废旧橡胶混凝土的耐久性研究进展

杨春峰，杨 敏

（沈阳大学 建筑工程学院，辽宁 沈阳 110044）

废旧橡胶混凝土的耐久性研究进展

杨春峰，杨 敏

（沈阳大学 建筑工程学院，辽宁 沈阳 110044）

综述了国内外对废旧橡胶混凝土的耐久性研究成果，全面分析了废旧橡胶混凝土在抗冻性、抗渗性、抗碳化性、抗氯离子渗透性、抗酸碱腐蚀性、耐磨性、耐火性等方面的特点，展望了其未来研究方向，为其继续研究提供参考.

橡胶混凝土；抗冻性；抗渗性；抗碳化性；抗氯离子渗透性

橡胶混凝土作为一种新型混凝土材料，具有质量轻、韧性高、变形大、阻尼高等优良特点，已实际应用到道路工程、铁道工程、桥梁工程、建筑工程、基础工程等土木工程中.由于不同地域环境差异和使用年限要求，混凝土的耐久性问题一直是研究的热点问题之一.

近年来，国内外学者在重点研究橡胶混凝土力学性能的同时，也开展了对橡胶混凝土耐久性的研究，主要集中在橡胶混凝土的抗冻性、抗渗性、抗碳化性、抗氯离子渗透性、抗酸碱腐蚀性、耐磨性等方面.

1 国外研究状况

Savas等（1996）通过试验研究了不同橡胶掺量对混凝土抗冻性的影响.结果显示：橡胶掺量为10%和15%时，经300次冻融循环后，混凝土的耐久性系数比基准混凝土提高了60%，但橡胶掺量为20%和30%时，其耐久性却不能满足ASTM 标准要求［1］.

Fattuhi和Clark等（1996）通过试验研究表明，橡胶混凝土表面的橡胶容易发生燃烧，其耐火性较普通混凝土差［2］.

Huynh和Raghavan等（1997）通过试验研究表明，橡胶颗粒分别在水泥悬浮液、NaOH溶液和Ca（OH）2溶液浸泡四个月后，试件的基本物理性能和结构性质均未发生太大改变.结果表明，橡胶混凝土适用于碱性环境［3］.

Segre和Joekes等（2000）通过试验研究表明，橡胶混凝土的耐磨性较普通混凝土差，但经过NaOH溶液预处理橡胶的混凝土的耐磨性和普通混凝土基本相同［4］.

Paine等（2002）通过试验研究了不同橡胶粒径对混凝土抗冻性的影响.结果表明：掺入0.5～1.5 mm的胶粉比掺入5～25 mm胶粒更能提高混凝土的抗冻性，且进一步研究发现，掺入橡胶粉的混凝土的抗冻性相当于掺入引气剂［5］.

Benazzouk和Queneudec等（2002）通过试验研究了两种不同类型的橡胶混凝土的抗冻性.结果表明：橡胶掺量为骨料体积的9%～40%时，压实橡胶骨料（CRA）混凝土和松散橡胶骨料（ERA）混凝土的抗冻性较基准混凝土均有所提高，且ERA效果比CRA好［6］.

Hermandez.Olivares等（2004）通过试验研究了高强橡胶混凝土的耐火性.结果显示：随着橡胶粉掺量的增加，高强混凝土的温度－时间曲线曲率越来越小.结果表明：在相同深度，随着橡胶粉掺量的增加，试样温度越低，混凝土的耐火性越好［7］.

Topcu等（2007）通过试验研究了不同橡胶掺量对混凝土抗冻性的影响.结果显示：橡胶粒径为1～4 mm，掺量为10%～30%，在氯离子溶液的作用下，混凝土的抗压强度损失均高于基准混凝土，快冻后的混凝土的抗冻性较基准混凝土有很大提高［8］.

Oikonomou和Mavridou等（2009）通过试验研究了不同橡胶掺量对混凝土抗氯离子渗透性的影响.结果表明：掺入橡胶后，混凝土的氯离子渗透性得到了明显改善，且12.5%为其最佳掺量［9］.

2 国内研究状况

东南大学的张红燕和张亚梅等（2004）通过试验研究了橡胶混凝土的耐久性.结果表明：橡胶粉增强了混凝土的抗氯离子渗透性和抗冻性；在混凝土中掺加碱后，100目橡胶粉等量代砂的混凝土抗冻效果明显优于未掺碱混凝土；3～4 mm橡胶颗粒等量代砂时，混凝土的抗冻性较差，而掺加碱后，抗冻融循环效果明显提高［10］.

