不同掺量橡胶粉对高性能混凝土抗压强度的影响

2015-10-22姚新红山西建筑职业技术学院山西太原030006

建材技术与应用 2015年4期

□□ 姚新红 (山西建筑职业技术学院，山西太原 030006)

引言

混凝土是目前应用最广泛的一种材料，在雾霾横行、APEC蓝备受推崇、环保成为时代主题的现况下，如果能很好地把一些工业废料作为混凝土原材料加以利用，就可以化害为利、变废为宝，有效地缓解环境问题，同时也减少了资源消耗，提高了材料的利用率，可谓一举数得。目前，废旧橡胶直接利用的主要途径有:在建筑中用作橡胶混凝土，生产橡胶彩色弹性地板砖等，一方面解决了黑色污染，另一方面改善了材料的脆性，增加了韧性。

橡胶混凝土目前应用于铁路路基路枕、飞机跑道、体育场等对抗冲击性能要求高的领域［1－2］，而在房建方面只限于橡胶混凝土小砌块，并没有推广到结构混凝土上。当前应用的商品混凝土大多为高性能混凝土，高性能化已成为混凝土的发展方向。高性能混凝土以体积稳定性、耐久性、工作性、适用性等指标为设计目标，通过在普通混凝土中掺加粉煤灰、矿粉掺合料等提高其性能，而橡胶水泥混凝土则是在高性能混凝土配比基础上，用橡胶粉替代其中的一部分细骨料。本文研究了橡胶粉掺量对混凝土抗压强度的影响。

1 试验方案

1.1 试验原材料

结合山西地域用料，本试验采用长治生产的P·O 42.5水泥;碎石粒径为5～20 mm连续级配，其针片状颗粒含量1.87%;细骨料选用的是山西阳泉优质豆罗砂，细度模数为2.92，Ⅱ区中砂;粒径0.5 mm的橡胶粉，堆积密度为 359.2 kg/m3，分解点为295℃;高效减水剂采用的是山西铁力牌高效聚羧酸减水剂，减水率为27%。

1.2 混凝土配合比设计及试件制作

混凝土配合比设计如表1所示。橡胶粉的掺加方式有体积外掺法与质量外掺法，本试验采用体积外掺法，以等体积的橡胶粉替代部分细骨料，橡胶混凝土强度等级为C55，橡胶粉掺量分别为0，1%，2%和3%，对比不同掺量橡胶粉对混凝土抗压强度的影响。

表1 橡胶混凝土配合比设计

混凝土标准立方体试件，每组试件成型10块。将成型试件自然养护24 h后拆模，置于含有氢氧化钙溶液的标准养护池中养护28 d，用棉花擦干水分后进行力学性能试验。

1.3 橡胶混凝土抗压强度测定及回弹无损检测试验

抗压强度值是混凝土力学试验中最重要的指标，测试采用STYE－3000C型全自动混凝土压力试验机，试验力0～3000 kN。图1为混凝土抗压试验实景照片。

回弹法是无损检测中最常用的方法之一［3］，在工地上具有实用方便的特点，虽然其检测精度没有其他的精密仪器高，但在检测鉴定中使用率很高。回弹检测采用HT1000型混凝土回弹仪，严格按照JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》进行检测，定额压力值为60 kN，测试取对面，各取8个点，数据处理采用平均法，剔除3个最大值和3个最小值，取其余10组的平均值作为试验回弹值。

图1 基准混凝土试块抗压试验实景照片

2 试验数据及分析

表2和图2所示为橡胶粉掺量与混凝土抗压强度的关系曲线。

表2 橡胶粉掺量与混凝土抗压强度的关系

图2 橡胶粉掺量与混凝土抗压强度的关系

根据统计方法进行数据分析检验，在T(1)≤T(10，0.05)，T(10)≤T(10，0.05)下，测试数据全部有效;各掺量下，V(1)≤WCS，V(10)≤WCS，所测数据全部有效，对10个数据取平均值。

试验结果表明，随着橡胶粉掺量的增加，橡胶混凝土内部表观密度降低。相关的研究表明［4］，掺加橡胶粉相当于等体积的引气作用。因此，混凝土的抗压强度逐渐降低。由图2可以看出，橡胶粉对混凝土强度的影响是随着其掺量的增大而强度降低。橡胶粉掺量为1%时，混凝土强度降低了5.6%;掺量为2%时，强度降低了7.4%;掺量为3%时，强度降低了21.41%。说明橡胶粉掺量越大，混凝土强度降低的速率越大。根据线性拟合，可以得到橡胶粉掺量与混凝土强度的关系式:y=－5.0150x+81.910，R2=0.8785，说明拟合度较好。式中:x为橡胶粉掺量，y为抗压强度值。

回弹值是混凝土表面硬度的一种体现方式，与碳化深度有关，本试验不考虑碳化情况。回弹值与抗压强度呈正相关关系，回弹值随着抗压强度的增大而增大。而回弹值的增幅随着橡胶粉掺量的增大先逐渐降低，然后又逐渐升高(见图3)。