關于彈性混凝土應用的綜述

成治綱

(山西省交通建設工程監理總公司，山西太原 030012)

0 引言

彈性混凝土是我國近年來從國外引入的一種新型混凝土，它是用特殊的微纖維替代傳統使用的粗糙砂石來用于水泥的加固，制成的重量輕、抗裂性好并且更耐久的一種可彎曲材料。這種新型混凝土的主要成分與普通混凝土幾乎一樣，外觀也與普通混凝土相似，但在承受巨大壓力時會彎曲而不是斷裂。我國自2003年引入彈性混凝土以來，就一直得到了極高的關注。由于彈性混凝土在性價比、可操作性及抗變形等性能方面的優勢，具有廣闊的發展前景。

1 彈性混凝土及其在國內外發展研究現狀

彈性混凝土(Elastic Concrete)，是一種將只有人類頭發絲般厚度的微纖維作為水泥混凝土的組成材料配制而成的。即便在彎折的情況下也只會出現頭發絲粗細的細微裂縫，而不是破壞性的大裂縫。一旦出現裂口，其豐富的纖維便會從周邊空氣中吸收水汽，使裂口變軟，并逐漸“愈合”，修復裂隙。同時，水泥中的鈣離子也會從空氣中吸收水汽和二氧化碳，生成碳酸鈣。經過這樣一系列的自發的修復和再加固過程，彎折后的混凝土結構牢固如初。

彈性混凝土在國外應用較早。美國是最早開始彈性混凝土研究的國家。1999年美國亞利桑那州立大學建立了世界上第一個彈性混凝土結構跑道，引起了彈性混凝土路面研究的浪潮并逐步開始得到應用。2007年美國密西根大學研制出的纖維混凝土抗裂性比目前修建人行道的材料高50倍，重量也輕40%，耐久性是普通混凝土的2倍，并將其投入使用來修補某公路橋(見圖1)。日本2008年年初宣布研究成功彈性混凝土，并開始在建筑中使用彈性混凝土，以預防地震的沖擊，增強建筑抵抗地震的能力。彈性混凝土已在日本、韓國、瑞士和澳大利亞得到成熟的應用。

彈性混凝土在我國的研究起步較晚，但是發展迅速，近年來取得了豐碩的研究成果。我國最早是在1997年石家莊鐵道學院進行彈性混凝土的研究，發現橡膠微粒能夠顯著提高混凝土的抗沖擊性能。2006年上海交通大學發明了道路吸音高彈性混凝土材料。2007年山西建華化工有限公司發明了一種高強度彈性混凝土添加劑，這種復合添加劑加入普通混凝土中，在不影響混凝土抗壓強度的情況下，能大幅度提高混凝土的抗折強度增加韌性。2008年天津城市學院很好的解決了施工中彈性混凝土力學性能下降的難題。2012年9月份，我國常州市公路交通部門首次使用彈性混凝土對干線公路橋梁伸縮縫進行了整治，取得了很好的效果。

2 彈性混凝土的應用范圍探索

彈性混凝土工程性能介于普通混凝土及瀝青混凝土之間，兼具有兩者的優點。相比普通混凝土，強度高，耐磨性好，抗裂性能好，韌性高，日本研究的彈性混凝土延展性能高出普通混凝土100倍以上;相比較瀝青混凝土重量輕，熱膨脹系數是瀝青混凝土的一半以下，且具有良好的隔熱、隔音、防止軟化性能。在施工中，彈性混凝土施工簡單，攤鋪時只需倒入缺損的伸縮縫內抹平即可，無須加熱或特別處理。與傳統修復相比，其使用年限遠超鋼纖維混凝土，并在車輛碾壓發生形變后易恢復，其強度完全能夠滿足通行需要，彈性體使得通行聲音輕且耐荷載及耐沖擊性更強，從而使道路行駛更安全。施工后現場易清潔，無污染。可以說，彈性混凝土具有廣闊的應用范圍。

1)道橋路面處理。

普通混凝土路面噪聲大，剛性強，收縮縫寬且振動大，行車適應性差。相對照普通混凝土，瀝青混凝土克服了普通混凝土的很多固有弱點，大部分道橋路面建設都選用瀝青混凝土作為主要材料，但是高昂的維護費用不斷攀升，使其性價比逐步下降。彈性混凝土兼具兩者的優點，可以很好的進行伸縮縫處理，增強路面舒適度，改善公路行車的舒適性，降低噪聲，延長道橋路面使用壽命(見圖2)。上海路政部門利用彈性混凝土良好的柔韌性，將彈性混凝土應用于窨井周邊碎裂的處理，由于彈性混凝土與周邊道路的粘結程度高，特別是出色的抗剪能力，當有荷載通過時，上下的振動也不易使彈性混凝土損壞，并且很好的解決了破碎窨井的重復修復問題。

