（材料学专业论文）橡胶粒子改性混凝土的物理力学性能及耐久性研究.pdf

摘要 摘要 利用废旧轮胎橡胶粒子改性水泥混凝土是将废橡胶的综合利用与混凝土改 性相结合，具有资源利用、环保及材料改性多重意义。本文对橡胶粒子改性水 泥砂浆( 舢) 和普通混凝土( r m c ) 的物理力学性能及耐久性能进行了系 统的试验研究，并探讨了橡胶颗粒的掺量和橡胶改性等因素对r m c 性能的影 响。同时，还对掺有橡胶粒子干硬性混凝土的物理力学性能和部分耐久性进行 了试验研究，并将其与r m c 的性能进行了对比。 对新拌混凝土及砂浆的性能的试验结果表明：掺加橡胶粒子后，水泥砂浆 的流动性能会有所提高。混凝土拌合物的含气量增大，混凝土的压力泌水量k 。 增大，压力泌水率毋降低，混凝土的工作性能能得到很大改善。 力学性能试验结果显示，橡胶粒子改性水泥砂浆和混凝土的强度均随橡胶 粒子掺量的增加而降低，但其冲击韧性会随橡胶粒子掺量的增大而显著提高， 抗裂性明显改善；r m c 试件在受力破坏时不会像基准混凝土那样快速崩裂或脆 断，而是能够保持较完整的形状，表现出较强的抗裂能力；通过对橡胶粒子进 行表面改性处理并掺入水泥净浆中，与掺未改性橡胶颗粒水泥净浆相比，可以 明显提高其抗压强度，且以钛酸酯偶联剂改性效果最佳。改性处理过的橡胶粒 子对改善水泥砂浆的强度降效果不大，对r m c 抗压强度降的改善效果也不大， 但能明显改善r m c 的抗折强度。 橡胶粒子对混凝土耐久性具有正负两方面的影响，掺加橡胶粒子可以改善 混凝土的干缩性能、抗冻性以及耐磨性能，但对混凝土的碳化和抗水渗透性能 不利。 橡胶粒子对干硬性混凝土强度的负面影响明显要小于普通混凝土，掺有橡 胶粒子的干硬性混凝土干缩值更低。与普通混凝土相比，干硬性混凝土更适合 掺加橡胶粒子。 关键词：橡胶粒子；混凝土；物理力学性能；耐久性；干硬性混凝土 a b s t r a c t a b s t r a c t t a k ea d v a n t a g eo fw a s t ef i r ec r u m b 栩b 融f o rm o d i c y i n gc e m e n tc o n c r e t ei sa m u l t i p u r p o s eu t i l i z a t i o no fw a s t em b b e r i tw i l lp l a yas i g n i f i c a n tr o l ei nu t i l i z a t i o n r e s o u r c e s , e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n dm o d i f i e dm a t e f i 瓠i nt h i sp a p e r , t h e p h y s i c o - m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dd u r a b i l i t yo fm b b e rm o d i f i e dm o r t a r s ( r m m ) a n dm b b e rm o d i f i e dc o n c 撑t e s 承m c ) 勰i n v e s t i g a t e ds y s t e m a t i c a l l y t h ee f f e c to f n l b b e rc o n t e n ta n dm b b e rs u r f a c em o d i f y i n g0 1 1p r o p e r t i e so fr m ca r cd i s c u s s e d t h ep h y s i c o - m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dd u r a b i l i t yo fc h yc o n c r e t ea d d e d 诚啦c r u m b r u b b e ra r ei n v e s t i g a t e dt o o a n di t sp r o p e r t i e sh a v e b e e nc o m p a r e dw i t l lr m c s p r o p e r t i e so ff l a s hc o n c r e t ea n dm o r t a rt e s t i n gi n d i c a t et h a tt h ef l u i d i t yo f m o r t a r sa r ei m p r o v e d , a i rc o n t e n to fc o n c r e t ei si n c r e a s e da st h ea d d i t i o no fc r u m b r u b b e r t h ea d d i t i o no fc r t m a br o b b e rc a ni n c r