橡膠再生混凝土強度和熱工性能研究

趙嘯　李昕　萬眾睿　喬鋒

【摘 要】采用NaOH溶液處理橡膠粒表面，澆筑8組混凝土試塊，通過試驗研究了橡膠粒取代率對橡膠再生混凝土強度和熱工性能的影響規律。結果表明：當橡膠粒取代率增加時，橡膠再生混凝土的立方體抗壓強度和劈裂抗拉強度均逐漸降低，導熱系數不斷減小，較大程度地提高了其保溫隔熱性能。

【關鍵詞】橡膠再生混凝土；立方體抗壓強度；劈裂抗拉強度；導熱系數

0 引言

橡膠再生混凝土是將廢舊橡膠破碎后摻入再生混凝土中制備而成的綠色環保的復合材料，既能緩解廢棄混凝土和廢舊橡膠帶來的環境污染、實現兩者的再生利用，又能改善混凝土的延性、抗沖擊和保溫隔熱等性能，符合循環經濟發展的趨勢，具有廣闊的應用前景[1]。目前關于橡膠混凝土的強度和熱工性能已有較多的研究。結果顯示，橡膠混凝土的強度低于普通混凝土，但橡膠的摻入提高了橡膠混凝土的熱工性能[2-3]。然而，關于橡膠再生混凝土強度和熱工性能的研究極少。鑒于此，本文澆筑了8組橡膠再生混凝土試塊，重點研究橡膠粒取代率對試塊立方體抗壓強度、劈裂抗拉強度和熱工性能的影響規律。

1 試驗

1.1 原材料

水泥：“三水”牌P.O42.5水泥；砂：河砂，細度模數為2.46，II區級配，表觀密度為2570kg/m3，含水率為5%；天然碎石：5～20mm連續級配的石子，含水率為0.1%；再生碎石：將廢棄的C25混凝土試驗梁破碎、分級后形成的石子，5～20mm連續級配，吸水率為4%；橡膠粒：0.55～2.36mm，表觀密度為1125kg/m3；改性劑：NaOH。

為降低橡膠再生混凝土強度的下降幅度，采用NaOH溶液對橡膠粒表面進行改性。具體步驟如下：將橡膠粒浸泡在3%NaOH溶液中，24h后將其取出，用水清洗，自然晾干[4]。

1.2 混凝土配合比

采用40%的再生碎石等質量取代天然碎石，由于再生碎石吸水率大，添加4%再生碎石質量的水補償拌合水；采用橡膠粒等體積取代砂，取代率為10%、20%、30%。橡膠再生混凝土配合比見表1，試塊編號用RRC-A表示，其中RRC代表橡膠再生混凝土，A代表橡膠粒取代率（%）。

表1 混凝土配合比

1.3 試驗方法

混凝土采用機械拌合。按照配合比，稱量各材料用量，依次向攪拌機中放入天然碎石、再生碎石、砂、水泥和橡膠粒，干拌60s，加水，拌合120s，倒出拌合物。澆筑4組150mm×150mm×150mm試塊，每組6個，其中3個用于測定28d立方體抗壓強度、3個用于測定28d劈裂抗拉強度；澆筑4組300mm×300mm×30mm試塊，每組2個，用于測定導熱系數。將試塊在振動臺上振動成型，24h后拆模，放入標準養護室中養護28d，再利用萬能試驗機參照《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB/T 50081-2002）測定試塊的立方體抗壓強度和劈裂抗拉強度，利用JTRG-III型建筑熱流計式導熱儀參照《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定熱流計法》（GB/T 10295-2008）測定試塊的導熱系數。

2 試驗結果與分析

2.1 橡膠粒對橡膠再生混凝土強度的影響

橡膠粒取代率對橡膠再生混凝土試塊立方體抗壓強度和劈裂抗拉強度的影響如圖1所示。

從圖1可知，未摻橡膠粒的再生混凝土的立方體抗壓強度和劈裂抗拉強度分別為21.1MPa和1.65MPa。隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土強度逐漸降低。當橡膠粒取代率為10%、20%和30%時，其立方體抗壓強度分別下降4.27%、17.54%和26.54%，劈裂抗拉強度分別下降3.64%、7.27%和20.42%。這是因為橡膠粒與周圍混凝土之間沒有良好的粘結能力，形成了混凝土中的薄弱部位，從而導致其強度下降。

2.2 橡膠粒對橡膠再生混凝土熱工性能的影響

文中采用導熱系數這一指標評價橡膠再生混凝土的熱工性能。導熱系數越小，橡膠再生混凝土的熱傳導能力越差，保溫隔熱性能越好。橡膠粒取代率對橡膠再生混凝土導熱系數的影響如圖2所示。

從圖2可以看出，未摻橡膠粒的再生混凝土的導熱系數為0.5841W/（m.K），隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土的導熱系數隨之減小。當橡膠粒取代率為10%、20%和30%時，其值分別下降10.78%、21.18%和32.75%，說明橡膠粒較大幅度地降低了混凝土的熱傳導能力，提高了混凝土的保溫隔熱性能。這可能是由于：1）橡膠粒是熱的不良導體，使得混凝土的導熱速度減慢，導熱系數減小；2）橡膠粒是憎水性材料，使其與砂漿結合不夠密實，增加了混凝土中的含氣量，由于空氣的導熱系數很小，因此降低了混凝土的導熱系數。

3 結論

通過試驗研究了橡膠粒對橡膠再生混凝土強度和熱工性能的影響規律，所得結論如下：

1）隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土的立方體抗壓強度和劈裂抗拉強度逐漸降低，且立方體抗壓強度的下降幅度更大。

2）隨著橡膠粒取代率的增加，橡膠再生混凝土的導熱系數隨之減小，保溫隔熱性能不斷提高。

【參考文獻】

[1]蔣連接，杜彬，佟彤.廢橡膠粉在混凝土中的資源化利用[J].混凝土，2014（6）：108-111.

[2]熊杰，鄭磊，袁勇.廢橡膠混凝土抗壓強度試驗研究[J].混凝土，2004（12）：40-42.

[3]徐靜，洪錦祥，萬赟，等.橡膠粉對混凝土熱工性能的影響[J].混凝土，2009（9）：92-94.

[4]蔣連接，朱方之，周棟，等.改性橡膠再生混凝土基本性能試驗研究[J].硅酸鹽通報，2015（7）：2007-2012.

[責任編輯：田吉捷]