橡胶混凝土基本性能研究综述

2019-10-21胡凡

科技风 2019年2期

摘要：为解决日益突出的环境问题，废弃橡胶的回收再利用已经成为当今研究的热点问题。随之而来的橡胶混凝土作为一种新型的土木工程材料已受到国内外研究者广泛关注。橡胶混凝土不仅具有隔声隔热的特点，而且其工作性能和耐久性能也很突出。本文以现有的研究为基础，对目前国内外的研究结果进行大量综述。分别从橡胶混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能三方面进行综述，为研究者进一步深入研究提供宝贵的理论基础。

关键词：橡胶混凝土；工作性能；力学性能；耐久性

Abstract：In order to solve the increasingly prominent environmental problems，recycling of waste rubber has become a hot issue in today's research.As a new type of civil engineering material，rubber concrete has been widely concerned by researchers at home and abroad.Rubber concrete has not only the characteristics of sound insulation，but also its working performance and durability.In this paper，based on existing research，current research results at home and abroad extensive review.The performance，mechanical properties and durability of the rubber concrete are reviewed respectively from three aspects，it provides a valuable theoretical basis for the researchers to further study deeply.

Key words：rubber concrete；working performance；mechanical properties；durability

據统计，[1]全世界每年大约产生20亿条废旧的轮胎，且每年以10%～12%的速率在增长，所以对废旧轮胎的处理迫在眉睫。汽车的废旧轮胎是一种黑色的污染物，如果直接进行土壤填埋会很难进行自然降解，这样在很大程度上会造成环境污染。如何变废为宝成为当今科学的一个热点问题。到目前为止，人们对废弃轮胎的利用大约有以下几种途径：[2]①将废弃轮胎直接进行回收再利用，其成本虽低但是利用率不高；②对废弃轮胎进行热分解利用，其效率略有提高；③用机器设备将轮胎搅碎，制备出不同粒径大小的橡胶颗粒；④利用橡胶颗粒本身的某些特性将橡胶掺入混凝土中用于建筑领域；⑤用于道路的铺筑，可以增强路基路面结构的稳定性。本文针对上述问题，初步对橡胶混凝土的工作性能、力学性能和耐久性进行了综述。

1 橡胶混凝土工作性能

影响混凝土工作性能的因素有橡胶颗粒的形状、表面粗糙度和颗粒尺寸。橡胶混凝土和普通混凝土的工作性能二者不同，橡胶混凝土的强度较普通混凝土的强度低，但两者的工作性能几乎相同。研究者认为混凝土的坍落度随着橡胶颗粒掺量的增大而减小。橡胶掺量达到混凝土集料总体积40%时，几乎无塌落度。

2 橡胶混凝土力学性能

2.1 抗压抗折强度

国内外研究人员主要是通过实验对橡胶混凝土的力学性能展开了研究。其中包括橡胶混凝土的抗压抗折以及劈裂破坏等性能的研究。研究者用橡胶碎片代替混凝土中的细骨料对抗压抗折强度做了研究。结果表明随着橡胶胶粉的掺入，细胶粉替代骨料的混凝土强度降幅要比粗胶粉要小。研究者以橡胶颗粒取代混凝土中的粗细集料，结果表明橡胶颗粒会使混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度急剧降低。综上，橡胶混凝土强度随掺量增大而降低，随粒径减小而提高。

2.2 抗冲击性

橡胶混凝土抗冲击性能的评价指标是以其在抗冲击试验中初裂和终裂次数的自然对数来评价的。失效概率相同时，橡胶混凝土的抗冲击次数与橡胶的替换率有一定的相关性。研究发现，橡胶颗粒等体积替代 50% 的砂时，混凝土的抗冲击性能提高3.5倍。研究表明，橡胶混凝土破坏呈现延性破坏的特点，而普通混凝土的破坏特点为脆性破坏。宋少明等[3]研究发现，加入适量的粘结剂之后，就会提高橡胶混凝土的抗冲击性能。

2.3 粘接性

粘接性是指橡胶颗粒与水泥基之间的结合能力。何亮等[4]通过实验装置测定了水泥与橡胶的粘接能力，结果发现经过改性处理后的橡胶粘结强度有显著增强。周齐权等[5]通过研究发现，掺入偶联剂改性的橡胶后，橡胶颗粒与水泥基的粘接强度有明显改善。

3 耐久性

混凝土的耐久性是指混凝土在各种外界因素作用的过程中，强度和外观保持一定完整性的能力。以下分别从抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性三方面介绍橡胶混凝土耐久性的研究进展。