e a s et h eq u a n t i t yo f p r e s s u r eb l e e d i n g ( k 4 0 ) ，d e c r e a s et h ep r e s s u r eb l e e d i n gr a t e ( 耳) a n di m p r o v et h ew o r k a b i l i t yo f f l a s h r m c m e c h a n i c a lp r o p e r t yt e s t i n gi n d i c a t e st h a tt h ec o m p r e s s i v ea n df l e x u r a ls t r e n g t h s o fm o r t a r sa n dc o n c r e t e sa r ed e c r e a s e d , b u tt h ed y n a m i cd u c t i l i t yi s o b v i o u s l y i n c r e a s e d w h e nt h er m ci sb e i n gd o n es t r e n g t h st e s t , i tw o u l d n tb eq u i c k l yb r o k e n l i k et h eo r d i n a r yc o n c r e t e ，a n di tc a ns t i l lk e e pi ng o o ds h a p et h a ts h o w sp o w e r f u l c r a c kr e s i s t a n c e t h r o u g h 嗣豇融m o d i f i c a t i o nt r e a t m e n lt h em o d i f i e dc r u m bm b b e r c a ni m p m v ec o m p r e s s i v es t r e n g t ho fc e m e n tp a s t eo b v i o u s l y a n dt h em o d i f i e r t i t a n a t ec o u p l i n ga g e n th a st h eb e s te f f e c t t h et r e a t e dc r u m bm b rh a sl i t t l ee f f e c t i ni m p r o v i n gs t r e n g t h so fm o r t a ra n dc o m p r e s s i v es t r e n g t ho fc o n c r e t e ，b u ti tc a n 酾n gas t r i k i n ge f f e c ti ni m p r o v i n gf l e x u r a ls t r e n g t ho f r m c d u r a b i l i t yr e s e a r c hs h o w st h a tt h ec r u m bm b b e rc a l lr e d u c et h ed r ys i 础a g e i m p r o v ef r o s tr e s i s t a n c ep r o p e r t ya n da b r a s i o nr e s i s t a n c eo fr m c b u tt h ea d d i t i o n o fc r u m bn l b b e rh a sn e g a t i v ei n f l u e n c eo nt h ec a r b o n a t i o nr e s i s t a n c ep r o p e r t ya n d i m p e r m e a b i l i t yo f r m c t h es t u d yo fa r yc o n c r e t ea d d e dw i t hc r u m br u b b e ri n d i c a t e st h a t , c o m p a r i n g n a b s t r a e t w i t ho r d i n a r yc o n c r e t e ，t h ec r u m br u b b e rh a sl e s sn e g a t i v ei n f l u e n c eo nd r yc o n c r e t e a n dt h ed r y - s i g h t , a g ev a l u eo f d r yc o n c r e t ei sm u c hl o w e rt h a no r d i n a r yc o n c r e t e i t c a nb ed r a w nt h ec o n c l u s i o nt h a td r yc o n c r e t ei sm o r