氯盐浸泡对橡胶混凝土的耐久性的影响

熊健民，范梦婷，周金枝，戴 杰，王 轩

（湖北工业大学 土木工程与建筑学院，湖北 武汉430068）

对于混凝土而言，其耐久性取决于其在所处环境下的使用时间和破坏程度，在诸多影响混凝土耐久性的因素中，选择渗透性侵蚀这一个因素，将橡胶混凝土浸泡于不同质量分数的NaCl溶液中31d，来分析橡胶混凝土受4%和15%两种质量分数的NaCl溶液浸泡侵蚀后的抗压和抗弯力学性能的变化，在此基础上，再将所得数据与同等条件下的普通混凝土所得数据相比较，最后得出两者耐久性的差距。

1 实验研究意义及目的

随着汽车成为越来越普遍的交通工具，废旧的橡胶轮胎也逐渐成为最大的固体废物来源，如何有效处理废旧橡胶，是各国面临的一个重要的命题。目前，焚烧、填埋和再回收是处理废旧橡胶的主要方式，但由于前两者的处理方法对环境污染严重，因此，再回收利用成为主要的且具有重要的社会价值的处理方法。

在对废旧橡胶进行再回收利用时，将其粉碎为橡胶粉能提高其利用效率。橡胶粉颗粒的大小不同而具有不同的力学性能，在生产中具有不同的用途。将橡胶粉与混凝土相结合制作成新型的橡胶混凝土，不仅能更有效实现对废旧橡胶的回收利用，它在改善混凝土原有的力学性能方面也起着一定的作用，在制作橡胶混凝土时考虑选用颗粒粗细大小不同的橡胶粉，然后劳斯对比其力学性能，具有更为重要的意义。

2 实验准备

在实验中，前期准备决定着实验数据的准确性，主要包括实验材料，实验配合比和实验试块的制作与养护。

2.1 实验材料

所需实验材料有:水泥，华星牌32.5R复合硅酸盐水泥；细骨料，普通河砂，粒径为0.15～4.70 mm均匀级配，细度模数为2.64，表观密度为2620 kg/m3，堆积密度为1264kg/m3；粗骨料，粒径为2～25mm均匀级配，表观密度为2613.7kg/m3，针片度为5%，堆积密度为1 430kg/m3，压碎值为3.45%；胶粉，采用橡胶颗粒大小分别为5目和80目的胶粉，其密度依次分别为1.13kg/m3，1.09 kg/m3，1.08kg/m3；拌合水，普通自来水。

2.2 混凝土的配合比

计算本橡胶混凝土的配合比时，先以基准混凝土来计算基本的配合比，得到此橡胶混凝土的基准配合比为:水泥∶水∶砂∶石＝433∶195∶602∶1170。再根据适配原则，取塌落度为35～50mm，经过计算、查表调整，得到实际配合比为:水泥∶水∶砂∶石＝458∶206∶590∶1146。在此基础上，选择体积比例为10%、30%、40%的等质量替换细骨料（表1）。

表1 橡胶颗粒混凝土配合比表 kg/m3

2.3 试件制作和养护

本次实验主要针对橡胶混凝土的抗压性能和抗弯性能进行测试实验，所需试块规格为100mm×100mm×100mm，两组实验各需30个，总数目为60个。

试件制作过程为:1）将胶粉、水泥、砂石等材料用台秤、电子天平等称量后加入搅拌机中，先采用干拌方式60s，然后再将称量好的水泥胶粉和外加剂加入，下一步添加原拌合物，以上材料全部倒入后搅拌30s，再加入计算好的自来水搅拌120s，完成混凝土的搅拌工作。2）将刚拌好的橡胶混凝土倒出后迅速用铁锹来回拌合3次。3）固定试模于振动台上，将拌好的混凝土装入试模，振动至试模表面出浆时，用抹刀将表面抹平即可。

试件养护过程为:1）先将不透水的薄膜覆盖于试件上，放置于温度为20℃，正负偏差5℃的环境下静置24h。2）再将试块编号、拆模，放置于温度为20℃，正负偏差2℃的不流动的氢氧化钙饱和溶液中养护。3）经28h养护期后再进行力学实验（图1、图2）。

图1 橡胶混凝土试块

3 抗压强度实验过程及分析

3.1 实验步骤

抗压强度实验步骤主要为:1）试件外表面和试验机器先擦拭干净，再将试块放置到试验机的下压板上，使试件中心线与下压板中心线相吻合。2）启动试验机，待上方压板与试件缓慢接近时，调整下方球座至接触稳定，再以0.5MPa/s的速度连续加荷。3）当试件的外形用肉眼可以看到变形急剧状态的时候，马上停止调动试验机直至试件被完全破坏，并记录破坏荷载。图2为实验结束前后的试件。