圖1 美國沃特森公司生產的Wabo Crete Ⅱ彈性混凝土

圖2 橋梁伸縮縫受力分析圖

2)建筑上作為墻板和樓板使用。

彈性混凝土重量輕，韌性高，能量吸收能力強，具有隔熱隔聲減震的性能。隨著生活水平的提高，高層住戶對噪聲影響的問題越來越關注。在建筑上，將彈性混凝土作為墻板或者樓板使用，可以很好的解決隔音問題，提高住戶生活質量。可以預測，彈性混凝土作為墻板或者樓板會具有廣闊的市場潛力。

3)其他應用。

彈性混凝土出色的工程性能，決定了其具有廣闊的應用范圍。可以應用于機場跑道建設，地下殼體，網球場，運動場等建設。

3 彈性混凝土的應用前景分析

彈性混凝土是近年來逐步成熟的一門材料科學新技術，通過改良，充分發揮其各方面的性能，可以將其應用于不同的領域，具有很廣闊的應用前景。

1)使用彈性混凝土獲得良好的經濟效益。

彈性混凝土具有質量輕及良好的抗裂性的特點，將其應用于道橋路面建設，可以適當降低路面攤鋪厚度。根據美國歇根大學研制出的“工程水泥復合材料”(ECC)為例，該種纖維混凝土抗裂性比目前修建人行道的材料高50倍，重量也輕40%，耐久性是普通混凝土的兩倍。使用該種材料可以很好的解決一些橋面耐久性(如過早出現裂縫等)問題，并無須再用伸縮接頭。日本北海道應用該材料修筑的三原橋橋面厚度僅為5 cm。有研究表明，將保養和后期維修成本考慮在內的話，在60年內，用ECC材料建橋的成本可能比使用傳統材料低37%。將彈性混凝土應用于墻板和樓板，利用其質量輕的特點，可以大大降低樓房的整體重量，同時，可以降低其他材料的應用。目前，雖然彈性混凝土的價格是普通混凝土價格的3倍～10倍，從道橋路面壽命和安全性的長遠考慮，依然是一種經濟的選擇。再隨著技術的進步，彈性混凝土市場的擴大，制備材料價格隨著需求量的擴大而降低，再加上因為使用彈性混凝土而降低的如上述費用，可以說，使用彈性混凝土會很好的降低工程成本，獲得良好的經濟效益。

2)使用彈性混凝土具有良好的社會效益。

使用彈性混凝土，在環境保護，降低污染，創造就業機會方面具有良好的社會效益。彈性混凝土部分原材料來自于廢舊輪胎，據統計，隨著汽車工業的迅猛發展，我國每年產生的廢輪胎的數量達到2億多條，并以每年兩位數的速度增長，而我國橡膠資源十分匱乏，生膠70%依賴進口。對廢輪胎進行掩埋、焚燒、堆放會造成“二次污染”，因此，如何實現廢舊輪胎的綜合利用是我國需要面對的一個難題。將廢舊輪胎加工成彈性混凝土制備材料，將其變廢為寶是一個可行的整治方案。因此，我國需要加強在廢舊輪胎整治方面的研究，將其變成產業發展鏈。同時，增加就業機會，減輕就業壓力。

4 結語

彈性混凝土在我國處于早期發展階段。由于其出色的工程性能，能有效的降低工程成本，還有在環境保護，創造就業機會等方面產生的巨大的社會效益，值得進一步研究和開發。目前，彈性混凝土價格還比較昂貴，如何降低其生產成本，將其大規模應用于工程建設，是一個很值得研究和探索的問題。

［1］ 趙曉輝.新型彈性混凝土試驗研究及應用前景［J］.河北工程大學學報(自然科學版)，2009(2)：46-47.

［2］ 夏秀華.彈性混凝土在城市道路快速化維修中的研究與應用［J］.建材發展導向，2010(8)：10.

［3］ 孫家瑛，高先芳.彈性混凝土性能研究及在橋梁伸縮縫工程中的應用［J］.工業建筑，2010(6)：92-93.