(廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

一、橡膠混凝土的研究意義

我國(guó)目前輪胎的報(bào)廢量居全球首位，每年廢舊輪胎生產(chǎn)產(chǎn)量超過(guò)1000萬(wàn)噸，但無(wú)害化利用率僅為60%，低于發(fā)達(dá)國(guó)家90%的利用率。隨著我國(guó)汽車消費(fèi)量的增加，廢舊輪胎的產(chǎn)量還將逐年上升。據(jù)專家預(yù)測(cè)，2020年中國(guó)每年產(chǎn)生的廢舊輪胎將超過(guò)2000萬(wàn)噸。因此如何有效并合理地利用廢舊輪胎將成為產(chǎn)業(yè)界面臨的最大問(wèn)題?？v觀橡膠粉的發(fā)展，努力培育和擴(kuò)展膠粉在非橡膠制品領(lǐng)域是綜合利用廢舊輪胎的要點(diǎn)，橡膠粉有很多適用于提高混凝土性能的優(yōu)點(diǎn)，因此將橡膠粉滲入混凝土中將具有極其重大的資源循環(huán)利用和環(huán)保意義，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的策略。

二、橡膠混凝土靜力作用下的性能

在靜力性能方面，世界各地的學(xué)者主要針對(duì)橡膠混凝土的抗壓、抗折、劈裂抗拉等強(qiáng)度的變化規(guī)律，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)開展了研究。由相關(guān)學(xué)者的研究成果可以看出，混凝土的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度基本上隨橡膠粉占混凝土總體的百分比的增大而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但下降幅度受到橡膠顆粒的形狀、摻量的不同、粒徑而影響。

(一)橡膠混凝土的破壞形態(tài)

由于橡膠顆粒有很強(qiáng)的彈性以及很好的抗拉強(qiáng)度，將橡膠粉滲入混凝土中就相當(dāng)于在混凝土中加入許多微小彈性體，并使橡膠粉盡可能均勻的分布在混凝土的內(nèi)部，當(dāng)試件在受到拉彎荷載或者壓力時(shí)，橡膠顆粒這種微小的彈性體可以阻礙試件內(nèi)部裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展，從而保證了試件的完整性。

(二)橡膠混凝土的脆性

材料的脆性是混凝土一個(gè)很重要的指標(biāo)，但目前混凝土材料的脆性并沒(méi)有統(tǒng)一的定義，先用混凝土的脆性指數(shù)來(lái)描述混凝土的脆性，即混凝土的可恢復(fù)應(yīng)變比上總應(yīng)變就是混凝土的脆性指數(shù)。混凝土的抗壓強(qiáng)度越大，脆性越大，田薇等人的試驗(yàn)表明，用30%的橡膠代替粗骨料既能夠滿足脆性指標(biāo),也能夠保證材料具有一定的抗壓能力和彈性模量。

(三)橡膠混凝土準(zhǔn)靜態(tài)抗壓強(qiáng)度

橡膠粉的滲入量對(duì)混凝土7d與28d的抗壓強(qiáng)度的影響趨勢(shì)大致相同都是先慢后快，7d的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為50L·m3左右，最大損失量為56%，最小損失量為11%，28d的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為80L·m3左右，最大損失量為62%，最小損失量為21%，且相同滲入量下，橡膠粉的粒徑越小抗壓強(qiáng)度損失就越大，這是由于橡膠粉的彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥基體，相同滲入量下，粒徑越小會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部薄弱點(diǎn)增多，實(shí)際受力面積減小，使總體承荷能力下降。

三、橡膠混凝土動(dòng)力作用下的性能

由于在混凝土中加入橡膠粉，相當(dāng)于在混凝土中滲入微小彈性體，使混凝土的彈性增大，延性變好，并在一定程度上改善了混凝土的動(dòng)力性能，但又存在著許多問(wèn)題，所以對(duì)于混凝土動(dòng)力學(xué)的探究存在著必要性與急迫感。

(一)橡膠混凝土耐久性

在混凝土工程中，耐久性是混凝土的一些重要的技術(shù)指標(biāo)，而橡膠具有很強(qiáng)的彈性，可以在不影響混凝土的化學(xué)特性的情況下改善混凝土的耐久性。更有學(xué)者的研究認(rèn)為橡膠粉滲入量為5%～10%時(shí)，對(duì)于混凝土的耐久性的改善最佳。

橡膠混凝土抗凍性：

在一些緯度比較靠?jī)蓸O的地區(qū)，由于天氣比較寒冷，并在這類地區(qū)凍融循環(huán)比較嚴(yán)重，且抗凍性是描述混凝土耐久性的重要指標(biāo)，因此對(duì)混凝土抗凍性的研究是很有必要的。