3.1 抗渗性

水如果渗透到混凝土内部，就会引起钢筋的锈蚀、冻融破坏和碱集料反应，同时水也相当于运输介质的载体，抗渗性对耐久性有非常重要的影响。陈波等[6]研究了橡胶颗粒对混凝土抗渗性的影响，结果表明当橡胶掺量为10%时，随橡胶颗粒掺量的增加，橡胶混凝土抗渗性表现出先增大后减小的特点。冯凌云等[7]研究了高温对橡胶混凝土氯离子渗透性的影响，当温度非常高时，氯离子的渗透能力相当强；橡胶掺量为等体积替代砂的7%时，橡胶混凝土抗氯离子渗透性能最佳。胡鹏等[8]研究了不同橡胶掺量和水灰比对橡胶混凝土的抗渗性的影响，结果表明当橡胶掺量为50 kg /m3 时橡胶混凝土抗渗性最好，且水灰比增大时，橡胶混凝土抗渗性随之减小。张亚梅等[9]研究发现，当橡胶掺量小于10 % 时，橡胶混凝土的抗渗性有提升，而随着掺量增加抗渗性将逐渐降低。

3.2 抗冻性

抗冻性是指混凝土材料抵抗多次“冻融循环”而不导致疲劳破坏的性质。李光宇等[10]研究表明，当橡胶掺量小于15%时，抗冻性随着掺量的增加而增大。王涛等[11]研究认为，橡胶颗粒与引气剂的作用相当，若想提高混凝土的抗冻性，可通过增大混凝土含气量同时改变橡胶颗粒自身的特性来提高混凝土抗冻性。张亚梅等[12]研究发现影响混凝土的抗冻性因素主要有粒径和掺量，当粒径为3～4mm的较粗橡胶颗粒时，混凝土抗冻性不能明显得到改善，而掺入粒径为140μm的较细橡胶时，混凝土的抗冻性有显著改善。

3.3 抗侵蚀性

影响混凝土的抗侵蚀性指标主要有水泥的品种、混凝土的密实度及孔隙特征。密实性好且具有封闭孔隙的混凝土在被侵蚀介质侵蚀时，混凝土的抗侵蚀性就好。张亚梅等[9]认为橡胶颗粒可以改善混凝土的抗侵蚀性，但在特殊环境中混凝土抗侵蚀性能劣化较快，因此不适应于特殊环境下。王开惠等[13]研究表明当橡胶掺量小于12%时混凝土的耐腐蚀性能有显著提高。欧兴进等[14]研究表明橡胶混凝土的抗侵蚀性随橡胶掺量的增减小而增强。

4 总结

橡胶混凝土是一种新型的土木工程材料，目前国内外学者也对它进行了广泛研究。在研究的各个领域取得了一定的成就。与此同时，由于缺乏经验与成熟的理论指导，橡胶混凝土在某些领域仍然存在很多不足，有待研究者做继续深入的研究。虽然橡胶的掺入使混凝土的抗压抗折强度有一定程度的下降，但在实际工程允许的一定范围内，其工作性能和耐久性都有明显的提升。橡胶颗粒可以增强混凝土的延性，同时具有隔声隔热的效果，还能够改善混凝土的韧性、耐久性等性能。它真正做到了变废为宝，为废橡胶的资源化利用开辟了新途径。但是目前的研究阶段仍然停留在初级阶段，在橡胶影响混凝土性能的微观机理方面的研究还不够透彻，因此有必要对橡胶影响混凝土性能机理方面做系统性研究。所以，要实现橡胶混凝土的广泛应用，采取相应措施改善橡胶混凝土的性能具有重要意义。

参考文献：

[1]潘东平，刘锋，李丽娟，等.橡胶混凝土的应用和研究[J].橡胶工业，2007（3）：182-185.

[2]李如林.我国橡胶粉生产应用现状及发展[J].中国橡胶，2000（15）：15-18.

[3]宋少民，刘娟红，金树新.橡胶粉改性的高韧性混凝土研究[J].混凝土与水泥制品，1997（1）：10-12.

[4]何亮，刘誉贵，牟元华.橡胶改性及其对橡胶水泥基质材料性能的影响[J].硅酸盐通报，2017，36（3）：936-941.

[5]周齐权.橡胶混凝土工作性能及力学性能研究[J].福建建材，2011（5）：1-2，55.

[6]陈波，张亚梅，陈胜霞，等.橡胶混凝土性能的初步研究[J].混凝土，2004（12）：37-39.

[7]馮凌云，袁群，杨卫坤，等.混凝土抗渗性试验研究[J].人民黄河，2011（9）：125-127.

[8]胡鹏，朱涵.橡胶集料混凝土渗透性能的研究[J].天津理工大学学报，2006，22（4）：8-12.

[9]张亚梅，陈胜霞，高岳毅.浸-烘循环作用下橡胶水泥混凝土的性能研究[J].建筑材料学报，2005，8（6）：665-671.

[10]李光宇.橡胶粉混凝土抗冻性能试验研究[J].混凝土，2008，24（4）：60-62.

[11]王涛，洪锦祥，缪昌文，等.橡胶混凝土的试验研究[J].混凝土，2009（1）：67-69.