橡膠水泥混凝土性能研究

王 瑞 田 天

摘 要:在水泥混凝土中摻入適量的橡膠粉制成橡膠水泥混凝土,它對改善混凝土的韌性、抗沖擊性能,有效解決水泥混凝土的缺陷對機場道面產生的不利影響具有重大意義。文章系統(tǒng)闡述了橡膠水泥混凝土的性能。

關鍵詞:橡膠水泥;混凝土;性能

中圖分類號:TU528.572文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)22-0142-01

自20世紀90年代起,美、英等發(fā)達國家為了解決日益增長的廢舊橡膠輪胎的處理問題,將廢舊輪胎磨碎制得橡膠粉,然后與水泥混凝土混合,制成“橡膠水泥混凝土”(RPCC)。它的性能介于普通混凝土(剛性)和瀝青混凝土(柔性)之間,并集合了橡膠和水泥混凝土的特點。

1強度

國內外對橡膠水泥混凝土的研究大部分都涉及其強度,其基本—致的研究結論是,摻入橡膠集料后將導致水泥混凝土強度的降低,降低幅度與橡膠集料摻量、橡膠集料的種類以及橡膠集料是否改性有關系。橡膠水泥混凝土的密度和抗壓強度均隨橡膠摻量的增加而降低,橡膠粉種類對橡膠水泥混凝土抗壓強度影響較大,但并非粒徑越大,強度降低越多。在兩種橡膠微粒體積替代量增加的情況下,廢舊輪胎橡膠改性混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度和抗折強度均呈現下降的趨勢,但破壞形式由脆性改為彈性。針對廢輪胎顆粒摻加到水泥混凝土中會明顯降低材料強度的問題,應用多種方法來改進橡膠水泥混凝土的力學性能。例如降低W/C、摻加硅灰、偶聯劑預處理橡膠顆粒等。研究結果表明,降低W/C能夠明顯提高橡膠水泥混凝土的強度,橡膠顆粒表面用PVA和硅烷偶聯劑處理能夠顯著增加抗壓強度,如果多種方法聯合使用效果更好。

2延性和抗沖擊性能

現有研究結果均表明摻加橡膠集料可以明顯改善或提高水泥混凝土的韌性。不同研究者研究橡膠集料對水泥混凝土韌性影響的指標各不相同,大致有脆性系數、抗彎強度、彈性模量、極限拉應變值等。但得出的結論相似,即橡膠集料摻量達到一定程度的混凝土斷裂模式不同于普通混凝土的脆性斷裂,而是呈塑性屈服破壞形態(tài),反復加載至破壞循環(huán)多次都不會完全破碎,能量吸收能力比普通混凝土高,極限拉、壓應變遠遠大于普通混凝土。

3收縮和抗裂

研究橡膠水泥混凝土收縮的文獻比較少。不同橡膠粒摻量的混凝土1d～60d的干縮值均小于未摻加橡膠粒子的對比混凝土,說明摻加橡膠粒子可以明顯降低水泥混凝土的干燥收縮。在水泥混凝土中摻入廢橡膠粉、粉煤灰及外加劑等,進行優(yōu)化組合,調整混凝土的內部結構,經過宏觀和微觀試驗得出結論:水泥混凝土的抗裂韌性得到了提高,裂縫明顯減少[3]。

4橡膠水泥混凝土耐久性能研究成果

①抗凍性。與普通混凝土相比,橡膠水泥混凝土的抗凍性有明顯的改善。影響橡膠水泥混凝土抗凍性的因素有粒徑、橡膠粉摻量、表面粗糙度、密度、混凝土水膠比等。 S橡膠水泥混凝土抗凍性明顯好于普通不摻引氣劑的混凝土,而其表面剝落行為與摻引氣劑的混凝土相似。膠粉的摻入提高了混凝土的抗凍性能,特別是提高了混凝土表面的抗凍能力,即可大幅度減小混凝土的質量損失率,且在摻量小于15%的前提下,摻量越多,粒徑越小,質量損失率越小;膠粉的摻入對混凝土的相對動彈模量影響不大。

②抗疲勞性。橡膠粉混凝土的抗疲勞特性明顯優(yōu)于普通水泥混凝土。疲勞實驗前,橡膠粉混凝土超聲波聲速和抗壓強度均低于普通混凝土,疲勞實驗后,橡膠粉混凝土超聲波聲速和強度的下降幅度都低于普通混凝土。

③抗?jié)B性和耐磨性。橡膠粉混凝土的抗?jié)B性能較普通混凝土有較大的提高,孫家瑛等[5]研究了聚合物基橡膠粉混凝土的耐磨性,橡膠粉混凝土的抗磨耗性能非常優(yōu)越,并且橡膠粉摻量大小對聚合物基橡膠粉混凝土的耐磨性能幾乎沒有影響。通過水下剛球法試驗得出橡膠混凝土耐磨性能非常優(yōu)越,甚至優(yōu)于硅粉混凝土的結論。

參考文獻:

[1]嚴捍東,麻秀星,黃國暉.廢橡膠集料對水泥基材料變形和耐久性影響的研究現狀[J].化工進展,2008,27(3):395-403.

[2]趙志遠.廢橡膠顆粒改性水泥基材料的塑性開裂和抗沖擊性能[J].混凝土與水泥制品,2008,(4):1-5.

[3]張昊,張小亮,樂金朝.廢舊輪胎橡膠改性混凝土材料性能試驗研究[J].浙江水利水電專科學校學報,2008,(1):39-41.

[4]李悅.橡膠集料水泥砂漿和混凝土的性能研究[J].混凝土,2006,6:45-48.

[5]孫家瑛,高先芳,朱武達.橡膠混凝土研制及物理力學性能研究[J].混凝土,2001,(5):30-32.