趙朗 高松 林羽 劉玉濤 朱佳龍 何俊峰

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，廢棄材料污染也愈加嚴(yán)重，本實(shí)驗(yàn)主要目的在于充分利用廢棄固體材料，將廢棄固體顆粒作為建筑材料混入混凝土中制備混凝土構(gòu)件，減少污染。為了確定合適的廢棄固體顆?；炷恋呐浜媳?，試驗(yàn)按不同體積取代率制作了16根混凝土梁試件進(jìn)行斜截面抗剪試驗(yàn)。結(jié)果表明：廢橡膠摻入量是影響混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度的主要因素，廢橡膠與廢玻璃體積取代率均為20%的混凝土構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度較高。

關(guān)鍵詞：廢棄固體顆粒;體積取代率;抗剪性能

Abstract：With the rapid development of China's economy，the pollution of waste materials is becoming more and more serious.The main purpose of this experiment is to make full use of waste solid materials，prepare concrete components by mixing waste solid particles into concrete as building materials，and reduce pollution.In order to determine the appropriate mix proportion of waste solid particle concrete，six concrete beam specimens were made according to different volume replacement rates for the inclined section shear test.The results show that the incorporation of waste rubber is the main factor affecting the shear strength of concrete components，and the shear strength of concrete components with the volume replacement ratio of waste rubber and waste glass both being 20% is higher.

Key words：Waste solid particle;Volume replacement ratio;shear behavior

廢橡膠的處理是當(dāng)今人們面臨的嚴(yán)重問(wèn)題之一。為了滿(mǎn)足不斷提高的材料性能要求，橡膠朝著高強(qiáng)度、耐磨、穩(wěn)定和耐老化的方向發(fā)展，但是同時(shí)造成了廢棄后的橡膠長(zhǎng)時(shí)期不能自然降解的問(wèn)題，大量的廢舊橡膠造成了比塑料污染（白色污染）更難處理的黑色污染。另一方面浪費(fèi)了寶貴的橡膠資源。但廢橡膠顆粒讓保持著良好的粘彈性、韌性、隔熱隔聲、抗疲勞性等特點(diǎn)，如果在建筑上能將廢橡膠顆粒摻入混凝土中制成混凝土備件使用，不僅可以更好的解決污染問(wèn)題，使橡膠資源再利用，還能使混凝土備件的性能得到加強(qiáng)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了廢棄橡膠顆粒對(duì)混凝土的影響，結(jié)果表明在水泥混凝土中摻入膠粒，混凝土材料的密度顯著降低，材料的韌性、延性明顯提高，抗沖擊能力與抗疲勞能力也有所提高。劉超峰[1]等在瀝青混凝土里摻入膠粒，用以改善道路性能的研究已經(jīng)取得了較大的成果。

廢玻璃用于混凝土骨料替換也是現(xiàn)今骨料替換中趨勢(shì)之一。周梅、江振雙等人[2]將廢玻璃破碎配做集料，粉煤灰作填料，對(duì)樹(shù)脂混凝土的7d強(qiáng)度做了大量研究，在研究中，廢玻璃的摻入量達(dá)72.23%;孫家英[3]等研究了橡膠對(duì)混凝土的延性、硬度、抗磨、抗老化等方面的性能的影響。

1 試驗(yàn)原材料

1.1 廢玻璃

在本試驗(yàn)中應(yīng)用無(wú)色玻璃，雜質(zhì)較少，粒徑較平均，加工簡(jiǎn)單容易得到。

1.2 廢橡膠

本試驗(yàn)采用黑色橡膠普通顆粒，級(jí)配系數(shù)為4.88。

1.3 其他材料

砂為河沙，級(jí)配系數(shù)為3.12;石子最大粒徑為31mm。

本試驗(yàn)試件均以C30為基準(zhǔn)混凝土，32.5普通水泥，水灰比w/c=0.43，砂率為33%。各材料的密度見(jiàn)表1。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)基于水泥與砂的用量不變，將粗骨料替換成廢玻璃、細(xì)骨料替換成廢橡膠的原則進(jìn)行試驗(yàn)。二者等量取代0%、10%、20%、30%，交叉配比，每組配比2個(gè)試件，逐一試驗(yàn)。

