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1、-橡胶混凝土-第 9 页橡胶混凝土的性能与耐久性综述李洪马作者简介：李洪马（1990-），硕士研究生，主要从事混凝土材料的研究联系地址：南京市中山科技园汇鑫路22号江苏中铁奥莱特新材料股份有限公司 211500联系电话：基金项目：国家973项目资助（2011CB013800），王学兵2，潘志华(1.江苏中铁奥莱特新材料股份有限公司 江苏南京 211500；2.湖北文理学院 建筑工程学院，湖北襄阳 441053)摘要：橡胶混凝土作为处理废旧橡胶是一种良好的途径。本文总结了橡胶混凝土的学性能的变化以及不同因素对橡胶混凝土力学性能的影响；但是，相比较普通混凝土，橡胶混凝土的力学性能较低，因此，不同橡
2、胶预处理的方法得以提出来增加混凝土的力学性能。而橡胶的加入也导致橡胶混凝土的耐久性相比于不同混凝土的耐久性也有很大的区别。关键词：橡胶混凝土；力学性能；预处理；耐久性Review of performances and durability of rubber concreteLI Hongma1; WANG Xuebing2, PAN Zhihua,(1. Jiangsu ARIT new materials co.,LTD；Nanjing；211500；China2. School of civil engineering and architechure, Hubei universit
3、y of arts and science, Hubei Xiangyang 441053)Abstract: Rubber concrete is a great way to consume the waste rubber. Changes of mechanical properties of rubber concrete and different factors affected of mechanical properties on the properties of rubber concrete were summarized; but compared with ordi
4、nary concrete, the mechanical properties of rubber concrete was low. Therefore, different rubber pretreatment method can proposed to increase the mechanical properties of concrete. And the addition of rubber also lead to the durability of rubber concrete also had a great difference compared to the d
5、urability of different concrete.Keywords: Rubber Concrete; Performance; Pretreatment; Durability橡胶按原材料来源主要为天然橡胶和合成橡胶。从图1可以看出，中国天然橡胶掺量逐渐增加，而销售量也逐年增加1。当2011年后国内的天然橡胶的销售量已达到近400万吨。与之相伴随的是，我国的合成橡胶的生产能力也快速增长2-6。自2008年以来，我国合成橡胶的生产能力仍继续保持快速增长的态势，截至2015年底，我国合成橡胶(含胶乳)的总生产能力已经达到万吨，比2008年增长了约85.5%。图1 19952011
