探究廢橡膠在水泥混凝土和瀝青混凝土改性中的應用

李志軍

（黑龍江工程學院，黑龍江 哈爾濱 150050）

混凝土生產成本低、適應性強、應用方便、工藝簡單，但作為一種脆性材料，強度性能強化始終都是其研究重點。橡膠材料難以自然降解，如何處理廢舊橡膠資源是當前世界上非常嚴峻的課題，將廢橡膠應用在水泥混凝土和瀝青混凝土改性中，不僅可以改善混凝土強度缺陷，也實現了資源的可持續利用。

1 廢橡膠的應用方式

廢橡膠在水泥混凝土中的應用可以有效改善水泥、瀝青混凝土的工作性能，讓這兩種混凝土可以得到更好的應用。混凝土由膠結材料、骨料、水組成，現階段，包括：水泥混凝土、瀝青混凝土、石膏混凝土、聚合物混凝土，作為土木工程材料之一，其本身具有非常較強的流動性、粘聚性、保水性，但在混凝土實際應用過程中，還需要得到進一步改善。將廢橡膠應用在水泥混凝土和瀝青混凝土中可以有效改善其性能，常見的應用方式有兩種：第一，直接摻入。利用橡膠粉、橡膠顆粒代替粗骨料，可以有效降低橡膠混凝土的脆性，改善材料延性，根據試驗來看，橡膠集料混凝土的彈性模量較優，不僅如此，極限拉應變也超過了基準混凝土，有效提高了韌性和抗疲勞性能。目前，很多公路施工團隊都利用廢舊橡膠輪胎顆粒代替膠粒，切實提高公路的抗裂性和耐久性，裂縫明顯減少。第二，改性后摻入。改性后摻入可以進一步擴大橡膠粉在混凝土應用的范圍，在實際發展過程中，將改性后的橡膠粒子加入到混凝土中，可以作為添加劑，根據不同工程強度控制加入量，能夠有效滿足公路路面的實際需求，改善路面品質，真正達到環保和工程雙贏的結果。

2 廢橡膠在不同混凝土改性中的應用

由上可知，廢橡膠的加入可以改變瀝青或者水泥混凝土中膠凝材料的含量，增加混凝土的延展性、抗疲勞性、變形能力等，但是在實際應用過程中，具體加入方式、工藝還需要進行深層次的研究分析。

2.1 高粘性改性瀝青混凝土

瀝青混凝土常用在公路路面，因此，其必須要具備優秀的路用性能，為車輛提供安全穩定、舒適優質的服務。高粘性改性瀝青混凝土本身就具備高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性、抗滑性、滲水性等性能，在制備過程中，不同廢橡膠改性劑的摻入量會對性能產生不同的影響。根據實際試驗結果來看，當廢橡膠粉摻入量不變的情況下，改性劑摻入量逐漸增加，瀝青混凝土的針入度就會隨之降低。當廢橡膠粉摻入量在8%、10%時，隨著改性劑摻入量增加，瀝青混凝土15℃延度有增有減，當廢橡膠粉摻入量在12%、14%時，瀝青混凝土15℃延度降低。經過全方面考慮，最終選定了改性劑和廢橡膠粉的摻量分別為6%和10%。在150℃下，攪拌溶脹半小時；在190℃下，高速剪切乳化一小時；在150℃下，發育半小時。除了廢橡膠粉之外，還加入了3%的萜烯樹脂，以此滿足性能需求。還要對高粘性改性瀝青混凝土集料性能指標進行檢測，以此確定礦料級配和高粘改性瀝青混凝土的最佳油石比。以瀝青混凝土公路的耐磨性為例，廢橡膠的摻量越高、齡期越長，耐磨性也就越大，通過抗磨性試驗所得到的結果來看，將高粘性改性瀝青混凝土的石油比控制在4.01%左右，整體性能最優。在此基礎上，該高粘性改性瀝青混凝土已經基本滿足技術規范需求，其空隙率、析漏損失、穩定度均滿足規范技術要求，而且具有非常的穩定性[1]。

2.2 橡膠粉改性水泥混凝土

廢橡膠不僅可以在瀝青混凝土改性中應用，改性后還可以應用在水泥混凝土中，形成橡膠粉改性水泥混凝土。如果直接將廢輪胎顆粒加入到水泥砂漿和混凝土中，在一定程度上會限制材料應用，可有使用改性劑來提高橡膠水泥混凝土的的抗疲勞特性和韌性。水泥混凝土本身的延性、抗沖擊強度、抗疲勞性相對較差，但廢舊橡膠顆粒的彈性較強，可以從根本上解決這一問題。想要將強度損失控制在最小范圍內，同時又最大限度提高混凝土韌性，就要通過橡膠改性處理這一環節，利用偶聯劑對橡膠顆粒進行預處理，這種處理方式會隨著橡膠摻入量的增加，效果逐漸提高。根據疲勞實驗前后的超聲波速度和抗壓強度變化數據來看，橡膠粉改性水泥混凝土的聲速僅僅降低1.72%，強度方面橡膠粉改性水泥混凝土沒有發生變化，因此可知，經過處理后橡膠粉改性水泥混凝土的強度雖然出現了一定程度的降低，但是抗疲勞特性明顯優于普通水泥混凝土。不僅如此，還觀察了微觀結構，從微觀結構來看經過偶聯劑處理后的橡膠顆粒可以和水泥混凝土基體進行完美的結合，而沒有經過改性處理的橡膠顆粒和基體之間存在大量裂紋，由此可知，橡膠粉改性水泥混凝土的抗壓強度、延性、韌性都得到了不同程度的提高。除了上述幾個方面的分析之外，物理力學的性能也得到了發展，混凝土的延性和韌性也得到了有效提高，沒有出現離析、泌水現象。值得一提的是，經過處理后橡膠粉改性水泥混凝土在遭受破壞時，表現出了極強的變能力，并沒有出現潰散，而是保持了原有形狀，最為主要的是，在設計配合比時，要將橡膠體積控制在集料總體積的10%[2]。

3 結語

綜上所述，混凝土的強度一直在不斷改善，但近幾年來，逐漸進入瓶頸階段，廢橡膠應用在水泥混凝土和瀝青混凝土改性中的研究早在20 世紀后期就已經開始進行。通過本文對高粘性改性瀝青混凝土和橡膠改性混凝土性能的分析，對廢橡膠的應用有了全新的認識。