龄期对橡胶混凝土的强度的影响研究

李磊，李晓明

（1.华电国际十里泉发电厂，山东 枣庄 230009；2.枣庄学院城市与建筑工程学院，山东 枣庄 230009）

1 概 述

橡胶混凝土是将橡胶粉掺入到混凝土中而形成的复合材料[1]，它不仅可以消耗大量废弃轮胎，而且具有重量轻、弹性大、抗冲击性强、柔韧性和隔音性好等优点，但其抗压强度和抗拉强度却明显下降。与普通混凝土相比,橡胶混凝土具有质量小及耐久性能、减震性能、抗冲击性能、抗爆裂性能、隔热性能和隔声性能好等特点,已逐渐在公路、桥梁、铁路、民用建筑和军事建筑等中应用[2]。目前橡胶混凝土的研究主要集中于使用性能方面[3]。建立完善的理论体系和试验研究方法将有力推动橡胶混凝土的广泛应用。

本课题主要研究龄期对橡胶混凝土抗压强度的影响，从而分析橡胶混凝土在实际工程中应用的可行性与可靠性。不仅可以消耗缓解废旧轮胎带来的环境压力，而且能增加混凝土的韧性，改善其抗冲击性和抗震性能，对实际工程有着较大的意义。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

本次试验使用由枣庄中联水泥有限公司制造的42.5级复合硅酸盐水泥，粗骨料采用粒径为9.5mm～19mm的碎石，细骨料采用细度模数为2.6的中砂，表观密度为2703kg/m3。橡胶粉为江阴市众晨橡塑有限公司生产的60目橡胶，表观密度为1119kg/m3。

2.2 橡胶混凝土试块配合比

试验过程中使用C30强度的混凝土，试样共分为3大组：第一组为100mm3橡胶掺量5%和10%的2小组；第二组为150mm3橡胶掺量5%和10%的2小组；第3组为对照组。

对于1m3的混凝土，初步配合比：混凝土：沙子：石子=1：1.74：3.10，水灰比W/C=0.56，采用60目橡胶粉，橡胶粉等体积取代细骨料计算见表1。

橡胶粉等体积取代细骨料计算 表1

试块分组和养护时间 表2

2.3 试件制作及其养护

参照《水工混凝土试验规程》[4]（DL/T 5150—2001），制作试件尺寸为边长100mm和150mm的立方体试块，按照规定方法成型并进行标准养护（在温度20℃±3℃，相对湿度为90%的潮湿条件养护），养护期间，试件彼此间隔不小于10mm，在试块上进行覆盖，防止有水滴在试件上。分别在8个龄期下测定其实验抗压强度。在进行干燥处理后进行编号，并使用电子天平对试块质量进行称重。本次试验使用的电子天平结果精确值0.01g[5]。本次试验标准养护采用无锡市锡东建材设备厂生产的型号为BYS-60型的全自动控温控湿设备。

2.4 试验方法

试验采用了C30强度的混凝土，分为100mm3和150mm32大组，每一组又分为橡胶掺量为5%和10%2小组，同时设置不掺加橡胶的100mm3和150mm3两组作为对比组。每组制作3块试块，分别测定其强度，再取平均值，增加了数据的准确性。通过测定试块在3d、7d、10d、14d、17d、20d、24d、28d下的强度，并和不同含量、尺寸的橡胶混凝土作比较，来得到龄期对混凝土强度的影响。试块的分组和养护时间见表2。

3 试验结果与分析

试验结果 表3

3.1 不同龄期橡胶混凝土强度描述

随着龄期的增加，试块的抗压强度普遍增加，但是由于橡胶掺量和尺寸不同，抗压强度的大小增加的速有所不同。随着龄期的增加，橡胶混凝土的强度逐渐增加，在3d、7d、10d内，橡胶混凝土试块的抗压强度增加最大，后期增加速率逐渐变慢。对于同尺寸的不同橡胶掺量的橡胶混凝土，10%橡胶掺量的试块相对于5%橡胶掺量的试块，在3d～10d龄期内抗压强度较小，但是随着龄期的继续增加，10%橡胶掺量的试块抗压强度相对于5%橡胶掺量的试块较大。与相同尺寸的普通混凝土相比，掺加橡胶的混凝土抗压强度比普通混凝土强度小，这是橡胶混凝土与普通混凝土抗压强度的差别。实验数据见表3。