6、年国内天然橡胶生产量与消费量比较1图2 20082015年我国合成橡胶的生产量比较2-6如此庞大的橡胶的生产量最终导致的是橡胶制品废料的增加。以废旧轮胎为例，轮胎的设计寿命一般为50100年，但是轮胎在使用12年后因磨损就报废了。废旧轮胎橡胶粉主要的化学成分还是天然橡胶和合成橡胶(如丁苯橡胶、顺丁橡胶)，还有硫、碳黑、氧化硅、氧化铁、氧化钙等添加剂成分7。全世界每年有15亿条轮胎报废，其中得到回收再利用的只占 15%20%。我国2002年废旧轮胎达到8000万条，并将以每年12%的速度增加，到2005年将达到亿条，到2010年将达到2亿条，这样大规模的废旧轮胎将会造成固体废弃物环保问题，被称为
7、黑色垃圾8。将废旧轮胎加工成橡胶粉是国际上通用的废旧轮胎再生处理方式，其中废旧胶粉在公路行业中的应用是废旧轮胎处理的主要途径之一。长期以来，日益增多的废旧轮胎成了环境保护的一大难题。大规模的公路建设为废旧轮胎橡胶的回收利用提供了契机9。混凝土是现代工程结构的主要材料，随着高强、超高强混凝土的实践和应用，混凝土的高强化与高脆性化的矛盾突显，已有研究表明，将废旧轮胎粉碎成橡胶块（粉）掺加到水泥混凝土中，不仅可以改善混凝土的韧性，还可以使混凝土具有隔声、隔热、减震、能量吸收多、以及良好的耐久性等优良性能10。废旧橡胶混凝土是一种新型的复合材料11，其不但为废旧轮胎回收再利用提供了高效途径，也改善了普
8、通混凝土的力学性能，而且具有明显的环保效应和工程实用价值。1.橡胶混凝土的力学性能廖国维等12对采用不同橡胶掺量、不同橡胶粒径组合的低掺量橡胶混凝土进行单轴受压试验。随着橡胶掺量的增加和橡胶粒径的减小，橡胶混凝土的轴心抗压强度、弹性模量逐渐下降。橡胶的掺入可以提高混凝土适应变形能力，基准混凝土的极限应变增大，橡胶混凝土的极限应变随橡胶掺量增加以及橡胶粒径减小而呈现增大的变化趋势。随着橡胶掺量增大以及橡胶粒径的减小，橡胶混凝土开裂应力逐渐减小，开裂应变逐渐增大，裂缝的宽度、长度和数量逐渐减小，裂缝的分布相对均匀分散，裂缝方向越贴近竖向方向，破坏形态从斜剪破坏转变为柱状压坏。孙洪泉等13基于材性试
9、验研究了粗骨料级配对橡胶混凝土构件强度及弹性模量的影响，并发现不同粗骨料级配的橡胶混凝土的弹性模量有较大差别。为了研究水灰比、橡胶细度和橡胶掺量对橡胶混凝土的性能的影响，王立伟14等采用正交试验方法，以抗压和抗折强度为性能指标，通过回归分析和极差方差分析确定抗压和抗折强度影响因素的显著性大小，并发现水灰比影响最大，橡胶细度和掺量有一定影响。田薇15等研究了橡胶混凝土的脆性性能。研究发现，橡胶混凝土材料的脆性优于普通混凝土。郭永昌16等研究了橡胶颗粒体积分数为0%20%的橡胶混凝土的多应变率动态力学性能试验研究，并发现橡胶混凝土是应变率敏感材料，其峰值应力、极限应变表现出显著的应变率强化效应。对
10、于同一橡胶颗粒掺量，橡胶混凝土的增强效应随着应变率的增大而增强。对于同一应变率水平，橡胶混凝土的变形能力随橡胶掺量的增加而增强。从破坏形态来看，橡胶混凝土的抗冲击性能明显优于普通混凝土。李赞成17等采用3种粒径(16目、20目、40目)，4种掺量(50L/m3、75L/m3、100L/m3、125L/m3)研究了橡胶粉的粒径、掺量对橡胶混凝土抗压强度、抗折强度及折压比的影响情况，确定橡胶粉的最佳粒径及掺量范围。与普通混凝土相比，橡胶混凝土的破坏表现为延性破坏；随着橡胶粉掺量的增加，橡胶混凝土的7d、28d抗压强度和抗折强度逐渐降低；并发现制备橡胶混凝土时，最佳粒径为40目，掺量应大于100L/
11、m3。许金余18等采用3种粒径、5种掺量的橡胶粉制备了橡胶混凝土，并发现橡胶粉的加入使混凝上的抗压强度有所下降，并且随着橡胶粉目数的增大，抗压强度不断下降；橡胶混凝土的抗压强度均随橡胶粉掺量的增加而呈现下降趋势，在橡胶粉掺量为110kg/m3时下降幅度最大；橡胶混凝土的韧性增强，由脆性破坏转变成塑性破坏。袁勇19等的研究发现橡胶混凝土的动弹模量和静弹模量随着橡胶掺量的增加都有明显降低，橡胶块对弹性模量的影响大于橡胶粉，橡胶混凝土动、静弹模之间的差异明显大于素混凝土。周金枝20等研究发现在橡胶掺量相同的条件下，橡胶混凝土的力学性能随掺入橡胶颗粒的目数不同而改变。并建立了橡胶混凝土抗压强度的对数拟
