钢纤维橡胶再生混凝土性能研究现状

朱榆萍

【摘 要】钢纤维橡胶再生混凝土作为一种能够同时解决建筑垃圾、废旧汽车轮胎处理问题的应用技术，对保护自然环境有较重要意义，而国内研究正处于起步阶段。文章对钢纤维橡胶再生混凝土性能研究现状进行总结，分析现阶段钢纤维橡胶再生混凝土研究现状及存在的问题。

【关键词】再生混凝土；钢纤维混凝土；钢纤维橡胶再生混凝土

1 混凝土研究现状

1.1 再生混凝土

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料（主要是粗集料），再加入水泥、水等配制而成的新混凝土。近年来，由于城市住宅更新和市政动迁规模的不断加大，大量旧建筑物被拆毁，或由于地震破坏产生的城市建筑垃圾量越来越大。以前，建筑垃圾只是作为回填材料简单使用，或者干脆运往垃圾场堆放，前者从一定程度上讲尚未合理利用回收资源，后者则侵占了大量农田，导致严重的环境破坏。如何合理处理这些建筑垃圾已经引起了政府部门和公众的普遍关注。

日本、丹麦等资源相对匮乏的国家早在20世纪70年代就对废弃混凝土进行了再生利用，1997年日本政府就制定了《再生骨料和再生骨料混凝土使用规范》，并相继在日本各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，生产再生水泥和再生骨料。根据日本建设省的统计，1995年度日本全国混凝土的利用率为65%，2000年废弃混凝土块的再利用率就已达到90%。

1.2 钢纤维混凝土

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型多相复合材料。乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。

我国研究和应用钢纤维混凝土开始于20世纪70年代，而近20年来，发展异常迅速。进入20世纪80年代以后，这一领域试验研究有了迅速的进展， 赵国藩从断裂力学理论出发，道出与复合材料理论相一致的乱向分布钢纤维混凝土抗拉强度公式，并分析了钢纤维混凝土的增强机理和破坏形态。章文纲、程铁生进行了单轴压荷载下钢纤维混凝土梁抗剪性能试验研究。徐蕴贤等人在推广钢纤维混凝土应用于铁路路轨枕木、桥面铺装和工程加固修复的同时，开展了材料基本强度和抗冲击、抗磨等性能试验研究。为了更好地推动钢纤维混凝土的研究与应用的发展，在中国土木工程学会下专门设立了现为混凝土委员会，积极组织开展国内外学术交流。在赵国藩主持下，委员会组织了共八届全国性纤维水泥与现为混凝土学术会议，极大地推动了钢纤维混凝土在我国科研工作发展。

1.3 橡胶混凝土

自20世纪90年代起，美、英等发达国家为了解决日益增长的废旧橡胶轮胎的处理问题，将废旧轮胎磨碎制得橡胶粉，然后与水泥混凝土混合，制成“橡胶水泥混凝土”。它的性能介于普通混凝土和沥青混凝土之间，并集合了橡胶和水泥混凝土的特点。

目前，对于橡胶再生混凝土，国内外相关的研究报道极少。我国对再生混凝土的研究和应用均晚于工业发达国家，且对于建筑废弃物的处理办法主要是运往露天堆放或填埋，即使是回收也只是作为建筑物或道路的基础材料等低级利用，这样不仅占用大量土地，造成环境污染，而且还会导致资源的严重浪费。研究表明用再生骨料很容易配制出抗压强度25～50MPa的混凝土，我国合宁高速公路采用再生骨料混凝土浇筑混凝土路面，其质量均达到优良；上海市建筑科学研究院莘庄科技发展园区内建成的生态建筑示范楼，其再生材料使用率达到60%，应用结果表明该建筑具有超低能耗和很好经济指标。

2 钢纤维橡胶再生混凝土研究现状

钢纤维橡胶再生混凝土是将再生骨料、钢纤维、橡胶三者按一定的比例掺入或取代普通混凝土中的集料。大量研究表明，钢纤维高强混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度显著增大，并且随着纤维掺量的增加，混凝土的拉压比明显提高。若将钢纤维掺入到橡胶高强混凝土中，将能发挥钢纤维对混凝土的阻裂、增强、增韧作用，改善由于橡胶粉的掺入所导致的高强混凝土力学性能下降的问题，使再生橡胶高强混凝土这种新型的绿色环保建筑材料能够得到进一步的开发与应用。

