膠粉輕骨料混凝土研究進展

周付昊 宋小園 張志強 劉慶波

（臨沂大學 276000）

1 引言

廢舊輪胎橡膠材料屬于聚合物材料，是天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等的混合物[1]，利用埋填、燃燒及化學分解的方法處理廢橡膠將會帶來很大環境污染問題。將廢舊橡膠輪胎制成橡膠粉摻入輕型混凝土中，一方面可以消耗大量的廢橡膠粉，緩解廢舊輪胎對環境造成的污染，促進資源的重復利用。另一方面膠粉屬于彈性材料本身具有韌性、抗疲勞、隔音、減震和抗滲性等特點，將其摻入輕型混凝土中可以改善輕型混凝土的諸多性能。我國許多研究學者已經把膠粉運用到土木建筑行業中，并對其展開了一系列的研究。本文對膠粉摻入輕骨料混凝土的研究進行綜述，以期為膠粉混凝土材料的應用提供理論基礎。

2 膠粉輕骨料混凝土的工作性能

膠粉的粒徑大小、膠粉摻量以及攪拌的方式都會對輕骨料混凝土的力學性能和耐久性能都有顯著的影響。Al-Fadhi[2]認為當膠粉含量為25%時，此時的膠粉混凝土韌性指數達到混凝土的最大值，膠粉的摻入抑制了混凝土中微裂紋的產生和發展，并對混凝土的韌性有一定的提高作用。Bignozzi等[3]通過試驗證實了橡膠混凝土的坍落度隨膠粉摻量的增加而減小。在相同摻量情況下，摻入細膠粉混凝土的工作性比摻粗膠粉混凝土的工作性要好的多。郭燦賢等[4]認為膠粉混凝土結構內部的薄弱環節存在于橡膠粉、集料與硬化水泥漿體三者之間的界面區。呂晶等[5]研究發現隨著橡膠顆粒替代河沙的替代率的提高，混凝土的表觀密度隨之降低。徐靜等[6]通過大量實驗發現膠粉混凝土比普通混凝土的抗開裂性能要好，并且隨膠粉摻量的增加抗裂性能也越好。

3 膠粉輕骨料混凝土的力學性能

Yu等[7]分別通過采用不同粒徑區間的橡膠顆粒來取代混凝土的細集料，發現混凝土的抗壓強度、劈拉強度和抗折強度都會隨著橡膠粒徑的減小而降低。Eldin[8]通過對三種粒徑的橡膠塊進行試驗，發現橡膠顆粒粒徑越小，抗壓強度降低的越少，普通混凝土相對于橡膠混凝土而言，它的抗折強度降低的幅度要比抗壓強度降低的幅度要高，并通過對橡膠混凝土試塊進行加載時發現它不像普通混凝土那樣突然發生脆性破壞，而是逐漸破壞。楊敏等[9]認為在粒徑相同的條件下，應力應變曲線隨膠粉摻量的增加而越平緩，峰值應變、原點切線彈性模量、割線彈性模量也隨膠粉摻量的增加而降低。摻粗橡膠粒混凝土的軸心抗壓強度和立方體抗壓強度的強度變化穩定。并對膠粉混凝土進行預處理，發現CCl4溶液的改性效果優于NaOH溶液的，其兩種溶液的改性效果均優于清水的。馬士賓等[10]通過自制的落錘沖擊試驗發現膠粉能夠改善混凝土的抗沖擊韌性，混凝土的初裂次數和終裂次數隨膠粉摻量的增加而增加，隨膠粉粒徑的減小而增加。

4 膠粉輕骨料混凝土的耐久性能

耐久性研究涉及的范圍廣泛，到目前為止仍是我國研究的重點和難點，我國許多學者已經對膠粉輕骨料混凝土的耐久性展開了研究也取得了顯著的研究成果，大多數學者主要對膠粉輕骨料混凝土的抗凍性、抗滲性、耐酸堿腐蝕性等方面展開研究和討論。李光宇等[11]研究發現膠粉混凝土的表面抗凍能力可顯著提高，膠粉混凝土比基準混凝土的抗凍性能要好很多。并對這一現象進行了解釋，認為這是膠粉在凍融循環的作用下被反復的壓縮和彈性回復，削弱了膨脹產生的應力的結果。劉偉等[12]通過對膠粉混凝土在淡水環境、硫酸鈉溶液環境、海水環境下的凍融情況進行研究，發現在3種情況下膠粉混凝土的凍融情況均比基準混凝土的抗凍性能要好，且當膠粉混凝土水灰比為0.4時，淡水情況的凍融次數多于5%硫酸鈉溶液情況下的，并都比在海水情況下的凍融次數多很多。在淡水環境的同樣的凍融次數下，橡膠混凝土比普通混凝土的質量損失率低很多。Liu等[13]將膠粉混凝土浸泡在硫酸鹽溶液中然后烘干作為一次干濕浸泡循環，再對混凝土的抗壓強度進行研究，在浸泡15次干濕循環后，混凝土的耐蝕系數有顯著的提高，隨橡膠摻量的增大耐腐蝕系數也隨之升高。

5 結論

上述研究成果增進了人們對膠粉混凝土的進一步認識，但作為一種新型建筑材料，還有許多急待解決的問題：比如，如何提高有機高分子材料（橡膠）和無機材料（水泥、集料等）的粘結力，如何提高橡膠混凝土的隔熱隔聲性能，推廣其在吸聲材料領域的應用，如何提高混凝土的耐久性，控制裂縫的產生和發展，最終提高資源的利用率。因此，之后的研究方向應朝著骨料與膠凝材料的結合，膠粉混凝土耐久性的衰減過程，和膠粉混凝土的自愈合能力等方向。