橡膠顆粒對砂漿性能的影響

邢曉飛 蘇彩麗 王春彩

摘 要：采用20目、40 目、60目的廢舊輪胎橡膠顆粒以等體積代換砂漿中的砂，對砂漿強度、彈性模量進行研究。結果表明：橡膠砂漿力學性能有所下降，橡膠摻量超過15%時，下降速率變快；砂漿彈性模量有所下降，當橡膠摻量超過15%時，彈性模量會上升。

關鍵詞：橡膠砂漿；強度；彈性模量

每年汽車行業會產生大量的廢舊橡膠輪胎，。橡膠是一種具有很好的的彈性、抗震、保溫隔熱、耐磨且自重較輕的材料，其在建筑行業的應用研究也逐漸提上日程 。橡膠混凝土是利用廢舊的橡膠，進過破碎、清洗、篩分形成的顆粒摻入到砂漿。

1、實驗

1.1原材料

（1）水泥為開封孟電 P·O42.5 普 通 硅 酸 鹽 水 泥， 比 表 面 積398 m2/kg 。砂為河砂最大粒徑為4.75mm，連續級配，細度模數2.59，表觀密度為2537kg/m3。

（2）橡膠顆粒為開封橡膠顆粒加工有限公司生產。粒徑為20 目、40 目、80目。堆積密度為1237kg/m3、875kg/m3、637kg/m3。

2.2實驗設計

（1）實驗采用 20 目、40 目、60目的廢舊輪胎橡膠顆粒以等體積代換砂漿中的砂（代換量分別為10%、15%、20%）。灰砂比 1：3，水灰比 0.55。砂漿震動成型后，24小時拆模，并進行標準養護。

（2）粉煤灰分別在20 目、40 目、60目的橡膠顆粒摻量下等質量取代20%、40%的水泥。灰砂比 1：3，水灰比 0.55。砂漿震動成型后，24小時拆模，并進行標準養護。

2、實驗結果分析

2.1橡膠顆粒等體積代替砂28天抗壓強度、抗折強度。

由于橡膠顆粒本身的強度較低、彈性變形較大。故當水泥砂漿摻入是橡膠顆粒后，砂漿的抗折強度、抗壓強度都會有一定的變化。詳見圖1、圖2。

圖1橡膠水泥砂漿的28天抗折強度

圖2 橡膠水泥砂漿的28天抗壓強度

通過上圖可以看住，砂漿的抗折強度、抗壓強度都隨著橡膠顆粒摻量的增加而減小。并且，橡膠顆粒粒徑越大，砂漿強度降低的越明顯。當橡膠顆粒摻量超過15%時，砂漿的強度下降速率加快。由此可以看出，橡膠顆粒的粒徑、摻量的多少對砂漿強度有著十分顯著的影響。由此可見，橡膠顆粒的摻量在15%時，砂漿的強度能夠達到一個相對較好值。

這是因為在相同離得作用下，橡膠顆粒的變形遠遠大于砂和水泥石的變形量，這使砂漿強度降低。并且，橡膠顆粒由于是一種成分復雜的有機物，它和水泥砂漿的粘結情況不好，并在水泥石中形成許多新的界面，這些界面是一個受力薄弱區。同時，橡膠顆粒的加入，會在砂漿中引入大量的氣泡，使砂漿內部氣泡含量增多，這也是砂漿強度降低的一個原因。但是，橡膠顆粒越小，會對砂漿中的氣泡進行細化，是氣泡變小，這也是為什么在相同摻量下橡膠粒徑越小，對砂漿強度影響越小的原因。

值得注意的是，隨著橡膠顆粒的減小，砂漿強度減小的趨勢減緩，并且在砂漿試件破壞時，試件有很大的彈性變形，甚至能保證試件的完整性。這是因為香蕉顆粒在砂漿內部起到一個“彈簧效應”，可以限制破壞裂縫的發展。

2.2橡膠顆粒等體積代替砂28天彈性模量。

砂漿計算方法按國家規范（GB/T 7897.6-2008）《鋼絲網水泥用砂漿力學性能試驗方法》進行，其計算公式為：

Pa—Po

Em= ——————

A（ξa—ξo）

式中：Em—砂漿彈性模量， Gpa Pa—控制荷載，KN

Po—初始荷載，取0.8KN ξa —控制荷載下的應變

ξo—初始荷載下的應變 A—試件截面面積，取1600mm2

砂漿在不同橡膠摻量下的彈性模量見圖3。

圖3不同橡膠摻量下砂漿彈性模量

可以看出，砂漿的彈性模量隨著橡膠摻量的增大而減小，但是，當橡膠摻量到一定值時，砂漿彈性模量下降趨勢變緩。當橡膠摻量超過15%時，砂漿的彈性模量由上升趨勢。并且，在相同摻量下，橡膠顆粒的粒徑越小，砂漿的彈性模量下降值越小。橡膠砂漿和普通砂漿的受力機理不一樣，在橡膠砂漿中，試件破壞是因為橡膠集料周圍水泥基材料受力而破壞，橡膠本身有很好的彈性性能，能吸收較多的能量，從而限制試件的破壞。同時，相對于砂，可以把砂漿看成砂漿中科細小空隙，砂漿粒徑越小，相應的孔徑越小，砂漿的彈性模量增大。

3、結論

（1）橡膠顆粒的摻入會降低砂漿的強度，不同粒徑的橡膠，對砂漿強度的影響結果不一樣，橡膠顆粒粒徑越小，強度降低至越小。并且在橡膠顆粒摻量的15%時為最佳。

（2）不同橡膠顆粒對砂漿彈性模量的影響也不一樣。隨著橡膠顆粒的摻入，砂漿的彈性模量會降低。但當摻量超過15%時，砂漿彈性模量會上升。

（3）目前對橡膠在水泥基材料中的微觀界面沒有形成一套成熟的理論研究，可以考慮在微觀上進行橡膠砂漿分析。

參考文獻：

[1]劉日鑫，侯文順，徐永紅，徐開勝.廢橡膠顆粒對混凝土力學性能的影響[J].建筑材料學報，2009（3）.

[2]嚴捍東，麻秀星，陳秀峰，黃國暉，李長太.廢橡膠粉對混合砂漿性能影響的研究[J].環境工程學報，2008（3）.