橡膠混凝土性能的初步研究

[摘　要] 　將不同比例的橡膠粉或橡膠顆粒分別代替水泥和砂，制作了C50 橡膠混凝土，分析了加壓成型對(duì)其抗壓和抗折性能的影響， 并對(duì)橡膠混凝土的抗凍和抗?jié)B等性能做了初步研究。研究證明，橡膠混凝土力學(xué)性能較基準(zhǔn)混凝土有所下降，但采用加壓成型工藝可有效改善其下降幅度;橡膠粉(顆粒) 摻量在10 %以下時(shí)，可明顯改善混凝土的抗凍和抗?jié)B性能。

[關(guān)鍵詞] 　橡膠混凝土；　加壓成型；　抗凍；　抗?jié)B

0 　引言

    我國(guó)的汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，每年產(chǎn)生大量的廢棄橡膠輪胎。橡膠是一種聚合物固體，日益增加的廢橡膠處理問題關(guān)系到全球環(huán)境及資源問題。廢舊橡膠制品是一種在自然條件下難溶的高分子彈性材料，其不溶于水，難溶于有機(jī)溶劑，而且不易腐爛。按傳統(tǒng)的方法進(jìn)行處理，費(fèi)用高昂?，F(xiàn)在世界范圍內(nèi)對(duì)橡膠的處理方式傾向于將其回收利用。在混凝土業(yè)中，人們經(jīng)常將橡膠粉末或橡膠顆粒以一定的比例代替部分骨料或水泥摻加到混凝土中[ 1～4 ] ，但是試驗(yàn)結(jié)果表明，這種混凝土的力學(xué)性能有很大下降。文獻(xiàn)[ 1 ]研究表明，用橡膠粉( FRC) 和橡膠顆粒(CRC) 代替體積百分比為45 %的骨料，其28 天立方體抗壓強(qiáng)度最大可分別下降56 %和81 %。橡膠混凝土的性能如何，直接關(guān)系到其應(yīng)用和發(fā)展的前景。因此，本文為了探討橡膠粉(顆粒) 對(duì)混凝土的正負(fù)效應(yīng)， 對(duì)橡膠混凝土的力學(xué)性能、抗凍和抗?jié)B等方面的性能進(jìn)行了初步研究。

1 　原材料及試驗(yàn)方法

1.1 　原材料

水泥:采用南京江南水泥廠生產(chǎn)的“金寧羊”牌P·Ⅱ4215 硅酸鹽水泥。其熟料的化學(xué)組成如表1 所示:

表1 　金寧羊P·Ⅱ4215 水泥熟料的化學(xué)組成

　　橡膠粉(rubber powder) 及橡膠顆粒(granulated rubber) :采用青島綠葉橡膠有限公司生產(chǎn)的橡膠粉(140μm) 和橡膠顆粒(3mm～4mm) 。表2 列出了3mm～4mm 橡膠顆粒的物理性能。3mm～4mm 橡膠顆粒形貌和140μm 橡膠粉形貌分別如圖1 和圖2 所示。

                                   圖1 　3mm～4mm 橡膠顆粒形貌

集料: (1) 普通黃砂(中砂，細(xì)度模數(shù)213)； (2) 石灰石碎石，最大粒徑為：10mm；水：自來水；

外加劑：本試驗(yàn)采用江蘇省建筑科學(xué)院生產(chǎn)的JM - B 型高效萘系減水劑，主要成分為聚羧酸，減水率≥20 % ，以及主要成分為有機(jī)物三萜皂甙的SJ 引氣劑。

                                              圖2 　140μm 橡膠粉形貌

1.2 　試驗(yàn)方法

    按C∶S∶G∶W= 1∶1.28∶2.73∶0.35 的比例成型C50 基準(zhǔn)混凝土，具體配比如表3 所示。將140μm 橡膠粉以水泥質(zhì)量7.5 %等量代砂或水泥制作的混凝土記為C50P715C 或C50P715S；同樣，將3mm～4mm橡膠顆粒以水泥質(zhì)量715 %、10 %、15 %等量代砂制作的混凝土記為C50G715S、C50G10S、C50G15S。減水劑外摻量為1 %，引氣劑摻量為015 ×10- 4～1.5 ×10- 4 。

　　表中，各字母的含義分別為：P —橡膠粉( rubber powder) ， G—橡膠顆粒(granulated rubber) ，C —水泥(cement) ，S —砂(sand)；7.5 ，10 ，15 分別為置換百分比； 3 摻引氣劑。

　　加壓成型混凝土試件采用40mm ×40mm ×160mm 三聯(lián)鋼模成型，分別施加0.7MPa 和1.4MPa 的壓力，加壓時(shí)間均為15 分鐘。一天后拆模，然后放至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)[溫度(20 ±3) ℃， 相對(duì)濕度90 %以上] ，養(yǎng)護(hù)28 天后測(cè)量其抗壓和抗折強(qiáng)度。

    抗凍試驗(yàn)采取100mm ×100mm ×400mm 的棱柱體試件， 每組3 根，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 天。采用快凍法，且每25 個(gè)凍融循環(huán)進(jìn)行一次橫向基頻的測(cè)試并稱重。

    抗?jié)B試驗(yàn)成型試模?