12、合曲线。如果橡胶的目数与掺量都在测试范围内，则该公式能够有效地预测橡胶混凝土的抗压强度。曹宏亮21等研究了橡胶粒/粉采用等体积取代细骨料、等体积取代粗骨料以及按水泥质量外掺3种方法配制的橡胶混凝土的抗压强度及劈拉强度。抗压强度随着取代量增加而减小，随着橡胶粒径的减小而减小；劈拉强度与抗压强度规律类似；等体积取代粗骨料的橡胶混凝土延性最好，而等体积取代细骨料的橡胶混凝土抗压和劈拉强度最高。冯文贤22等研究发现随着橡胶粉掺量的增加，混凝土的密度有所降低，抗压强度也有不同程度的降低。在循环荷载作用下，橡胶混凝土的应变呈3阶段变化规律，即内部损伤形成阶段、稳定扩展阶段及失稳发展阶段，3阶段所占比例分别
13、为疲劳寿命的1:8:1。王可良23等研究了橡胶混凝土的极抗裂性能。并发现当橡胶集料掺量为10kg/m3、20kg/m3和30kg/m3时，试件破坏时的极限拉应变分别为普通混凝土的、和倍；掺入橡胶集料，混凝土的抗裂性能提高，但橡胶集料掺量存在一个合理值，超过该值后混凝土的极限拉应变会减小。2.橡胶预处理橡胶混凝土强度的影响影响橡胶混凝土强度的主要因素在于橡胶颗粒与水泥砂浆的薄弱界面13，界面粘结的强度决定了复合材料的整体强度。由于胶粉不具备水化能力，因此不能与水泥生成水化产物，只是起到填充作用；同时，与水泥砂浆相比，橡胶的弹性模量很低，这样增加了水泥砂浆试件的软弱点，造成水泥砂浆抗压强度的降低。
14、对橡胶的表面进行处理，可提高橡胶与水泥砂浆的粘结性，从而使橡胶水泥砂浆整体抗压强度有所提高24。对于橡胶预处理的方法不仅包括水、HCl、NaOH等无机物，也包括四氯化碳等有机溶剂等25。赵艳艳等26分别采用水、浓度为1%的NaOH、HCl和CaCl2溶液以及硅烷偶联剂对橡胶表面进行了预处理。结果发现，经过NaOH和CaCl2溶液处理的橡胶颗粒混凝土7d强度提高较快，而偶联剂和HCl溶液处理的橡胶颗粒混凝土7d后强度提高较快，经NaOH和CaCl2溶液处理的橡胶颗粒混凝土28d强度最高。同时，选用浓度为1%的NaOH溶液处理橡胶颗粒，分别以10%、20%、30%、40%、50%的橡胶颗粒等体积替
15、代砂子，研究橡胶颗粒对水泥混凝土抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响规律。并发现橡胶颗粒掺量为010%时混凝土强度降低较快，为10%40%时混凝土强度降低减缓，为40%50%时混凝土强度降低加快；橡胶混凝土弹性模量随橡胶颗粒掺量的增加呈直线下降。陈怡宏27 等发现未处理橡胶，掺入NaOH改性橡胶的混凝土具有更低吸水率和干燥收缩率，且提升混凝土的抗冻性能。杨若冲等28研究了添加丁苯胶乳对橡胶混凝土性能的影响。并在其中添加了乙二醇、柠檬酸钠等外加剂。其中水泥、细集料、粗集料、水、聚合物、消泡剂、乙二醇、柠檬酸钠的质量比为。随着橡胶掺量的增加，橡胶混凝土的抗冲击韧性呈现先增加后下降的
16、趋势；粘结强度呈现先差异很小而后明显下降的趋势；而混凝土降噪效果越来越明显。曹宏亮29等采用水洗、NaCl溶液及MgSO4溶液对橡胶颗粒进行处理，并通过电镜观测结果显示，这3种方法均可改变橡胶颗粒表面的孔隙结构，增加其粗糙度。与基准橡胶混凝土相比，水洗改性橡胶混凝土及NaCl改性橡胶混凝土的抗压强度、劈拉强度均有所提高，其中NaCl溶液的改性效果更优。MgSO4改性橡胶混凝土的抗压强度与劈拉强度试验结果不理想，MgSO4溶液不适宜作为处理橡胶颗粒的改性剂3.橡胶混凝土的耐久性混凝土的耐久性主要包括抗冻融性能、抗碳化性能、抗Cl-侵蚀以及抗渗性能等。李晓林30等研究了橡胶混凝土的抗冻融性能。随着