試件尺寸150*250*2800，在溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度不低于95%的條件下養(yǎng)護(hù)28天。

養(yǎng)護(hù)完成后，取出試件，將梁側(cè)面置于壓力機(jī)中心，根據(jù)GB/T50081-2002的規(guī)則，—3.0-5.0KN/S的速度以集中荷載形式進(jìn)行加載，直到徹底破壞。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

在進(jìn)行了16試件實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)整理后，表明：配比為20%廢橡膠、20%廢玻璃的混凝土梁抗剪程度最大，0%廢橡膠、0%廢玻璃的混凝土梁抗剪程度稍次于前者，30%廢橡膠、20%廢玻璃的混凝土梁抗剪程度居第三位。

3.2 結(jié)果分析

當(dāng)不摻入替換材料橡膠玻璃時(shí)，混凝土強(qiáng)度受水泥等級(jí)、用量，鋼筋強(qiáng)度以及密實(shí)度影響。當(dāng)水泥、鋼筋等級(jí)不變時(shí)，水泥用量過(guò)多，混凝土內(nèi)部易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)收縮而引起維細(xì)裂縫。

數(shù)據(jù)表明：僅摻入玻璃時(shí)，數(shù)據(jù)呈先上升后下降狀，玻璃中活性二氧化硅與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)，形成堿的硅酸鹽凝膠體，致使混凝土發(fā)生體積膨脹呈蛛網(wǎng)狀龜裂，使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。當(dāng)玻璃含量為20%時(shí)，與混凝土的咬合力最強(qiáng)，超過(guò)石粒與混凝土的咬合力，能提高混凝土強(qiáng)度。

當(dāng)玻璃含量一定時(shí)，混凝土抗剪強(qiáng)度隨著橡膠摻入量的增加而先上升后下降，曲線(xiàn)峰值接近20%處，此時(shí)堿集料反應(yīng)延性作用契合度也達(dá)到峰值。

4 結(jié)論

橡膠作為高分子材料不會(huì)與水泥、石子等材料發(fā)生反應(yīng)，且能夠優(yōu)化混凝土抗沖擊性能、提高密實(shí)度，但僅摻入橡膠會(huì)使混凝土的強(qiáng)度大幅度降低;玻璃硬度高，且在含量為20%時(shí)與混凝土的咬合力超過(guò)石子與混凝土的咬合力，但僅摻入玻璃的混凝土?xí)a(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膨脹、開(kāi)裂甚至破壞，并且強(qiáng)度與普通混凝土大體相同;同時(shí)摻入兩種廢料，玻璃與混凝土的堿骨料反應(yīng)能與橡膠的彈性變化相互彌補(bǔ)，混凝土能從中得到一些延性、與抗沖擊性，還能保持相對(duì)較高的強(qiáng)度。二者摻入量均為20%時(shí)，堿骨料反應(yīng)與延性作用契合度最高，混凝土的強(qiáng)度提升相對(duì)最大。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉超峰.廢橡膠在水泥混凝土和瀝青混凝土改性中的應(yīng)用[J].橡膠科技，2008，6（7）：11-13.

[2]周梅，江振雙，楊利輝.廢玻璃粉煤灰制備樹(shù)脂混凝土的試驗(yàn)研究[J].

[3]孫家英.寶鋼鋼渣微粉用于水泥混凝土的安定性和相容性試驗(yàn)研究[C].上海：建筑新技術(shù)研討會(huì)論文集，2005：195-199.

[4]王振偉.廢棄玻璃混凝土梁的試驗(yàn)研究[J].新型建筑材料，2011，38（11）：12-14.

[5]王鳳池.廢棄玻璃骨料混凝土梁抗剪性能研究[J].新型建筑材料.

基金項(xiàng)目：2017年遼寧省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201710146000116 201910146355）

作者簡(jiǎn)介：趙朗（1997-）男，遼寧朝陽(yáng)人。

*通訊作者：高松（1978-），遼寧岫巖人，講師。