橡膠碾壓混凝土力學性能研究

黃飛虎，張明堂，王云鵬 （華北水利水電大學，河南 鄭州 450000）

1 引言

水泥混凝土作為主要的公路工程材料，在安全性、成本等方面優勢明顯，可以預見仍將是未來中國公路建設的最主要形式。設想一下，混凝土中如果可以摻入橡膠，這會帶來十分可觀的效益，不僅能夠緩解相關資源匱乏的問題，而且還能減少環境污染，其發展潛力十分巨大。近年來，國內外學者對一種坍落度為零的混凝土進行了大量的研究，稱其為碾壓混凝土。它是一種超干硬的混凝土，其特點是粗集料用量大，膠凝材料（水泥等）較少。并且它具有施工作業面積大，施工作業速度快的優點。碾壓混凝土其抗凍性能較好，強度較高，適用于公路工程。但美中不足的是，碾壓混凝土由于水和水泥用量較少，其適應變形能力較差。通過對碾壓橡膠混凝土的研究，可以在保證原有優勢的基礎上提高其適應變形能力，能夠更好地應用于公路工程建設中。天津大學韓春翠等人發現：隨橡膠粉摻量的增加，碾壓橡膠混凝土的強度顯著降低，在同等抗壓強度條件下碾壓橡膠混凝土的抗彎強度，以及直接拉伸強度都隨橡膠顆粒的增加而增加，說明橡膠顆粒的加入能有效改善橡膠碾壓混凝土的抗開裂性；楊芳等人研究了橡膠粉粒徑對橡膠碾壓混凝土的力學性能影響，研究表明隨著橡膠粉粒徑減小，碾壓橡膠混凝土的力學性能變差。本文主要研究橡膠顆粒對碾壓混凝土的抗壓強度影響。

2 原材檢測

2.1 水泥原材檢測

水泥試驗的依據是《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》（JTGE30-2005），均設置兩組平行試驗，取其平均值。本文試驗采用T 0505-2005方法測定水泥凝結時間；采用T O502-2005方法測定水泥的細度；水泥的膠砂強度采用T 0506-2005測定。本文試驗采用的水泥是新鄉原陽“同力”牌普通硅酸鹽水泥，強度等級42.5，可用于三、四級公路面層設計。檢測結果見表1。

2.2 粗集料原材檢測

粗集料試驗的依據是《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）。本試驗選用的粗集料是5～10mm和 10～20mm兩檔碎石，均設置兩組平行試驗，取其平均值。測定粗集料的級配采用T 0302-2005篩分試驗；粗集料的表觀密度及吸水率采用T 304-2005網籃法測定；壓碎值采用T 0316-2005方法測定；堆積密度采用T 309-2005方法測定；針、片狀顆粒含量采用T 312-2005方法測定；含泥量則采用T 0310-2005方法測定。檢測結果見表2。

2.3 細集料原材檢測

細集料試驗的依據是《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）。本試驗所用細集料為 0-5mm機制砂。采用T0327-2005篩分試驗來測定細集料的級配。細集料的表觀密度及吸水率采用TO328-2005容量瓶法測定，堆積密度采用T 331-1994方法測定，含泥量則采用T0333-2000篩洗法測定，測試結果見表3。

水泥原材檢測結果 表1

3 試驗方法及實驗結果分析

3.1 試件的制備

①根據碾壓混凝土配合比,配制橡膠顆粒摻量不同的碾壓橡膠混凝土拌和物。

②成型試件：先擦拭試模，接著在試模內部涂一層礦物油，將拌合均勻的混凝土分兩次裝入試模內，將試模放在振動機具上，壓重塊保持人工扶正，加壓成型后收漿抹面。

③成型24h后拆除試模，將制備好的試件放入養護室養護至28d后在進行試驗。

3.2 抗壓強度試驗

3.2.1 試驗過程

試驗前，從標準養護室中取出試件，并檢查外觀，將待測試件放在試驗機的下壓板正中間，注意承壓面與混凝土成型時的頂面相互垂直。開啟試驗機保證試件均勻受壓，待連續均勻加載到試件破壞（0.3MPa/s～0.5MPa/s加荷速度），記錄試件的極限荷載值。

粗集料原材檢測結果 表2

細集料檢測結果 表3

3.2.2 試驗結果

見表4。

不同膠粉摻量下28d無側限抗壓強度 表4

3.2.3 試驗結果分析

隨著橡膠顆粒用量的增加，摻加了橡膠顆粒的碾壓混凝土28d抗壓強度顯著降低，即在一定范圍內，碾壓橡膠混凝土的抗壓強度隨著橡膠用量的增加而降低，近似成線性關系。這是因為膠粉的特質，在試件受到外力作用時，膠粉顆粒會產生形變，不能給結構提供足夠的支撐。

4 結論

摻加橡膠顆粒的碾壓混凝土混合料28d抗壓強度有所下降，并且橡膠顆粒的摻量越多，其力學性能越差。通過查閱相關的文獻，發現這是因為橡膠顆粒本身承受壓力的能力較差和結合能力弱的特點，不利于混合料的強度開展和結合面的強度上升。