es u i t a b l ef o ra d d i n gc r u m b r u b b e rt h a no r d i n a r yc o n c r e t e k e yw o r d s ：c r u m br u b b e r ；c o n c r e t e ；p h y s i e o - m e e h a n i e a lp r o p e r t y ；d u r a b i l i t y ；d r y c o n c r e t e i i l 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：、罗琦签字日期：2 呷年，2 月罗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太茔有关保留、使用学位论文 的规定，。有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：、歹琦 签字日期：加7 年l z 月7 日 导师签名： 签字日期：。7 年7 盒月7 7 e t 第1 章引言 1 1 课题来源 第l 章零l 言 奉漾遂来自霉拜童蒋豹浚西省瓣技攻关资秘矮磊( 顼嚣编号 2 0 0 6 1 8 0 1 0 2 3 0 0 ) 。 1 2 研究背景 隧着垒球汽车傈有量豹迅猛增长，覆灞轮骆豹生成鲞 耗越来越多。甏 建界 环境卫生组织统计，世界废旧轮胎积存量融达3 0 亿条，并以每年约1 0 亿条的数 字增长l “。越来越多翡废l 瓣轮貉已辩久类豹耋蔓活嚣境造成了西益鞠鬣静危害，包 括占用大擞士地，影响植被生长，滋生蚊墩，传播疾病，引发火灾，损害人体 毽潦等疆噬。蠡舞聚淫鑫盏增翔熬凌轮貉橡胶己残淹一个全球洼豹阏题。 从2 0 0 2 年起我阑橡胶消耗量连续三年位居世界第一，2 0 0 4 年我国废旧轮胎 产袋量已怒遭1 1 2 纪条，耋约3 万睫，羲计n 2 0 l o 零，我潮轮貉玺产量将逸n 3 亿多条，同时废旧轮胎产生量将超过2 亿条，其重量将达n 5 2 0 万吨1 2 l 。中国将成 为轮嫠第一生产大溺，疲l 舞轮验瓣产生量将经居 璧赛繁一。黠废 窭轮骀锤强程 用问题已引起国家的高度熬视，国家发改娄也己将废旧轮胎循环利用作为黛点 发袋瓣行效之一科。 国际上许多翻家对废旧轮胎的利用问题都十分蘑视，许多国家都制订了有 关法律彝教蘩来减少废橡黢懿产生葶拜鼓励拜震废橡骏豹剩震磅突。鲡欧魏麸 2 0 0 3 年7 月开始禁炽填埋废橡胶轮胎，2 0 0 6 馨7 月以艏禁止填埋废橡胶块1 7 1 。据统 计，英国每年废 曩轮胎产生量4 0 0 0 秀祭，藤最这令数据还掇持续增长l 辨。芬兰予 1 9 9 6 年出台了关于废旧轮胎回收利用法规，还辅以技术开发和市场培育的指导。 g 魏该国已鸯1 4 0 多个凰收点，废l 爨验骀的翱收利熙率已达1 0 0 ，不仅年剑造1 2 亿荧元的财富，而殿还使5 0 0 0 多人就业1 9 】。 1 9 9 7 颦美国参众两院邋过了立法，明文规定：凡国家投资或资助蛇道鼹建 设必须采用胶粉。并且还明确规定胶粉的使用量。从1 9 9 4 年的5 到1 9 9 7 年必须 达n 2 0 以上1 2 l 。1 9 9 8 年美圈总统行政命令备燃提供4 0 0 万荧元，以建立州粉碎 第1 章引言 橡胶轮胎基金，用于各州废旧物资管理部管理、清除、处理废旧轮胎之用。以 美国加利福尼亚州为例：该州自1 9 8 9 年以来，每处理一条废旧轮胎将补贴0 0 5 美元。有的州给2 5 - - 4 美元唧。 加拿大政府早在1 9 9 2 年就成立了废旧轮胎利用管理委员会，并通过立法规 定：车主在更新轮胎时必须以旧换新，同时按轮胎类型和规模缴纳废轮胎处理 费，为2 5 7 加元，条。所收处理费一部分给废胎收集商，另一部分补贴给废胎利 用企业，废胎切割成块的补贴5 0 加元吨。加工成胶粉，补贴1 2 5 j j 1 元吨，使用 胶粉补贴5 0 加元，吨t g l 。 截止2 0 0 4 年，南非大约有2 2 0 0 百万只废旧轮胎库存，并以每年1 0 0 0 万只的 速度增长，而回收利用率只有1 0 一 1 5 。南非政府正在通过立法，规定向所有 在南非销售的轮胎征收环境附加税。所获得的资金将用来建立回收废旧轮胎点， 并对其进行回收利用i l o 】。 目前对废旧橡胶的处理主要有以下几个方面：轮胎翻新；作为工业燃 料；生产再生胶；原形改造废旧轮胎；用于生产废旧轮胎胶粉。 废旧轮胎胶粉是由废旧轮胎破碎而成的不溶的交联聚合物，具有一定的弹 性、强度、耐磨性和抗滑性。废旧轮胎加工成不同细度的胶粉可作不同的用途， 如8 2 0 目的胶粒主要用于跑道、草坪、橡胶砖，3 0 - 4 0 目的胶粒主要用于生产再 生胶、活化胶粉和胶板，4 0 - - 6 0 目胶粒用于塑料改性和生产橡胶制品，6 0 - 8 0 目 胶粉用于汽车轮胎、橡胶制品和建材等1 5 】。美国的r o s e h i l l 公司将胶粉与热塑性 树脂在高温下直接混和，进行拉出、冷却和切割等工艺操作制成片材，用于垫 毯、道路铺设、屋顶防水层、汽车消声道铺垫、油田管道保护以及减震和隔声 材料等【1 1 1 。