17、冻融循环的进行，橡胶混凝土表面会出现裂缝，并有细小颗粒脱落。冻融循环次数增加，则其表面的裂缝会变多且越来越粗。橡胶混凝土的质量损失随着冻融循环次数的增加而增大，随着冻融循环次数的增加，质量损失的幅度呈增大趋势。于群31等研究了废旧橡胶混凝土抗碳化性能，并发现橡胶颗粒的掺入对混凝土早期抗碳化性产生了不利作用，但使混凝土后期抗碳化能力有所提升；不同橡胶颗粒粒径、掺量对抗碳化性能影响不同，橡胶颗粒最佳掺量的体积分数为10%且颗粒粒径越小效果越好。谢志红32等主要研究了盐溶液干湿循环条件下橡胶混凝土圆柱体的轴压力学性能。并发现随着橡胶掺量的增加，橡胶混凝土抗压强度和最大荷载处对应的峰值应变均逐渐降低，
18、但同一橡胶掺量下混凝土随着盐溶液干湿循环次数的增加，峰值应变变化不大；经过90次和180次干湿循环后，混凝土抗压强度增加明显，而掺量为30%的混凝土经过180次干湿循环后抗压强度降低9.16%。叶启军33等研究了氯离子浓度为3.5%下构件承受3种应力状态（正常受力、极限受力、裂缝较宽），发现：在正常受力状态下，氯离子入侵的深度较普通混凝土浅，即橡胶混凝土在海洋环境中抗氯离子能力较强，其耐久性大大提高。熊健民34等研究了不同浓度NaCl溶液中，对其抗压等力学性能的影响。并发现随着橡胶混凝土的抗压和抗弯性能都会因为酸液的作用而被逐渐降低，且抗压强度的降低程度更为明显。杨志芳35等研究了橡胶粉掺量对
19、混凝土抗冻性、抗碳化性能和耐磨性能，以及对水泥砂浆抗渗性能的影响。并表明，添加橡胶粉能明显改善混凝土的抗冻性和耐磨性，但随着橡胶粉掺量的增大，抗冻性逐渐变差，而耐磨性逐渐提高；随着橡胶粉掺量的增多，混凝土的抗碳化性能和水泥砂浆的抗渗性能都有所降低，橡胶混凝土的碳化主要发生的7d之前和1428d之间。陈波36等发现橡胶混凝土力学性能较基准混凝土有所下降，橡胶粉掺量在10%以下时，可明显改善混凝土的抗冻和抗渗性能；其中，掺橡胶粉比掺橡胶颗粒对改善抗冻性能的效果要好，橡胶混凝土的抗渗标号均可达到P12。橡胶粉(颗粒)的掺量在10%以下时，可以改善混凝土抗渗性能；掺量超过10%时，抗渗性能就出现下降的
20、趋势。橡胶粉与橡胶颗粒对改善抗渗性能的区别不明显。许金余37等发现当冻融循环次数相同时，掺入橡胶粉的粒径越小，橡胶混凝土的质量损失率也越小，表面抗冻性越好，而且相对动弹模量也越大，抵抗内部损伤的能力也越强；随着橡胶粉掺量的逐渐增加，质量损失率先减小后增大，而相对动弹模量先增大后减小，掺量小于100L/m3时，橡胶混凝土的质量损失率小于基准混凝土，而且相对动弹模量大于基准混凝土；当橡胶粉的掺量小于100L/m3时，可以提高混凝土的抗冻性。参考文献： 1 祁栋灵，王秀全，张志扬，等. 中国天然橡胶产业现状及其发展建议J. 热带农业科学. 2013(02): 79-87. 2 中国合成橡胶工业协会秘
21、书处. 2009年国内合成橡胶产业回顾及展望J. 合成橡胶工业. 2010, 33(2): 85-87. 3 中国合成橡胶工业协会秘书处. 2012年国内合成橡胶产业回顾及展望J. 合成橡胶工业. 2013, 36(3): 163-166. 4 中国合成橡胶工业协会秘书处. 2014年国内合成橡胶产业回顾及展望J. 合成橡胶工业. 2015(02): 81-83. 5 中国合成橡胶工业协会秘书处. 2015年国内合成橡胶产业回顾及展望J. 合成橡胶工业. 2016, 39(2): 85-87. 6 我国合成橡胶产业2008年回顾及2009年展望J. 7 杨志峰，李美江，王旭东. 废旧橡胶粉在道
22、路工程中应用的历史和现状J. 公路交通科技. 2005(07): 19-22. 8 赵丽妍. 掺废旧轮胎橡胶粉改性水泥混凝土试验研究D. 大连理工大学, 2009. 9 范璐璐. 废旧轮胎橡胶颗粒水泥混凝土路用性能的研究D. 哈尔滨工业大学, 2008.10 王宝民，刘伟. 国外掺废旧橡胶颗粒水泥混凝土研究进展J. 混凝土. 2010(04): 54-56.11 杨春峰，杨敏. 废旧橡胶混凝土力学性能研究进展J. 混凝土. 2011(12): 98-100.12 廖国维，阮盛华，曾岚，等. 低掺量橡胶混凝土单轴受压力学性能试验研究J. 混凝土. 2016(01): 16-19.13 孙洪泉，朱