国内外对橡胶混凝土的研究主要集中在力学性能方面。李悦[1]研究了掺加废橡胶微粒的再生混凝土的物理力学性能，试验结果表明，新拌橡胶集料再生骨料混凝土的坍落度随着橡胶掺量的增加呈增大趋势，且新拌橡胶集料再生混凝土的流动性要好于普通再生骨料混凝土；当橡胶颗粒掺量相同时，橡胶再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与橡胶集料混凝土比较接近，但两者都比再生混凝土降低很多，且随着橡胶掺量的增加，降低幅值就越大；但是橡胶再生骨料混凝土的韧性得到提高。莫晓东[2]将乳化沥青与粗骨料搅拌，形成沥青薄膜，添加再生钢纤维橡胶颗粒或再生橡胶颗粒，制成混凝土试件。通过改变试件再生骨料取代率研究其轴心抗压性能。结果表明，沥青改性再生混凝土、钢纤维橡胶沥青改性再生混凝土的轴心抗压强度都随着再生骨料取代率的增加而增大，但橡胶沥青改性再生混凝土的轴心抗压强度变化不大。曾海斌、吴炎海[3]等，以再生骨料取代率和废旧橡胶掺量两个参数为控制变量制作再生混凝土试块，对废旧钢纤维橡胶再生混凝土抗拉、抗压性能进行研究，结果表明，钢纤维橡胶颗粒对再生混凝土抗压强度有降低作用，但混凝土抗裂性能却能得到显著提高。取代率达到60%时，废旧钢纤维橡胶再生混凝土抗压性能优于废旧橡胶再生混凝土。龙秀海[4]，研究结果表明，橡胶颗粒、钢纤维橡胶颗粒以及再生粗骨料的加入降低了混凝土的流动度；随着橡胶颗粒掺量的增加，再生混凝土抗压强度基本上呈线性下降趋势；随着钢纤维橡胶颗粒掺量的增加，再生混凝土抗压强度呈下降趋势。华北水利水电大学陈爱玖[5-6]等对再生混凝土基本性能作了较深入的研究，特别针对钢纤维橡胶再生混凝土，采用正交试验法分析再生粗骨料掺量、骨料强化方式、橡胶颗粒掺量、钢纤维掺量对其劈拉、抗裂、抗压性能的影响规律，试验结果表明，橡胶颗粒对性能影响最大，钢纤维次之，再生骨料掺量及骨料强化方式对性能影响不大。同时，通过正交试验方式得到：当再生粗骨料掺量为20%，钢纤维掺量为0.6%，橡胶掺量为20%，骨料采用机械强化方式时，能够使混凝土得到最佳的性能。

3 结论与展望

（1）目前国内对钢纤维橡胶再生混凝土的研究还处于起步阶段，力学性能、耐久性能是该材料研究的重点。根据工程实践应用情况来看，钢纤维橡胶再生混凝土的其他性能，亦可对其产生较大的影响。

（2）钢纤维橡胶再生混凝土技术是一种可暂时解决建筑垃圾、废旧汽车轮胎处理问题的技术，但是，在钢纤维橡胶再生混凝土达到使用寿命后将会再次称为建筑垃圾，此时，钢纤维橡胶再生混凝土该如何处理才能不对生态环境造成二次污染，这是一个应该及早展开研究讨论的问题。

【参考文献】

[1]李悦.废橡胶粉改性混凝土的研究[C]//第九届全国水泥和混凝土化学及应用技术年会.2005.

[2]莫晓东，等.钢纤维橡胶沥青改性再生混凝土抗压性能试验研究[J].混凝土，2010（3）：102-104.

[3]曾海斌，吴炎海，龙秀海.废旧钢纤维橡胶再生混凝土抗拉心跟那个试验研究[J].广东土木与建筑，2014（3）：36-39.

[4]龙秀海，吴炎海.废旧橡胶再生混凝土抗压性能试验研究[J].福建建筑，2011，03：90-92.

[5]唐德胜，陈爱玖，等.正交法分析钢纤维橡胶再生混凝土的劈拉、抗折强度[J].混凝土，2014，03：4-6转10.

[6]陈爱玖，等.正交法分析钢纤维再生橡胶混凝土的抗压强度[J].混凝土，2014，04：53-55.

[责任编辑：汤静]