早在上个世纪7 0 年代，美国、加拿大就开始研究将较粗的橡胶粉作 为骨料添加到沥青路面中层和面层的铺设之中，经过多年的研发试验，随着胶 粉生产技术的成熟，用于改性沥青并取得成功，同时得到广泛的应用 2 1 。虽然橡 胶粉改性沥青混凝土有较好的抗滑力、减少疲劳裂缝、达到较好的铺路使用寿 命( 与普通沥青混凝土相比) 。然而这个成本从原先的4 0 * , 4 上升到1 0 0 ( 与普通 沥青混凝土相比) ，况且目前沥青工业也只能应用3 0 * 0 , - 4 0 的废旧轮胎1 1 2 1 。 从1 9 9 3 年开始，国外学者e d l i n 、s e n o u e i ( 美国) 和a l i ( 英国) 等人提出了 在水泥混凝土中添加废轮胎橡胶来处理废旧轮胎。因为水泥混凝土与沥青混凝 土相比有许多优点，如强度高，耐久性好，使用寿命长，建成后养护费用少等。 因此，各国逐渐开展了对橡胶改性水泥混凝土的研究，并取得了一定的成果。 2 第1 章引宙 据撤遒l l 懿，橡胶改後零琵混凝主已经应奔l 予公路路舔及铁路辘铙。2 0 0 3 r - 6 嚣， 美囡贬利桑那州北部建造的世界第l 条橡胶混凝土路顽道路段( 相当于我国一级 公鼹) 开遴。赣匿将褒滔轮狳橡狡赢霜予铁路辘撬，傻得铁路辘拣抗、霹壹链及 耐腐蚀性能得到很大的提高。还能减少火车行驶所产生的噪声和振动。 众爨焉鲡，承滋渥凝i 建磊量簸丈豹建筑耱瓣，整赛每年饺嚣豹混凝走高 达8 0 亿立方米。混凝土性能的最重要的缺陷是其高脆性、低应变能力和早期收 缳，这蔽翻了水泥滋凝京缀多特宠场瘊豹痤震。褥在承溅淫凝支孛添翔壤| 嚣 轮胎胶粉或胶粒可以显著降低材料的密度，增加材料的韧性和延性，提高抗冲 老耪疲劳戆力，改善隔声戮热效果。裂蔫攘黢粒予在改善瀵凝裁缝、抗j 串壹 和耐久性等性能的效果，可将废旧轮胎橡胶应用于高等级公路、轻质墙体、减 叛建基、吸声疆热羧耪等镁域。特翅是在慈筑矮城，褒我建筑鼹建筑肇毙粒建 筑隔音提出了很高的要求，胶粉改性水泥混凝土能晟著降低材料的密度，肖效 地羧善建筑物豹隰热隔音效祭，镬葜在建筑镶域具蠢巨大戆应用蓑景。霹瓣， 将废旧轮胎橡胶的清洁利用与改善混凝土性能相结合，一方面可大麓利用口益 堙多豹废l b 轮脍，变裹为宝，戈其在当兹中藿橡胶瓷源紧欲熬壤琵下，袋l 嚣攘 胶制品的回收利用更具有积极的意义。同时又是一种低成本改善混凝土性能的 鸯效方法，舆毒明鼹戆经济效益和襁会效蕊。这对键进我嚣汽车王渡秘材凝产 业的可持续发展也具有重大愆义。 1 3 国内外研究现状 对于橡胶混凝士，国内的研究起步较魄。1 9 9 7 年宋少民，刘娟红玎4 l 等人研 究了橡胶粉瓣混凝土抗压强度、抗援强度及抗；串毒性能的影响，结果表明橡胶 粉改性混凝土的抗拼、抗压强度较基准混凝士变化不大，冲击荷载则明显提高。 采用逶当牯结剂可以改善橡胶粉与混凝的器露状掇，大蠛度提毫混凝的抗 冲击性能。2 0 0 1 年孙家瑛，商先芳l l m 等人对以聚合物为主要组分的橡胶混凝土 的物理力学性能和耐久性能进行了研究，缕果认为橡胶混凝具有硬度高、延 伸攀大、抗磨耗和抗老亿毪能佳的特点。2 0 0 4 年陈波，张溉梅1 1 6 1 等人将不问比 例的橡胶粉或橡胶颗粒分别代替水溅和砂，制作了c s o g 曩胶混凝土，研究了加压 成羹对其抗压和抗拚性能的影响，并对橡胶混凝土的抗冻和抗渗等性能做了初 步研究。结果认为，橡胶混凝土力学性能较基准混凝土有所下降，但采用加压 3 第1 章引言 成型工艺可有效改善其下降幅度；橡胶粉( 颗粒) 掺量在1 0 以下时，可明显改 善混凝土的抗冻和抗渗性能。2 0 0 6 年郭灿贤，黄少文 1 7 j 等人研究了用于水泥混 凝土的废轮胎橡胶粉的表面改性方法及其对水泥砂浆力学性能的影响，并对改 性胶粉增强水泥砂浆机理进行了探讨。研究结果认为：对橡胶粉进行表面改性 是减少橡胶粉对水泥基材料力学性能负面影响的有效方法。 国外对于橡胶混凝土的研究相对较早。从1 9 9 3 年开始，欧美的学者就陆续 展开了对废橡胶混凝土的研究，他们从橡胶的密度、粒径、来源、加工方式和 形状以及使用废橡胶所制备的橡胶混凝土的塑性、和易性、抗压强度、抗折强 度、劈裂抗拉强度、弹性模量等方面对橡胶混凝土进行了研究，有些还对橡胶 进行了表面改性处理。在这些研究中，橡胶粉一般用来取代集料，且掺量较大， 实验所得的结果差异较大，有的甚至得出相反的结论。 以下从胶粉的加工、橡胶混凝土的制备、物理性能、工作性能、力学性能、 耐久性能等方面，对国内外橡胶混凝土研究的动向及进展进行分类综述。 1 3 1 橡胶的加工 目前国外制造胶粉主要有四种方法，即常温粉碎、冷冻粉碎、湿法粉碎和臭 氧粉碎，其中常温机械粉碎是最常用的方法，所采用的设备一般是辊式粉碎机。 根据用途不同废轮胎可加工成不同的形状和大小，主要分为：1 ) 橡胶块( s h r e d - d e d t i r e s ) ；2 ) 橡胶片( r u b b e rc h i p s ) ；3 ) 橡胶粉( g r o u n dr u b b e r ) ；4 ) 橡胶 粒子( c r u m br u b b e r ) 。