果表明：橡膠集料混凝土的抗壓強度下降速率隨著橡膠摻量的增加有降低的趨勢，下降的速率是先變大，當橡膠摻量超過50%后，下降趨勢減緩。

陳愛玖[5]等通過NaOH改性橡膠顆粒，研究改性后混凝土的工作性，力學性性能，試驗表明混凝土的力學性能隨著橡膠摻量的增大而減小，其中5%NaOH溶液改性的橡膠混凝土的效果最為理想。橡膠具有彈性大、質量輕、不溶于水等特性，大量研究表明：橡膠加入混凝土中都會降低混凝土的強度。且橡膠的摻量的增加會減小混凝土的強度。

2? 抗凍性能

在工程中通常通過拌合混凝土時加入引氣劑來提高混凝土的抗凍性。研究發現，橡膠顆粒拌入漿體時夾帶著氣泡，引入氣體，顯著的改善了混凝土的抗凍性能[6]，但抗凍性并不隨著橡膠摻量的增多而線性變強。王培竹[7]等通過將不同顆粒大小的橡膠按照 5%、10%、15%等體積取細骨料，研究表明，凍融循環后的橡膠集料混凝土強度在橡膠摻量為10%、粒徑為 60～80目時提高最為明顯。

劉松岸[8]等通過對橡膠顆粒進行預處理，綜合幾種預處理方式，經合成樹脂處理過的橡膠混凝耐久性提高的效果最顯著。環氧樹脂、不飽和樹脂預處理提高了混凝土的力學性能，但卻降低了混凝土抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕性。較之在耐久性方面的提升，強度的減少卻更為顯著。

袁群[9]等試驗研究了在普通混凝土加入橡膠集料，并對橡膠顆粒進行NaOH、KH570、NaOH+KH570復合溶液預處理，分析經不同處理后橡膠集料混凝土抗壓強度和抗凍性能。結果表明：橡膠顆粒粒徑越小的混凝土，其獲得的引氣的效果越明顯，抗凍性能更好;預處理橡膠集料混凝土的抗凍性能優于未處理的橡膠混凝土，橡膠混凝土抗凍性能經NaOH+KH570復合改性劑處理后效果更好。強度減少明顯且耐久性卻得到了較大的提升。

3? 疲勞性能

F.Hernandez[10]基于經典的威布爾理論，通過對不同橡膠摻量的橡膠混凝土小梁進行彎曲疲勞實驗，分析混凝土在疲勞荷載作用下的疲勞變形特征。并且理論分析得到一個可以應用于公路疲勞壽命設計的尺寸模型。將此模型與已有研究數據進行了對比分析，具有良好的工程實用性。

Feipeng Xiao[11]等在橡膠集料混凝土中加入瀝青，通過對橡膠瀝青混凝土的疲勞性能進行試驗，得到了橡膠瀝青混凝土不但具有良好的韌性，還能有效的吸收和耗散能量，具有良好的疲勞壽命。瀝青橡膠混凝土在高級公路的建設中具有較大的工程價值。

Jianhe Xie等[12]研究了橡膠摻入對鋼筋混凝土板疲勞破壞行為的影響，包括疲勞損傷演變、破壞模式和疲勞壽命。結果表明，當混凝土板中橡膠含量在10%時，在疲勞應力的作用下，橡膠顆粒吸收能量效果最好，疲勞應力水平得到了改善，有效的利用了橡膠顆粒的作用。

馮文賢，劉鋒，鄭萬虎等[13]通過不同的橡膠參量及橡膠顆粒大小的差異，對橡膠混凝土小梁進行疲勞性能試驗，得到等幅荷載作用下每種工況的疲勞壽命及變化規律，根據疲勞應變規律擬合出相對應的橡膠混凝土的疲勞公式，并通過試驗工程中對試件表面裂縫的觀察，分析疲勞損傷機理。解釋了試驗疲勞作用下裂縫的分布現象。

4? 結語

將橡膠顆粒摻入到混凝土中，不僅可以利用循環利用廢舊橡膠，還能夠改善水泥基體與集料之間的界面過渡層性能而改善混凝土的性能。預處理橡膠集料混凝土性能改善有兩方面如下：

①抗凍等級高于未預處理橡膠混凝土，抗凍性性能隨著橡膠顆粒粒徑的減小而增大。

②韌性和變形能力都有很大的提高，并且改善了彎曲疲勞性能，使用壽命得到了有效延長。

目前預處理橡膠集料混凝土的研究層出不窮，在各個方面都有進展，但目前的研究還不夠全面，有待我們繼續深入研究。

參考文獻：

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[10]F.Hernandez-Olivares， G. Barluenga， B. Parga-LandaFatigue behavior of recycled tire rubber-filled concrete and its implications in the design of rigid pavements.Constr Build Mater， 21（10）（2007）：1918-192.

[11]Feipeng Xiao，P.E. Wenbin Zhao，Serji N. Amirkhanian. Fatigue behavior of rubberized asphalt concrete mixtures containing warm asphalt additives[J]. Construction and Building Materials，2009，23（10）.

[12]Jianhe Xie;Yuwen Zheng;Yongchang Guo;Rongxuan Ou;Zhihong Xie;Liang Huang. Effects of crumb rubber aggregate on the static and fatigue performance of reinforced concrete slabs. Composite Structures， 2019.

[13]馮文賢，劉鋒，鄭萬虎，李麗娟.橡膠混凝土疲勞性能的試驗研究[J].建筑材料學報，2012，15（04）：469-473.