廢舊輪胎膠粉混凝土的研制和性能測(cè)試

張雨萍 郭 強(qiáng) 茍祎波 李登發(fā)

（攀枝花學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

0 前言

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，2010 年，全世界廢棄舊輪胎的積量已達(dá)30 億條，并且還在以每年10 億條的速度不斷增長(zhǎng)。中國(guó)每年產(chǎn)生的廢舊輪胎以8%-10%的速度遞增。2010 年，中國(guó)廢舊輪胎產(chǎn)生量約達(dá)2.5 億條[1]。由于廢棄輪胎不易分解，并且回收率較低，所以當(dāng)大量的廢棄的輪胎的產(chǎn)生與堆積在一起，不但會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的危害，還容易滋生蚊蟲(chóng)。因此，我國(guó)對(duì)廢舊輪胎的處理以及處理方式越來(lái)越重視。機(jī)械破壞輪胎，將廢棄的輪胎機(jī)械破壞成顆粒用于修建公園的道路、足球場(chǎng)、跑道等地方是常見(jiàn)的一種利用廢棄輪胎的方法。將廢棄輪胎機(jī)械破壞成較細(xì)的顆粒作為混凝土的組成材料，這樣制成的橡膠混凝土有良好的延性、耐久性、抗?jié)B性、隔聲隔熱性[2-6]。將橡膠加入混凝土中后，這樣不但能改善混凝土的一些性能，還能處理一部分廢棄輪胎，節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境。很多學(xué)者研究不同顆粒大小的橡膠對(duì)混凝土的影響，并得出在橡膠摻量相同的情況下橡膠顆粒越大混凝土抗壓強(qiáng)度減小得越多等結(jié)論[7-9]。基于此本文研究在橡膠粉摻量相同的情況下對(duì)兩種配合比的混凝土抗壓強(qiáng)度的影響程度，并且對(duì)比研究了不同橡膠顆粒摻量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

1 試驗(yàn)情況

1.1 試件材料

水泥采用普通硅酸鹽水泥P.O42.5R；粗骨料為5-31.5mm 攀枝花釩鈦礦渣；細(xì)骨料采用堆積密度為1680kg/m3的攀枝花釩鈦礦渣。摻合料為Ⅱ級(jí)粉煤灰，L70 磷渣粉；外加劑使用JY-08 緩凝高效減水劑；橡膠粉（30 目，顆粒密度750kg/m3)；水為自來(lái)水。

1.2 配合比

基準(zhǔn)組混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30、C40，橡膠粉的等體積取代細(xì)集料，分別設(shè)計(jì)了6 組橡膠粉摻量，依次為0%、2%、4%、6%、8%、10%。C30 的理論配合比為：水泥：細(xì)骨料：粗骨料：水：摻合料：外加劑=345：790：1050：200：55：52：9.94 ；C40 的理論配合比為:水泥：細(xì)骨料：粗骨料：水：摻合料：外加劑=420:710:1135:175:110:15.37,由于實(shí)驗(yàn)存在相對(duì)應(yīng)的誤差導(dǎo)致具體的實(shí)驗(yàn)配合比有所差別，實(shí)驗(yàn)具體配料見(jiàn)表2-1 和2-2

表2-1 C30不同摻量實(shí)際實(shí)驗(yàn)配料表

表2-2 C40不同摻量實(shí)際實(shí)驗(yàn)配料表

1.3 試件制作

按照實(shí)際材料用料表稱取水泥、粗集料、細(xì)集料、摻合料、外加劑、水、橡膠粉；研究過(guò)程中所配制的橡膠混凝土，橡膠粉按不同摻量等體積取代取代細(xì)集料。取試兩種不同配合比混凝土的試塊進(jìn)行試驗(yàn)。詳細(xì)配料表2-1 和2-2。先稱量材料在攪拌機(jī)里預(yù)攪拌一次進(jìn)行涮膛，為了避免正式拌和時(shí)影響混凝土的配合比。啟動(dòng)攪拌機(jī)，向攪拌機(jī)內(nèi)依次加入粗集料、細(xì)集料、水泥、摻合料、橡膠粉，攪拌均勻，先將減水劑加入水中攪拌均好后，再緩慢將加入減水劑的的水倒入攪拌機(jī)內(nèi)與其他材料一起攪拌均勻，總加料時(shí)間在2min 之內(nèi)，加入適量水之后，繼續(xù)拌和2min。整理安裝好所需要的試模，在裝入模具之前首先將試模內(nèi)壁清理干凈，再刷一層脫模劑（機(jī)油）。按要求拌制混凝土，將攪拌好的混凝土填入預(yù)先刷好機(jī)油的模具中；用鐵棒將其插填密實(shí)，再放在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)，直至混凝土不再有明顯的氣泡冒出為止。將澆筑好的試塊，分類按順序排放并編號(hào)。總共制作12 組，36 個(gè)試件。待混凝土終凝后，24 小時(shí)內(nèi)脫模（塑料試模必須在24 小時(shí)內(nèi)脫模），由于脫模時(shí)間較早，混凝土試塊強(qiáng)度不夠，脫模時(shí)必須仔細(xì)、小心，避免損壞混凝土試塊。脫模后的混凝土試塊應(yīng)立即放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)池中養(yǎng)護(hù)28d。

