胶粉轻骨料混凝土研究进展

周付昊 宋小园 张志强 刘庆波

（临沂大学 276000）

1 引言

废旧轮胎橡胶材料属于聚合物材料，是天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等的混合物[1]，利用埋填、燃烧及化学分解的方法处理废橡胶将会带来很大环境污染问题。将废旧橡胶轮胎制成橡胶粉掺入轻型混凝土中，一方面可以消耗大量的废橡胶粉，缓解废旧轮胎对环境造成的污染，促进资源的重复利用。另一方面胶粉属于弹性材料本身具有韧性、抗疲劳、隔音、减震和抗渗性等特点，将其掺入轻型混凝土中可以改善轻型混凝土的诸多性能。我国许多研究学者已经把胶粉运用到土木建筑行业中，并对其展开了一系列的研究。本文对胶粉掺入轻骨料混凝土的研究进行综述，以期为胶粉混凝土材料的应用提供理论基础。

2 胶粉轻骨料混凝土的工作性能

胶粉的粒径大小、胶粉掺量以及搅拌的方式都会对轻骨料混凝土的力学性能和耐久性能都有显著的影响。Al-Fadhi[2]认为当胶粉含量为25%时，此时的胶粉混凝土韧性指数达到混凝土的最大值，胶粉的掺入抑制了混凝土中微裂纹的产生和发展，并对混凝土的韧性有一定的提高作用。Bignozzi等[3]通过试验证实了橡胶混凝土的坍落度随胶粉掺量的增加而减小。在相同掺量情况下，掺入细胶粉混凝土的工作性比掺粗胶粉混凝土的工作性要好的多。郭灿贤等[4]认为胶粉混凝土结构内部的薄弱环节存在于橡胶粉、集料与硬化水泥浆体三者之间的界面区。吕晶等[5]研究发现随着橡胶颗粒替代河沙的替代率的提高，混凝土的表观密度随之降低。徐静等[6]通过大量实验发现胶粉混凝土比普通混凝土的抗开裂性能要好，并且随胶粉掺量的增加抗裂性能也越好。

3 胶粉轻骨料混凝土的力学性能

Yu等[7]分别通过采用不同粒径区间的橡胶颗粒来取代混凝土的细集料，发现混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度都会随着橡胶粒径的减小而降低。Eldin[8]通过对三种粒径的橡胶块进行试验，发现橡胶颗粒粒径越小，抗压强度降低的越少，普通混凝土相对于橡胶混凝土而言，它的抗折强度降低的幅度要比抗压强度降低的幅度要高，并通过对橡胶混凝土试块进行加载时发现它不像普通混凝土那样突然发生脆性破坏，而是逐渐破坏。杨敏等[9]认为在粒径相同的条件下，应力应变曲线随胶粉掺量的增加而越平缓，峰值应变、原点切线弹性模量、割线弹性模量也随胶粉掺量的增加而降低。掺粗橡胶粒混凝土的轴心抗压强度和立方体抗压强度的强度变化稳定。并对胶粉混凝土进行预处理，发现CCl4溶液的改性效果优于NaOH溶液的，其两种溶液的改性效果均优于清水的。马士宾等[10]通过自制的落锤冲击试验发现胶粉能够改善混凝土的抗冲击韧性，混凝土的初裂次数和终裂次数随胶粉掺量的增加而增加，随胶粉粒径的减小而增加。

4 胶粉轻骨料混凝土的耐久性能

耐久性研究涉及的范围广泛，到目前为止仍是我国研究的重点和难点，我国许多学者已经对胶粉轻骨料混凝土的耐久性展开了研究也取得了显著的研究成果，大多数学者主要对胶粉轻骨料混凝土的抗冻性、抗渗性、耐酸碱腐蚀性等方面展开研究和讨论。李光宇等[11]研究发现胶粉混凝土的表面抗冻能力可显著提高，胶粉混凝土比基准混凝土的抗冻性能要好很多。并对这一现象进行了解释，认为这是胶粉在冻融循环的作用下被反复的压缩和弹性回复，削弱了膨胀产生的应力的结果。刘伟等[12]通过对胶粉混凝土在淡水环境、硫酸钠溶液环境、海水环境下的冻融情况进行研究，发现在3种情况下胶粉混凝土的冻融情况均比基准混凝土的抗冻性能要好，且当胶粉混凝土水灰比为0.4时，淡水情况的冻融次数多于5%硫酸钠溶液情况下的，并都比在海水情况下的冻融次数多很多。在淡水环境的同样的冻融次数下，橡胶混凝土比普通混凝土的质量损失率低很多。Liu等[13]将胶粉混凝土浸泡在硫酸盐溶液中然后烘干作为一次干湿浸泡循环，再对混凝土的抗压强度进行研究，在浸泡15次干湿循环后，混凝土的耐蚀系数有显著的提高，随橡胶掺量的增大耐腐蚀系数也随之升高。

5 结论

上述研究成果增进了人们对胶粉混凝土的进一步认识，但作为一种新型建筑材料，还有许多急待解决的问题：比如，如何提高有机高分子材料（橡胶）和无机材料（水泥、集料等）的粘结力，如何提高橡胶混凝土的隔热隔声性能，推广其在吸声材料领域的应用，如何提高混凝土的耐久性，控制裂缝的产生和发展，最终提高资源的利用率。因此，之后的研究方向应朝着骨料与胶凝材料的结合，胶粉混凝土耐久性的衰减过程，和胶粉混凝土的自愈合能力等方向。