3.2 橡胶混凝土抗压强度分析

为了更好的分析试验结果，得到龄期对橡胶混凝土抗压强度的影响，制作了相同尺寸不同橡胶含量、不同尺寸相同橡胶含量的3个折线图，见图1、2、3。

图1 100mm3 试块抗压强度

由图1可以得出，对于100mm3的试块，普通混凝土的抗压强度比橡胶混凝土的抗压强度大[6]。在初期橡胶混凝土抗压强度增长中，5%橡胶掺量的橡胶混凝土比10%橡胶掺量的抗压强度增长速率大。当龄期达到14d时，两者趋于相同，随着龄期继续增加，10%橡胶掺量的试块抗压强度逐渐超过5%橡胶掺量的试块，并且在最后28d龄期时，10%橡胶掺量的试块抗压强度大于5%橡胶掺量的试块。

当试块的尺寸均为100mm3时，对照组的普通混凝土的抗压强度大于橡胶掺量为5%和10%的橡胶混凝土。对于橡胶掺量为5%和10%的橡胶混凝土，在3d、7d、10d、14d的龄期内，5%橡胶掺量的橡胶混凝土的抗压强度一直大于10%橡胶掺量的抗压强度，并在14d时，两者相等。在17d～28d的龄期内，10%橡胶掺量的橡胶混凝土抗压强度大于5%橡胶掺量的抗压强度，并且两者的增加速率是相同的。

由图2可以得出，对于尺寸为150mm3的试块，在龄期未达到20d之前，橡胶混凝土强度一直增长，而且增长的速率由于橡胶掺量的不同而有所差异。5%橡胶掺量的混凝土抗压强度增长速率最快，对照组次之，10%橡胶掺量的混凝土增长最慢。由此可见，添加适量的橡胶会增加混凝土抗压强度的增长速[7]率。当龄期达到20d以后，3种混凝土的抗压强度逐渐趋于相同，并以相同的速率缓慢增长。

图2 150mm3 试块抗压强度

当试块的尺寸为150mm3时，在3d～20d的龄期内，5%橡胶掺量的橡胶混凝土抗压强度大于10%橡胶掺量的橡胶混凝土和对照组的普通混凝土的抗压强度。在3d～10d龄期内，普通橡胶混凝土的抗压强度大于10%橡胶掺量的橡胶混凝土，并且在10d时两者相等，在随后的14d～20d龄期内，两者的抗压强度一直相等。在20d时，三者的抗压强度趋于一致，并且在后来的龄期内抗压强度增长速率基本相同[8]。

由图3可以得出，当橡胶掺量为10%时，在3d、7d、10d的龄期内，尺寸为100mm3的橡胶混凝土强度和150mm3的橡胶混凝土强度趋于相同，增长速率也基本一致。在10d～17d的龄期内，150mm3的橡胶混凝土抗压强度增长速率超过了100mm3的橡胶混凝土，在17d的时候，两者的强度相等；在17d以后，150mm3的橡胶混凝土抗压强度增长速率一直超过100mm3的橡胶混凝土。

当试块的橡胶掺量为10%时，在3d、7d龄期时，150mm3尺寸橡胶混凝土强度和100mm3的是几乎相同的，在7d、10d、14d时，150mm3尺寸的橡胶混凝土抗压强度大于100mm3的抗压强度，并在17d龄期时两者又相等。在17d龄期以后，150mm3的橡胶混凝土抗压强度一直比100mm3试块的抗压强度大。

在上述的试验结果中，由于橡胶混凝土时导热的不良导体[9]，因此在一定的程度上降低了橡胶混凝土的热传递性能，且掺量越大，其影响程度越大，从而对橡胶混凝土的抗压强度造成了一定的影响，所以橡胶掺量为5%的橡胶混凝土强度在刚开始的一段时间内均大于10%橡胶掺量的橡胶混凝土。由于橡胶颗粒具有良好的弹性，橡胶混凝土破坏时，橡胶颗粒可以减缓裂缝的发展速度，从而能提高橡胶混凝土的抗压强度[10]。引入胶粒，相当于在混凝土内部增加了软点[11]，故抗压强度随着掺量增加而降低。由于颗粒越细，表面积越大，含气量越大，同时橡胶与水泥浆的粘结面也越大，而作为有机材料的橡胶与水泥浆的粘结性能比粗、细骨料等无机材料均差[12]，故在含气量增多和粘结面增大的共同影响下，颗粒越细，橡胶混凝土的抗压强度越低。

4 试验结果

图3 10%橡胶掺量试块抗压强度

①橡胶掺量为5%、尺寸为150mm3的橡胶混凝土强度最大，在3d、7d、10d、14d、17d、20d的龄期内一直大于其他橡胶掺量和尺寸的混凝土。

②当试块的橡胶掺量为5%、尺寸为150mm3时，橡胶对橡胶混凝土抗压强度的提高较为明显，并且在3d～20d的龄期内，抗压强度均大于普通混凝土的抗压强度。

③当橡胶掺量为10%时，不管尺寸为100mm3还是150mm3，抗压强度均小于普通混凝土的抗压强度。

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