1.有許多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，在凍融循環(huán)次數(shù)及橡膠粉滲入量一樣時(shí)，橡膠粉的粒徑越小，混凝土的質(zhì)量損失率就越小，當(dāng)凍融循環(huán)的次數(shù)及橡膠粉的粒徑一致時(shí)，質(zhì)量損失率隨橡膠粉的滲入量的增加而減少。

2.當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)與滲入量相同時(shí)，橡膠混凝土的粒徑越小，相對(duì)動(dòng)彈性模量就越大，即混凝土的內(nèi)部損傷能力就越強(qiáng)；當(dāng)橡膠粉的粒徑及凍融循環(huán)次數(shù)相同時(shí)，混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量先增加后減少，且其受凍后的相對(duì)動(dòng)彈性模量大于基準(zhǔn)的混凝土，即內(nèi)部損傷能力比基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)。

3.從改善混凝土抗凍性能來(lái)看，宜選用40目的橡膠粉，滲入量小于100L·m3。

(二)橡膠混凝土的減噪聲性能

就目前而言，我國(guó)對(duì)橡膠混凝土的降噪聲性還不成熟，在很多方面都缺少研究，但是混凝土跟我們生活息息相關(guān)，因此對(duì)混凝土土噪聲性能的研究至關(guān)重要。

楊若沖根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：(1)在同種車速相同的情況下，橡膠粉的滲入量越大，降噪效果就越明顯；(2)在相同滲入量下，橡膠粉的粒徑對(duì)降噪效果不明顯，且當(dāng)車速越大，降噪效果就越好。

四、復(fù)合橡膠混凝土的相關(guān)研究

1.將膠乳滲入橡膠混凝土中可以改善橡膠與水泥材料的界面粘結(jié)能力，有效的減少了混凝土內(nèi)部的空隙，進(jìn)而最大可以提高抗壓強(qiáng)度14%、劈裂抗拉20.9%、及抗折強(qiáng)度22.5%，并得出當(dāng)乳膠量與凝膠材料質(zhì)量比值為0.05%時(shí)，最佳橡膠滲入量為15%。乳膠滲入橡膠混凝土中還可以利于提高其降噪性能，且還可以降低橡膠混凝土的動(dòng)彈性模量。

2.將層布式鋼纖維滲入橡膠混凝土中，不僅沒(méi)有提高橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度，反而使其抗壓強(qiáng)度發(fā)生了降低，且對(duì)其抗拉強(qiáng)度沒(méi)有明顯的影響，但可以提高橡膠混凝土的抗折強(qiáng)度，同比橡膠混凝土可以提高17%～20%左右。

五、問(wèn)題與展望

1.由于運(yùn)用橡膠粉這種低強(qiáng)度的物質(zhì)來(lái)代替混凝土中的一部分骨料，導(dǎo)致混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及受彎承載力降低得比較嚴(yán)重，因此導(dǎo)致了橡膠混凝土運(yùn)用范圍變小，且就目前而言，還沒(méi)有相關(guān)論文能夠解決這一方面的問(wèn)題，因此如何解決這一方面的問(wèn)題顯得迫在眉睫。

2.在高溫情況下，特別是當(dāng)溫度高于8000C的時(shí)候，橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度急劇下降，降低程度高達(dá)40%以上，這意味著橡膠混凝土有大約一半的抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度散失，因此橡膠混凝土并不耐高溫。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，其溫度一般都要超過(guò)8000C，混凝土強(qiáng)度散失及其嚴(yán)重，所以，如何解決橡膠混凝土在高溫下的性能也顯示的至關(guān)重要。

3.雖然有相關(guān)學(xué)者對(duì)橡膠粉滲入混凝土中的均勻性進(jìn)行研究，但是由于橡膠粉的密度比水的密度小，致使橡膠會(huì)往上浮，是橡膠粉在混凝土中分布不均勻，因此到目前而言，雖然有很多改善其均勻性的做法，但從效果來(lái)看還并不理想，所以，這一方面的問(wèn)題也顯現(xiàn)的比較突出。

4.就目前而言，我國(guó)對(duì)橡膠混凝土的研究還存在于對(duì)材料的研究，還沒(méi)有延伸到結(jié)構(gòu)上的研究，且對(duì)于復(fù)合橡膠混凝土的研究也比較少，所以加快對(duì)橡膠混凝土在這兩個(gè)方面的研究，符合我國(guó)當(dāng)前國(guó)家的所倡導(dǎo)的創(chuàng)新的主題。

5.就目前而言，我國(guó)對(duì)橡膠混凝土的力學(xué)性能的研究還缺少系統(tǒng)性的研究，混凝土的強(qiáng)度受橡膠顆粒的影響缺乏全面的總結(jié)和規(guī)律性的結(jié)論。