23、海陶，陈志阳，等. 不同级配粗骨料对橡胶混凝土构件力学性能的分形研究J. 混凝土与水泥制品. 2015(01): 42-45.14 王立伟，万珊. 基于正交试验橡胶混凝土力学性能影响因素研究J. 四川理工学院学报(自然科学版). 2014(06): 63-67.15 田薇，郑磊，袁勇. 橡胶混凝土脆性的试验研究J. 混凝土. 2007(02): 37-40.16 郭永昌，刘锋，陈贵炫，等. 橡胶混凝土的冲击压缩试验研究J. 建筑材料学报. 2012(01): 139-144.17 李赞成，许金余，罗鑫，等. 橡胶混凝土的基本力学特性的试验研究J. 硅酸盐通报. 2013(12): 2589-2
24、594.18 许金余，李赞成，罗鑫，等. 橡胶混凝土的静动压缩强度特性的对比研究J. 建筑材料学报. 2014(06): 1015-1019.19 袁勇，郑磊. 橡胶混凝土动力性能试验研究J. 同济大学学报(自然科学版). 2008(09): 1186-1190.20 周金枝，陈玉良，戴杰. 橡胶混凝土密度与抗压强度关系的试验研究J. 人民黄河. 2016(01): 122-125.21 曹宏亮，史长城，王大辉，等. 橡胶混凝土配制方法试验研究J. 新型建筑材料. 2011(01): 13-18.22 冯文贤，刘锋，郑万虎，等. 橡胶混凝土疲劳性能的试验研究J. 建筑材料学报. 2012, 1
25、5(469-473).23 王可良，吕兴友，刘延江，等. 橡胶集料混凝土的极限拉伸变形试验J. 南水北调与水利科技. 2014(06): 103-105.24 刘东亮，王龙，范璐璐. 废旧橡胶颗粒界面处理及对水泥混凝土路用性能的影响J. 公路. 2008(10): 176-180.25 李靖，王宝民. 掺橡胶水泥混凝土橡胶颗粒界面的处理研究: 2009中国商品混凝土可持续发展论坛暨第六届全国商品混凝土技术与管理交流大会Z. 中国山东青岛: 20095.26 赵艳艳，贺东青，王一鸣. 橡胶混凝土的基本力学性能J. 河南大学学报(自然科学版). 2015(01): 117-121.27 陈怡宏，杨
26、凯，曾凡贵，等. 预处理方式对橡胶混凝土耐久性影响J. 重庆建筑. 2016(03): 31-34.28 杨若冲，谈至明，黄晓明，等. 掺聚合物的橡胶混凝土路用性能研究J. 中国公路学报. 2010(04): 15-19.29 曹宏亮，史长城，袁群，等. 橡胶颗粒表面形态对橡胶混凝土强度的影响研究J. 三峡大学学报(自然科学版). 2014(06): 76-79.30 李晓林，陈馨怡. 冻融循环对橡胶混凝土力学性能影响研究J. 安徽建筑. 2015(06): 187-188.31 于群，王景，叶文超. 废旧橡胶混凝土抗碳化性能的试验研究J. 沈阳大学学报(自然科学版). 2015(01): 6
27、0-63.32 谢志红，张海波，郭永昌，等. 干湿循环条件下橡胶混凝土单轴抗压力学性能耐久性试验研究J. 混凝土. 2016(01): 52-55.33 叶启军，喻军，龚晓南. 荷载作用下橡胶混凝土抗氯离子渗透规律研究J. 材料导报. 2014(S2): 327-330.34 熊健民，范梦婷，周金枝，等. 氯盐浸泡对橡胶混凝土的耐久性的影响J. 湖北工业大学学报. 2015(02): 105-109.35 杨志芳. 橡胶粉改性水泥混凝土耐久性能研究J. 湖南交通科技. 2014(04): 50-51.36 陈波，张亚梅，陈胜霞，等. 橡胶混凝土性能的初步研究J. 混凝土. 2004(12): 37-39.37 许金余，李赞成，罗鑫. 橡胶混凝土抗冻性的对比研究J. 硅酸盐通报. 2014(04): 800-805.