1.4 試驗(yàn)方案

探究在橡膠粉摻量不同時(shí)對(duì)同種強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度影響以及在橡膠摻量相同時(shí)對(duì)不同強(qiáng)度的混凝土的抗壓強(qiáng)度的影響，取試兩種不同配合比混凝土的試塊進(jìn)行試驗(yàn);按表1-1至1-2配制好兩種比例的混凝土，試件按《混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定制作，試件養(yǎng)護(hù)完畢立即取出，將試件安放在JYE-2000型數(shù)顯壓力試驗(yàn)機(jī)的下承壓板上，將上壓板放至緊挨試件。在試塊加壓時(shí)，應(yīng)該保持持續(xù)且均勻地施加荷載，施加荷載的速度：混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C30取0.3MPa/s～0.5MPa/s的加荷速度,混凝土強(qiáng)度大于等于C30且小于C60取O.5MPa/s～0.8 MPa/s；當(dāng)試件開(kāi)始迅速變形時(shí)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)停止調(diào)整實(shí)驗(yàn)機(jī)油門，直到試件被破壞，并及時(shí)準(zhǔn)確的記錄破壞荷載P(N)。按下式計(jì)算試件的抗壓強(qiáng)度(精確至0.1 MPa)：

式中：f—抗壓強(qiáng)度，MPa；

P—破壞荷載，N；

A-試件的承壓面積，mm2

整理數(shù)據(jù)，取三個(gè)相同摻量的試件的測(cè)值，一般計(jì)算其算術(shù)平均值為該組試件的抗壓強(qiáng)度值(精確至0.1 MPa)，若測(cè)值中的一個(gè)值與中間值相差15%時(shí)（除中間值），則把最大和最小值一并舍除，并取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值。若三個(gè)測(cè)值差異均超過(guò)15%，則該組試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)效，則需重做該組實(shí)驗(yàn)直至得到有效數(shù)據(jù)為止。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同摻量的橡膠混凝土抗壓強(qiáng)度具體數(shù)值見(jiàn)圖3-1，其中橡膠摻量為0%的混凝土為普通混凝土。兩種強(qiáng)度的混凝土都因橡膠粉摻量的增加而減小。在摻入的橡膠粉相同的情況下，橡膠粉對(duì)強(qiáng)度更高的混凝土的抗壓強(qiáng)度影響更大。

(圖3-1)

2.2 橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度

在脫模時(shí)發(fā)現(xiàn)有部分橡膠粉浮于試塊表面，如圖3-2，由于橡膠粉本身屬于憎水性，密度較小，致使在混凝土凝結(jié)時(shí)有部分橡膠粉上浮于試塊表面，導(dǎo)致橡膠粉與其他混凝土材料之間的粘結(jié)力不夠，產(chǎn)生空隙，故橡膠混凝土的強(qiáng)度下降。在橡膠混凝土受壓過(guò)程中，由于橡膠的彈性大于其他材料的彈性，使得在受壓過(guò)程中，橡膠顆粒周圍產(chǎn)生空隙，再次使得混凝土的強(qiáng)度降低。

圖3-2 脫模時(shí)試塊的表面（橡膠粉摻量為8%）

由圖3-1可以看出，混凝土強(qiáng)度由橡膠的摻量增加而減小，C30橡膠混凝土與C40橡膠混凝土在橡膠粉摻量相同情況下，C40橡膠混凝土抗壓強(qiáng)度的下降幅度幾乎都要比C30橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度的下降幅度大。

當(dāng)橡膠的摻量的逐漸增加，橡膠混凝土的強(qiáng)度也在橡膠摻量為0的混凝土強(qiáng)度的基礎(chǔ)上逐漸下降，其他橡膠粉摻量下的混凝土強(qiáng)度下降趨勢(shì)見(jiàn)圖3-3。

兩種配合比在橡膠摻量相同的情況下，其下降的百分比不同，C30橡膠混凝土在橡膠粉摻量為2%和4%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度下降得十分緩慢，且抗壓強(qiáng)度都高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度;C40橡膠混凝土在橡膠粉摻量為2%-10%的情況下，混凝土的抗壓強(qiáng)度折減程度趨近。

在橡膠粉摻量為4%時(shí)C40的抗壓強(qiáng)度下降了18%左右，相比之下?lián)搅緾30的抗壓強(qiáng)度只下降了2.37%左右，在橡膠粉摻量為6%時(shí)C30混凝土的抗壓強(qiáng)度突然驟降，之后下降趨勢(shì)開(kāi)始變得相對(duì)緩和。總體來(lái)看在橡膠粉摻量相同的情況下C40抗壓強(qiáng)度下降的百分比要比C30的抗壓強(qiáng)度下降的百分比要大得多，具體見(jiàn)圖3-3。

圖3-3 下降百分比對(duì)比圖

下降百分比對(duì)比圖3-3。

3 結(jié)語(yǔ)

(1）橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度與橡膠粉摻量有關(guān)，通過(guò)兩組配合比的橡膠混凝土實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出隨著橡膠摻量的增加抗壓強(qiáng)度都呈下降趨勢(shì)，并且橡膠粉摻量越大抗壓強(qiáng)度便越低。

(2）在橡膠粉摻量相同的情況下對(duì)強(qiáng)度越高的混凝土的影響更大。

(3）橡膠粉的摻量在2%、4%相對(duì)在8%、10%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度的折減波動(dòng)情況更加不穩(wěn)定。