东南大学的陈胜霞和张亚梅等（2005）通过试验研究了橡胶混凝土的耐久性.结果表明：橡胶粒径越小，混凝土的耐久性越好；当橡胶掺量超过水泥质量的7.5%时，随着橡胶掺量的增多，混凝土的耐久性下降；掺入100目橡胶粉后，混凝土的抗渗性和抗冻性均能明显提高；采用加压成形时，橡胶混凝土的抗冻性能减弱；橡胶混凝土在水和硫酸盐溶液中抗氯离子渗透性有所提高，采用干湿循环作用时，混凝土抗氯离子渗透性没有改变；橡胶粉明显改善了混凝土抗硫酸盐腐蚀性能，在较高温度的干湿循环作用下，混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能减弱；掺橡胶粉降低了c30混凝土的抗碳化性能，但提高了c50混凝土的抗碳化性能［11］.

王开惠和朱涵等（2006）通过试验研究了在氯盐溶液侵蚀环境下不同橡胶掺量对混凝土耐久性的影响.结果显示：随着橡胶掺量的增加，p H试纸颜色逐渐变浅，当橡胶掺量小于12%时，混凝土的抗压和抗折腐蚀系数均随橡胶掺量增多而增大，当橡胶掺量大于12%时，其腐蚀系数均随橡胶掺量的增多而较小.结果表明：橡胶掺量小于12%时，橡胶的掺入改善了混凝土的抗腐蚀性［12］.

胡鹏和朱涵等（2006）通过试验研究了不同橡胶掺量和水胶比对混凝土抗渗性的影响.结果显示：橡胶掺量分别为0、50 kg／m3、100 kg／m3、150 kg／m3时，混凝土的平均渗水高度分别为46、19、21、33 mm；橡胶掺量为100 kg／m3时，水胶比分别为0.33、0.4、0.5，混凝土的平均渗水高度分别为21、32、48 mm.结果表明：当橡胶掺量在50 kg／m3以内时，混凝土的抗渗性随橡胶掺量的增多而增强，当橡胶掺量大于50 kg／m3时，混凝土的抗渗性随橡胶掺量的增多而减弱，并且混凝土的抗渗性随水胶比的增大而减弱［13］.

欧进兴和朱涵等（2006）通过试验研究了不同橡胶掺量对混凝土抗氯离子渗透性的影响.结果显示：橡胶掺量分别为0、3%、5%、7%、10%时，混凝土的导电量分别为1 350、989、840、757、678 C，混凝土的氯离子扩散系数分别是准混凝土的83.9%、72.8%、68.3%、64.1%.结果表明：掺入橡胶降低了混凝土的抗氯离子渗透性，且抗氯离子渗透性随橡胶掺量的增多而减弱［14］.

天津大学的祝发珠和朱涵等（2006）通过试验研究了不同橡胶掺量对混凝土抵抗盐冻破坏性能的影响.结果显示：经在盐溶液中冻融循环30次后，橡胶掺量分别为0、5%、10%、12%、15%时，混凝土的表面剥落量分别为0.10、0.17、0.03、0.025、0.02 kg／m2，7 d 的 相 对 吸 水 量 分 别 为0.22%、0.26%、0.38%、0.41%、0.44%，相对动弹模量分别为 70.3%、75.8%、66.0%、70.4%、68.9%.结果表明：掺入橡胶有利于混凝土抵抗盐冻破坏性，且12%为其最佳掺量［15］.

天津大学的王旻和朱涵等（2006）通过试验研究了不同橡胶轻集料掺量对混凝土的抗渗性和抗冻性影响.结果显示：橡胶掺量分别为0、50、100、150 kg／m3时，混凝土的平均渗水高度分别为46、21、25、30 mm，强度损失分别为0.87%、0、0、0.25%，质 量 损 失 分 别 为 0.84%、0.63%、0.76%、0.55%.结果显示：橡胶轻集料混凝土表现出良好的抗渗性和抗冻性，且随掺量的增加，抗渗性和抗冻性逐渐增强［16］.

南昌大学的罗琦和黄少文等（2007）通过试验研究了不同橡胶掺量对混凝土抗冻性、抗碳化性、耐磨性、抗渗性的影响.结果显示：橡胶掺量分别为10%、20%、30%时，混凝土的抗压强度损失分别为6.4%、10.6%、15.3%，3d的碳化深度分别为5、5.8、6.5 mm，28 d的碳化深度分别为 8、9.2、9.8 mm，耐磨度分别为1.85、1.95、2.36，抗水渗透压分别为3.3、2.9、2.7 MPa，而基准混凝土的抗压强度损失为28.6%，3和28 d的碳化深度分别为4、8.1 mm，耐磨度为1.69，抗水渗透压为3.4 MPa.结果表明：随着橡胶掺量的增加，混凝土的抗冻性、抗碳性、抗渗性均减弱，但耐磨性增强［17］.