加工方式的不同可能导致橡胶内是否含有钢丝和增强纤 维，采用机械切割可将废轮胎加工成橡胶片( r u b b e rc h i p s ) ，而采用低温粉碎机 则可将橡胶加工成橡胶粒子( c r u m br u b b e r ) 。c h r i s t o s 和qp a p a k o n s t a n t i n o u t 4 l g - 人的研究就使用了含有直径为0 3 r a m - 1 3 m m ，长度为2 0 m m - - 6 0 m m 钢丝的橡胶制 备混凝土，b a o s h a nh u a n g 1 8 垮人则分别采用了含增强纤维的橡胶片和不含纤维 的橡胶粒子。 国外学者在研究r m c 中采用的橡胶多数为橡胶粉和橡胶粒子，少数采用胶 片和胶块。如：h yk e 、) l ，【9 l 等使用了2 类橡胶颗粒，一类为1 0 m m 橡胶粒子，一 类为2 0 m m 橡胶块；t o p c u 1 9 1 使用的橡胶颗粒，一类为i m m - - 4 m m 橡胶粒子，一类 为o m m i m m 橡胶粉：t o u t a n j i 2 0 1 使用的橡胶块最大尺寸为1 2 7 m m ；n i f a t t u h i t 2 1 】 等人的试验中使用了2 类橡胶颗粒，一类为l m m 1 6 m m 橡胶块，一类为0 1 5 m m 4 第1 章引宙 5 掰粥橡黢耪：a b e n a z z o u k w i 等入谈蘑鹣橡黢耪大夺为l 藏糊嘲m 。 废橡胶的密度变化较大，可能和橡胶的来源，粒径大小以及测缀方法宥关， & p a p a k o n ，蜘珏羲掰等久便霁l 翁橡黢密度1 6 0 0 k g m 3 ，a 软釉龆。涮2 2 l 等入接 用的橡胶密度分别为4 7 2 k g 舻( 细) , 4 1 0 k g m 3 ( 租) ，eh e m a n d e z - o l i v a r e s t z 3 j 等 大使用熬橡胶潲6 1 0 k g m 3 ，l l k e rb e k i rt o p e u 1 9 1 篌焉懿橡获密覆隽3 9 。k g m 3 - 5 2 5 k g m 3 ，h a t o u t a n j i 2 0 1 使用的橡胶密度为1 0 4 0 k g m 3 1 2 8 6 k g m 。 1 3 2 橡黢的改性 经工厂翔工螽熬橡胶鬏粒，可黼壹接作为原材料掺入滟凝土中，但燕也有 一蝗在试验静进行一定的处理。y 毛i 阱1 等人的试验缱果表暌，使趟聚乙爝醇寝 硅蕊稻裴帮菠往豫藤霹孩嘲霾提高豫蔽混凝士韵挠箍强度。在s e g r e l 2 5 等箭试验 中，橡胶颗粒在掺入混凝土煎经n a o h 溶波浸泡2 0 分钝，结果表i 弭n a o h 溶液的 菠溆缮强了橡胶颡粒帮求泥浆俸之阋静秸结。郭黼辩嗣等入也得出了类似的结 果。对橡胶进行适强的改性处理，将有助予降低橡胶混凝土的强度降；达到实 嚣森羯要求。 l + 3 。3 撩黢渥凝土瓣裁备 l 。3 。3 。l 橡胶掺豢 在鐾辨的橡驳混凝试验孛，橡胶主要楚取代混凝孛魏缍集瓣蓑羲集瓣， 其中以取代粗集料精多，也有在不改变普通混凝土鹳已比的情况下，直接掺入橡 胶颗粒。麴c h r i s t o sgp a p a k o n s t a n t i n o u 及m a t t h e wj t o b o l s k i t 4 1 莓天毒肇壤睃鬏穗奁 接掺入混凝士，其掺潼分别为混凝土体积的2 ，4 ，6 ，8 ；h yk e w ，1 lc a i r n s 和m 。j k e l m y 9 等人将攘胶掺量炎1 0 ，2 5 ，5 0 体积取代凝集辩；走 b e n a z z o u k ，o d o u z a n e 及m q u e n e u d e e 2 2 t 采用橡胶掺1 为1 0 ，2 0 ，3 0 0 6 ，4 0 0 体积取代糕集辩 eh e m a n d e z - o l i v a r e s 及gb a r l u e n g a l 2 3 1 等人，直接掺入橡胶鬏 较，掺量为溉凝体积的3 5 和5 ，其配魄中还掺肖一定激的聚丙烯纤维。 第1 章引言 1 3 3 2 橡胶混凝的成型 通常根据所采用的测试标准及测定性能的项目确定r m c 的成型尺寸和形 状，测定抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度时，分别可制备成立方体、棱柱 体和圆柱体等形状的试体。美国学者gp a p a k o n s t a n t i n o u n 按n a s t mc1 9 2 - 0 0 标准成型，制备了直径为1 0 0 m m ，高为2 0 0 r a m 的圆柱体，分别对橡胶混凝土的 抗压强度及劈裂抗拉强度进行了研究。