图2 实验前后试件

3.2 实验结果及分析

3.2.1 未浸泡试块抗压强度实验结果 经记录、计算、整理后，未浸泡试块的抗压实验结果见表2，其强度变化结果见图3、图4。

表2 未浸泡试块抗压强度值

图3 未浸泡的橡胶混凝土的最大压力值变化

图4 未浸泡的橡胶混凝土抗压强度变化

橡胶混凝土的抗压强度随着橡胶颗粒的不断增大而呈现降低趋势，且其整体强度均低于基准混凝土的抗压强度。由此可知，混凝土内部间隙空间是随着橡胶粉目数的增大而增大的，从而降低了橡胶混凝土的抗压强度。橡胶掺量保持在10%以内时，80目的橡胶混凝土抗压强度值较其他目数混凝土的下降幅度较小，因而在实际工程应用中，掺量为10%的80目橡胶混凝土更适用。

3.2.2 浸泡后的试块抗压强度实验结果 将养护后的橡胶混凝土浸泡于4%的NaCl溶液中30d后的抗压强度实验结果见表3及图5、图6。

表3 浸泡处理后的橡胶混凝土抗压强度

图5 浸泡于4%NaCl溶液30d的最大压力变化

图6 浸泡于4%NaCl溶液30d的抗压强度变化

将养护后的橡胶混凝土浸泡于15%的NaCl溶液中30d后的抗压强度实验结果见表4及图7、图8。

表4 浸泡处理后的橡胶混凝土抗压强度

图7 浸泡于15%NaCl溶液30d的最大压力值变化

图8 浸泡于15%NaCl溶液30d的抗压强度变化

橡胶颗粒掺量循序渐进的增加，同一目数的橡胶混凝土的抗压强度降低，而同一掺量的橡胶混凝土的抗压强度并未随着目数的变化而出现规律性的变化。但对比未经浸泡的橡胶混凝土，经酸液浸泡的橡胶混凝土的抗压强度呈总体下降趋势。因此，酸性液体对于橡胶混凝土的抗压强度有着一定的破坏作用。

4 抗弯强度实验过程及分析

4.1 实验步骤

抗弯强度试验采用四点抗弯实验，步骤为:

1）将已养护的试件擦拭干净后，以试件成型侧面为承压面平稳放置于试验机器上，控制安装尺寸偏差在1mm之内。

2）以0.05MPa/s的速度对其进行连续加荷，至试件接近破坏时关掉油门，并记录载荷。图9、图10为抗弯试验前后试件。

图9 摆放试件

图10 试件四点抗弯结束

4.2 实验结果及分析

4.2.1 未浸泡试块抗弯强度实验结果 未浸泡试块的抗弯强度实验结果见表5及图11。

表5 未浸泡试块抗弯强度实验数据

图11 未浸泡试块的抗弯强度

当橡胶掺量增加时，同一目数的橡胶混凝土的抗弯强度降低幅度明显，这说明橡胶粉的掺入对于混凝土的抗弯性能有害无益，因此，橡胶混凝土不适合用于高架、桥梁等建筑物。此外，掺量相同的橡胶混凝土，其抗弯强度伴随胶粉目数的增大呈逐渐下降，即目数越大，其抗弯强度越小，同样，胶粉的目数也并不能增强混凝土的抗弯强度。总之，橡胶对于混凝土的抗弯性能没有起到促进作用，因而实际生产中并不提倡使用橡胶混凝土作为施工材料。

4.2.2 浸泡后的试块抗弯强度实验结果 同样使用4%的NaCl溶液对试块进行30d浸泡后进行抗弯强度试验，其结果见表6及图12。

表6 浸泡处理后的橡胶混凝土抗弯强度

图12 浸泡于4%NaCl溶液30d的抗弯强度变化表

同样，仍然使用15%的NaCl溶液对试块进行39d的浸泡后进行抗弯强度试验，其结果见表7及图13。

表7 浸泡处理后的橡胶混凝土抗弯强度

图13 浸泡于15%NaCl溶液30d的抗弯强度变化

对比未浸泡试块的抗弯强度变化图，其线条走向几乎无二，且同一掺量和目数的浸泡后的混凝土的抗弯强度较浸泡前更小。由此说明，酸液对于橡胶混凝土抗弯强度的良性改变并无影响，反之更具有破坏性。

5 实验结论抗弯强度实验过程及分析

通过以上实验结果及数据分析对比，对橡胶混凝土的抗压和抗弯性能的变化可以总结出以下几点:

1）橡胶混凝土的抗压和抗弯性能都会因为酸液的作用而被逐渐降低，且抗压强度的降低程度更为明显。

2）当胶粉目数相同时，随着其掺入量的增加，橡胶混凝土的抗压性一再降低。

3）当掺入量相同时，随着胶粉粒径的增大，橡胶混凝土的抗压性能逐步增大。

4）对于抗弯性能来说，只要有橡胶粉的掺入，其力学性能必定降低，且低于原有的强度。

综上可知，影响橡胶混凝土的抗压和抗弯强度的因素是多种多样的，只有进行更多的实验分析，才能了解如何更好地改变其力学性能，提高其耐久性。

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