李光宇等（2008）通过试验研究了不同橡胶粉掺量和粒径对混凝土的抗冻性影响.结果显示：经150次冻融循环后，基准混凝土的相对动弹模量和质量损失分别为86.8%、9.8%，橡胶掺量分别为9%、12%、15%时，8目橡胶粉混凝土的相对动弹模量分别为89.9%、89.2%、89.0%，其质量损失分别为1.0%、0.8%、1.6%，28目橡胶粉混凝土的 相对 动 弹 模 量 分 别 为 87.9%、89.0%、84.5%，其质量损失分别为0.5%、0.4%、0.6%.结果表明：掺入橡胶粉提高了混凝土的抗冻性，在小于15%掺量下，随着橡胶掺量增多，粒径减小，混凝土的质量损失越小，但橡胶粉对混凝土的相对动弹模量影响不大［18］.

北京建筑工程学院的卞立波和宋少民等（2008）通过试验研究了表面改性后的橡胶颗粒对混凝土的抗碳化性、抗氯离子渗透性、抗冻性的影响.结果显示：橡胶掺量为20%时，经表面改性后的橡胶混凝土碳化深度几乎为零，而未改性的橡胶混凝土碳化深度为4 mm；橡胶掺量分别为1%、2%、3%时，表面改性后的橡胶混凝土的氯离子扩散系数分别是未改性的72.9%、95.4%、54.8%；表面改性后的橡胶混凝土基本上经过150次冻融循环后才开始破坏，而未改性的橡胶混凝土在100次冻融循环后就开始破坏.结果表明：改性处理的橡胶颗粒增强了混凝土的抗碳化性、抗氯离子渗透性、抗冻性［19］.

王涛等（2009）通过试验研究了不同橡胶粉掺量对混凝土抗冻性的影响.结果显示：橡胶粉为80目，掺量为30～90 kg／m3范围时，混凝土的抗冻循环次数均在200次以上.结果表明：橡胶粉增强了混凝土的抗冻性，且随橡胶掺量的增加，抗冻性越好［20］.

华侨大学的罗晓勇和施养杭等（2009）通过试验研究了不同橡胶掺量对混凝土抗碳化的影响.结果显示：橡胶掺量为10%、20%、40%时，混凝土的3d的碳化深度分别为2.6、2.7、3.3 mm，28 d的碳化深度分别为7.7、9.7、9.1 mm，而基准混凝土的3和28 d的碳化深度分别为2.1、9.1 mm.结果表明：橡胶粉减弱了混凝土的抗碳化性，且随着橡胶粉掺量的增加和龄期的增长，碳化深度逐渐增大［21］.

大连理工大学的赵丽妍和王宝民等（2009）通过试验研究了不同橡胶掺量和粒径对混凝土抗冻性的影响.结果显示：橡胶粒径为120目，掺量分别为10%、20%、30%时，经过200次冻融循环后，混凝土的质量损失分别为 5.4%、3.9%、3.0%，相对动弹性模量分别为85.8%、91.7%、94.1%；橡胶掺量为30%，粒径分别为80目、100目、120目、150目时，经过200次冻融循环后，混凝土的质量损失分别为 3.9%、3.8%、3.0%、3.1%，相对动弹性模量分别为91.3%、93.6%、94.1%、86.4%.结果表明：掺入橡胶增强了混凝土的抗冻性，且在一定范围内，橡胶粒径越小，掺量越大，混凝土的抗冻性越好［22］.

朱晓斌等（2009）通过试验研究了不同橡胶颗粒掺量对混凝土抗渗性、抗碳化性、抗氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀性的影响.结果显示：橡胶掺量为180 kg／m3时，混凝土的渗水高度、28 d的碳化深度、电通量、抗蚀系数分别是基准混凝土的3.1倍、1.9倍、1.2倍、1.1倍；橡胶掺量为 240 kg／m3时，混凝土的抗渗等级迅速从P12降至P8，其28 d的碳化深度、电通量、抗蚀系数分别是基准混凝土2.9倍、1.7倍、1.2倍.结果表明：橡胶颗粒降低了混凝土的抗渗性、抗碳化性、抗氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀性，且随橡胶掺量的增加，其性能降低更加显著［23］.

3 未来研究展望

（1）研究不同橡胶掺量和粒径对混凝土耐磨性和耐火性的影响.

（2）从细观层次分析橡胶混凝土耐久性的破坏机理.

（3）探求新的评价指标评价橡胶混凝土的耐久性.