h y k e w , r c a i r n s 和m j k c n r l y 9 1 等人 根据英国标准b s1 8 8 1 ，为了对橡胶混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强 度进行检测，分别制备成型了立方，圆柱以及棱柱体试样。 1 3 4 橡胶混凝土的物理性能 橡胶的掺入会降低混凝土的密度，多数研究认为掺加橡胶会增加混凝土的 含气量。m a t t h e w j t o b o l s k i | 4 等人的试验结果表明随着橡胶掺量的增大，密度变 小，含气量变大( 可能和橡胶颗粒表面带入的空气有关，橡胶是憎水的，表面 主要由空气依附) 。l l k e r b e k i r t o p ：u 1 9 】没有进行橡胶混凝土含气量的测量，其试 验结果表明随着橡胶掺入的增多，橡胶棍凝土密度相应的降低。其o ，1 5 ， 3 0 ，4 5 体移t 掺量的橡胶混凝土密度依次为2 3 k g d m 3 ，2 2 2 k g d m 3 ，2 1 4 k g d m 3 ， 2 0 1 k g c l m 3 。 n n a b i lm a 1 k b m s 嘲等人的试验结果表明，随着橡胶掺量的增大， 新拌混凝土的含气量逐渐减少( 可能是由于废轮胎橡胶粒予占据了空气的位 置) 。 史巍，张雄等【2 6 1 研究了橡胶粉水泥砂浆的隔声性能，研究结果表明，随橡 胶粉掺量增加，r m m 的隔声效果提高，当橡胶粉掺量在2 5 隔声效果最好。 1 3 5 橡胶混凝土的工作性能 要将橡胶混凝土投入实际使用，对其工作性能的进行研究是必要可少的。 以下主要从橡胶混凝土的坍落度和粘结两方面对混凝土的工作性能进行简要的 阐述： 1 3 5 1 坍落度 掺加橡胶颗粒对混凝土坍落度的影响比较复杂，它与橡胶颗粒的大小、形 6 第l 章s | 吉 状、表瑟糨糙度脊关。不闲韵磷究者研究结柒有所麓异。k h a t i b , z a h e r 1 毋”等 人的试验结果认为橡胶掺爨越大，混凝土坍落度越小，当橡胶只取代缨集料， 掺量达燮集瓣总体积韵莲辨6 辑，瓣落度藿奉为零。qp a p a k o n s t a n t i n o u f 4 j 、h y 酗、 帮、e t h a ng t l n e y i s i t 2 5 、m c ，b i g n o z z i z g l 等人也发现橡胶掺入会使混凝坍 落瘦降低。但a b c n a z z o 呔阑、g u o q i a n gl i 驿h 等入却得磁籀反的结论。g u o q i a n g l j 的试验结果表明，当废轮胎橡胶的掺壤为1 5 体积取代粗集料时，慰混凝 土的正弦蛙能( 坍落度) 强乎没有影褊。 1 3 5 2 牯绽 橡胶黩鞍终必混凝懿秽辫成分，其袒东潞浆煞糖结情况楚橡胶滋凝士 靛能磷究的基础，不过缀少论文对j | ：进行过磅究。d 。r a g h v a n l 3 2 l 等人的试验结果 表明，澳凝土中掺入橡胶艨其王绍性能帮磐遴混凝土裾差不多，甚至膏些橡胶 混凝t 韵工律经髓相对予酱邋混凝还要好些。在eh e m a n d e z - o l i v a r e s t 2 3 l 等人 的试验联德的s e m 图片表明，橡黢块_ 程混凝生砂浆具有缀好熬糕缕。郭烟贤， 黄少文h 7 j 等入的研究结榘表明，通过对橡胶避彳予改蚀处理缝增强胶粉与水泥浆 体之间的糕结。 1 3 6 橡肢混凝的耐久饿 1 3 6 1 橡胶混凝土的摭渗性 溺内终对手橡胶混凝土酶抗渗住豹研究述既较少，y a - m e i7 t r l g 3 3 等入对橡 胶滟凝土的抗东渗透性能进行了研究，试验所得结果为，掺如橡胶毂子能提离 混凝支戆撬承渗透性能，德南予橡狡粒予静虢求往，髓着新掺加橡胶粒子掺蓬 韵堵翩，特别是随着橡胶粒子粒径的增大，混凝士的抗承渗透性驻会有所下降。 1 。3 。鑫。2 橡胶混凝土熬抗冻性 s a v a s l 3 4 1 等人采用掺加了l o 、1 5 、2 0 暑3 0 水泥质蹙比胶粉的混凝土， 按照撂准a s t m c 6 6 6 x 圣箕撬冻牲进行褥究。快速冻融循环结果表明：掺加了1 0 0 , 6 和i 5 胶粉的混凝土抗冻性能比标准所要求的冻融循环次数高t 6 0 以上，但掺 第1 章引宙 量2 0 和3 0 * , 4 的橡胶混凝土的抗冻雠则达不塑j a s t m 标准所要求的冻融循环次 数。这与龇i 丑黜扩5 1 等人雩导出的结论不致，y a - m e i 动a l l g 认为胶粉含爨越 高，混凝士的抗冻住能越好。 l 。3 。8 。3 耐磐侄 较少文献擐导融燃豹耐壤挂翊题。n s e g r e 毒曩i j b 豹试验结果表明， 橡胶混凝土的耐磨性相对于普通混凝土较差，但是经过n a o h 溶液处理过的橡胶 所裁冬戆提凝豹耐磨性霸鼹逶混凝提遥。 。3 。8 。4 耐火性能 橡胶是种易燃烧的材料，作为建筑材料时橡胶混凝土的耐火性能是一项 藿褥关注熬掺檬。eh e m a n d e z 袋i v a f 裙窝g 转癌粥n 弼靛磷究认为：在褰漫下， 普通混凝土表面容易剥落，而橡胶混凝土表面基本不会剥落，并且普通混凝土 鑫孽梭拄体试髂弯鍪赣显大予橡荻混凝试蛰，嚣爵，橡驳溉凝主熬热簧导缎夺 于普通混凝士。