（4）通过工程实例，长期观察和分析橡胶混凝土耐久性的问题.

［1］ Savas B Z，Ahmad S，Fedroff D.Freeze thaw durabi1ity of concrete with ground waste tie rubber ［J］.Transportation Research Record，1996，1574：80－88.

［2］ Fattuhi N I，Clark L A. Cement－based materials containing shredded scrap truck tyre rubber［J］.Construction and Building Materials，1996，10（4）：229－236.

［3］ Huynh H，Raghavan D.Durability of simulated shredded rubber tire in highly alkaline environments［J］.Advanced Cement Based Materials，1997（6）：138－143.

［4］ Segre N，Joekes I.Use of fire rubber particles as addition to cement paste［J］.Cement and Concrete Research，2000，30（5）：1421－1425.

［5］ Paine K A，Dhir R K，Moroney R，et al.Use of crumb ubber to achieve freeze thaw resisting concrete［M］∥Proceedings of the International Conference on Concrete for Extreme Conditions.UK：University of Dundee，2002：468－498.

［6］ Benazzouk A，Queneudec M.Durability of cement rubber composites under freeze thaw cycles［M］∥Proceedings of the International Conference on Sustainable Concrete Construction.UK：University of Dundee，2002：356－362.

［7］ Hernandez O F，Barluenga G.Fire performance of recycled rubber filledhigh strength concrete［J］.Cement and Concrete Research，2004，34（1）：109－117.

［8］ Topcui B，Demir A.Durability of rubberized mortar and concrete［J］.Journal of Materials in Civil Engineering，2007，19（2）：173－178.

［9］ Oikonomou N，Mavridou S.Improvement of chloride ion penetration resistance in cement mortars modified with rubber frome worn automobile tires［J］.Cement and Concrete Composites，2009，31（6）：403－407.

［10］ 李红燕.橡胶改性水泥基材料的性能研究［D］.南京：东南大学，2004.

［11］ 陈胜霞.橡胶改性水泥基材料的耐久性研究［D］.南京：东南大学，2005.

［12］ 王开惠，朱涵，祝发珠.氯盐侵蚀环境下橡胶集料混凝土的力学性能研究［J］.长沙交通学院学报，2006，22（4）：38－42.

［13］ 胡鹏，朱涵，王昱.橡胶集料混凝土渗透性能的研究［J］.天津理工大学学报，2006，22（4）：8－12.

［14］ 欧兴进，朱涵.橡胶集料混凝土氯离子渗透性试验研究［J］.混凝土，2006，22（3）：46－49.

［15］ 祝发珠.橡胶集料混凝土抗盐冻性能试验研究［D］.天津：天津大学，2006.

［16］ 王旻.橡胶轻集料混凝土试验研究［D］.天津：天津大学，2006.

［17］ 罗琦.橡胶粒子改性混凝土的物理力学性能及耐久性研究［D］.南昌：南昌大学，2007.

［18］ 李光宇.橡胶粉混凝土抗冻性能试验研究［J］.混凝土，2008，24（4）：60－62.

［19］ 卞立波.橡胶颗粒混凝土（CRC）性能与结构研究［D］.北京：北京建筑工程学院，2008.

［20］ 王涛，洪锦祥，缪昌文，等.橡胶混凝土的试验研究［J］.混凝土，2009，25（1）：67－69.

［21］ 罗晓勇.橡胶集料混凝土的高温与碳化性能试验研究［D］.厦门：华侨大学，2009.

［22］ 赵丽妍.掺废旧轮胎橡胶粉改性水泥混凝土试验研究［D］.大连：大连理工大学，2009.

［23］ 朱晓斌，洪锦祥，徐静.橡胶混凝土介质渗透性试验研究［J］.福建建筑，2009（12）：11－13.

Research Progress of Durability of Waste Rubber Concrete

YANGChunfeng，YANGMin
（Architectural and Civil Engineering College，Shenyang University，Shenyang，110044，China）

An overview of the research progress of waste rubber concrete is presented on the durability，the characteristics of the waste rubber concrete are analyzed，such as frost resistance，impermeability，anti－carbonation，resistance to chloride ion penetration，anti－acid corrosion，wear resistance，and fire resistance，etc.The future research directions are looked forward，and reference for continued research is provided.

rubber concrete；frost resistance；impermeability；anti－carbonation；resistance to chloride ion penetration

TU 528

A

1008－9225（2012）01－0060－04

2011－04－14

沈阳市科技局基金资助项目（1081237－1－00）.

杨春峰（1973－），男，辽宁沈阳人，沈阳大学副教授，硕士.

祝 颖】