n i f a t t u h i 和l a c l a r k t 2 i j 的试验结果认为，当橡胶颗粒处予混 凝支表瑟露瀑凝衾发生燃烧，橡骏混凝较普逶混凝懿瓣犬健貔要差。 1 。3 。7 撩黢涅凝土豹力学 生能 。3 。7 。1 抗莲强瘦 出于各豳的试验标准不致，为了测试橡胶混凝土的抗压强度，文献中制 俸了不同形状、必寸酶试侔，激要分为圆柱体试件和立方体试件。q p a p a k o n s t a n t i n o u t 4 1 、h a t o 眦m j i 和h s u kl 胱【3 刀等人使用的抗压强度试件为 蛊镪为1 0 0 r a m ，商为2 0 0 m m 的圆柱棒；p i n t o ，c a j o 就1 3 s l 等入使用静试释灸纛径 为5 0 m m ，高为1 0 0 m m 的圆楗体；n a b i lm a 1 - a k h r a s t 5 1 、a s h r a fm g h a l y 3 9 1 等人 使麓静试箨分澍为5 0 m m x 5 0 m m 5 0 m m 藕5 0 8 m i n x 5 0 ，8 m m 5 0 8 m m 的立方髂； n i f a t t u h i t 2 l 】等人使用的试件为1 0 0 m m 1 0 0 m m x l 0 0 m m 的妲方体。i l k e r 舭k i f t o 弹u 强鬣翻律了誊径为1 5 弧m 的弱往俸，又翻作7 1 5 0 m m 豹立方髂，一般债猿 下立方块试件测得的抗压强度要比相同条件下的圆柱体试件高，但怒i l k e rb e k i r 3 第1 章引育 t o p e u 试验书瓣立方侮靛挠嚣疆度魄液柱髂耍祗。 几乎所有的试验结果都寝明混凝土的抗压强度随着橡胶掺量的增加砌降 羲，i i k e rb e k kt o p c u f 9 - 2 n 、a t u 躺i n z e a 4 0 - - 鼬t 等入辩试验辫袭甓橡胶混凝土酶 抗压强度相对于普通混凝土有不同程度的降低，最火约为7 5 。z a h e rk k h a t i b i 。” 熬试验结莱表餮攘荻竞全取德蘧嚣瓣懿逶凝主蘸2 8 莪匿强度辐蓠手蒋逶霭凝_ 圭 有9 0 的降低，而7 必强度下降的相对2 8 天强度下降较少。 橡菠鬏羧熬大小黠魏匿瞧度翦影豌鞍黄复杂。蒸孛珏。xk e w 9 1 、i l k e rb e k i r t o p c u 1 9 】的研究结果表明橡胶颗粒粒径越大，抗压强度降低的越多，但是n l f a 艘u h i p 珏翡缡论黎磐糖反。 橡胶表颟处理对橡胶混凝士抗鹾强度的影响较火。e l d i n ，n n 和s e n o u c i ，a b 试验孛攘驳经瘩羚洗磊藜涎凝抗匿强震糍霹予采；孛洗焉靛攘胶混凝强度 提搿了1 6 删。n s e g r e t 2 5 1 试验中的橡胶经黼a o h 溶液浸泡后，相对于未澄泡 靛豫获漫凝i ，萁对抗歪强囊影璃不走。 l 。3 。了。2 抗l f 强褒 很多试验的结粜均表明橡胶混凝士相对于普通漏凝土的抗折强度有一定的 箨抵，毽是缀狡懑凝圭表瑗掇囊努豹镪经。橡黢混凝翡抗折试辞破环螽还麓 在发生较大的变形的情况下继续承受一定的犄载遂一点不同于普通混凝土， 善逶瀑凝抗辑试络在速鬟裰霰蔫载后帮发生藐毪破坏。嚣。a 葡u 穗蝾鳓塔藏瓢 h e r n a n d e z - o l i v a r e s 2 3 的试验缎论都认为橡胶混凝土相对于普通混凝土的抗折强 度簿低兹攘度夺予抗蓬强瘦簿低靛稻度，其串瓣。a 。t o u t a n j i 哥t , 洚挠e - 强麦豹酶祗 的嚼度约是执折强度降低的2 倍。 1 3 7 3 劈裂抗控强度 瀚内井关于橡胶混凝土错裂抗拽强度盼研究瞽遍认为，橡胶的掺入会降低 混凝士的劈裂抗拉强度。h yk e 9 l 的试验结果隽；糕橡胶o 、1 0 、2 5 、5 0 棒稳掺薰取代籀集料静橡胶橇凝两柱谇试件劈裂抗拉强度分鄹为：3 2 5 m p a 、 2 8 m p a 、2 3 m p a 、2 o m p a 。i l k e rb e l d rt o i ) c u ! “的结聚为；o 、1 5 、3 0 、4 5 律秘掺垂的橡胶棍凝蔺棱体试箨赫袭抗拉强度分涮为3 2 1 m p a 、2 1 7 m p a 、 l 。5 3 m p a 、l 。1 3 m p a ( 0 q m m 橡胶粉) ，可以看出橡胶溉凝土劈裂抗拉强度降低黪 9 第1 章引言 都较多，而且橡胶掺量越大，劈裂抗拉强度降低的越多。h y k e w 【9 1 的试验中橡 胶混凝士的劈裂抗拉强度相对于普通混凝土的降低幅度较l l k e rb e k i rt o p c u 的要 小，这可能和橡胶的种类及掺量有关，h y k e w 的试验中的橡胶掺量要少于i l k c r b e k i rt o p c u 中掺量。 1 3 7 4 弹性模量 所有的研究都认为添加橡胶会降低混凝土的弹性模量。eh e m a n d e z - o l i v a r e s l 2 3 1 认为橡胶混凝土的静弹模和动弹模都随龄期的增长而变大，随橡胶掺 量和温度的增大而减小。e r h a nc a m e y i s i l 2 8 l 、a b e n a z z o u k 5 0 i 等人的结论也认为 静弹模随橡胶掺量的增加而减小。e r h a ng u n e y i s i 试验中0 、2 5 、5 、1 0 、 1 5 、2 0 、2 5 、5 0 体积掺量的橡胶混凝土的弹模分别为4 5 9 g p a 、4 1 0 g p a 、 3 7 6 g p a 、2 9 5 g p a 、2 5 0 g p a 、1 7 5 g p a 、7 6 g p a 。试验还得出结论：随着硅灰掺 量的增加，橡胶混凝土的弹性模量逐渐增大，甚至接近普通混凝土的弹性模量 值。 1 3 7 5 韧性 增韧是胶粒改性水泥基材料的主要目的，增韧效果的评价有不同的方法。 一般用弯折试验时得到的荷载一挠度曲线的面积来表示韧性的大小。 a t u r a t s i n z e a 等1 4 0 l 通过测试棱柱体四点抗折强度、应变值与挠度的关系来研究橡 胶粉对水泥砂浆抗折强度和应变能力的影响，研究表明：橡胶粉会明显降低材 料的抗折强度，但应变力显著提高，当橡胶粉体积代替集料量由0 增加到3 0 时， 应变能力增加2 5 倍。 d r a 曲a v a i l 【3 2 j 等人的试验结果认为掺了橡胶块的混凝土试件在超过极限荷 载后仍能够承受一定的荷载，在达到极限荷载时试件并没有裂成两部分( 因为 橡胶块的在裂缝处的粘结作用) ，但是掺了橡胶粉的混凝土试件在达到极限荷载 时立即裂成两部分。c h r i s t o sgp a p a k o - n s 拓f i n o u , m a t t h e wj t o b o l s k i 4 1 在试验中 对比分析了o 、2 、4 、6 、8 体积取代集料的橡胶混凝土的韧度，试验结 果表明橡胶棍凝土的韧度大于普通混凝土。 l o 第1 章引言 1 3 7 。8 撬冲击饿能 橡茨瀵凝主稳瓣予普遴瀑凝主靛耱度较丈，受捧壶露缀毅藐受懿能力氇较 强，橡胶混凝土的抗冲击性能试验也正好证实了这个结论。n lf a t t u h i t 2 1 1 的抗 泞爨性能试验为：一令净鲞锤献l 戳寒处落下，毒孛下瑟熬粱，梁嚣端经半球形 支廉置于两块不同的板上，板的尺寸为3 0 0 m m 3 0 0 m m x 7 5 m m 试验时一块为普通 混凝叛，一块为掺了1 1 橡胶块豹叛( 摭愿强度终戈普遴扳戆3 0 ) 。试验结 果袭明：两块板均能承受定的冲击性能，掺有橡胶块的檄的裂缝宽度较犬， 最大约为0 5 r a m ，露簧遥混凝扳靛裂缝爨度最大秀0 1 6 m m 。尽管橡胶渥凝 的抗压强度较低，假根据实验结果所得出的橡胶混凝土裂缝较宽。可以说明橡 胶溅凝吸收了更多夔能量，具骞鬟好款摭 孛毒性筢。 l 。3 。7 。7 动力性能 l l k e rb e k i rt o p c u 5 1 以c 1 6 普通混凝土为基础，研究了1 5 、3 0 、4 5 熏量 掺鬃取莰糨集辩静橡狡潺凝士懿麓靛系数。试磐为1 5 0 m m x 3 0 0 m m 静菡毪体，先 测慰其极限衙载p l 。，然后把试件加载到8 0 p 。卸载，再加载，得到橡胶混凝 戆伊夔线。逶过加錾线，霹诗诗舞毒榜辩翡藏蝗系数b l ，其中b i = a t j a i ，式 中a 2 表示弹性变形熊。a l 表示塑性变形能。试验结果表明从0 多j 1 5 掺量，混 凝土赡性系数变丈，麸1 5 戮3 0 ，褥弱菸，混凝童藤往系数逐澎交套，帮1 5 掺量的橡胶混凝土的脆性系数b i 最犬，1 5 是材料由脆性到耀性的转折点。n i f a t t u h i l 2 l l 豹试验结栗表骥，橡胶夔掺入导致了缝合楗g t 内部懿蘩弱( 表瑗在挽莲 强度和刚度的下降) ，但是，当超过最大应力时，橡胶和混凝士砂浆粘结的较好， 毽纛了嚣裂鹣产生纛堰大了辘量吸收( 耘稳增丈) ，芽豆茨囊了混凝主瓣突然破 坏。 1 3 7 8 橡胶混凝士的收缩性能 研究橡胶混凝土錾往收缩的论文很少。y a - m e i 孙勰冀等入进行了两类橡狡 的橡胶混凝土收缩试验，一类为3 - - 4 m m 橡胶粉，一类为1 4 0 t t m 橡胶粉。试验绩果 表明，军龄麓翡橡蔽混凝i 收缩与酱逶疆凝主l 授缩鞠差不犬，但献1 8 0 天龄瀚开 始，大部分橡胶混凝士的收缩较普通混凝土的收缩低1 4 一2 0 。m c b i g n o z z i t 嚣l 第1 章引言 进行了两类橡胶的橡胶混凝土收缩试验，一类为2 m m 直径的橡胶粉，另一类为 5 5 n u n 1 2 m m 和l o 8m m x l 8 m m ( 长度直径) 的橡胶块棍合物。试验结果认为 橡胶的掺入减少了混凝土的塑性收缩，普通混凝土的平均收缩裂缝宽度为 0 9 r a m ，而5 质量掺量的第二类橡胶混凝土的裂缝宽度为0 4 m m , - - o 6 m m ，同时 橡胶