文章來源：微信公眾號”瀝青路面“
廢橡膠不易自然降解，填埋會汙染土壤，焚燒處置會產生大量有毒有害氣體從而造成大氣汙染，且得不到有效處置也是一種極大的資源浪費，因此有必要對廢橡膠進行資源化利用，使其變廢為寶。水泥混凝土是用量最大和使用範圍最廣的土木工程材料，但其高脆性、低應變能力卻嚴重製約了其在一些特定領域的應用。橡膠混凝土是一種以普通混凝土為基材，其中均勻摻入了一定量橡膠粒或橡膠粉進行改性的特殊混凝土。通常，橡膠粒採取等體積取代集料的方式摻入混凝土中，橡膠粉以水泥質量百分比外摻的方式摻入混凝土中。由於橡膠密度較輕，攪拌和成型過程中容易上浮導致其在混凝土中分佈不均，因此製備橡膠混凝土較普通混凝土工藝複雜。國內外對橡膠混凝土進行了大量研究，已有研究結果表明，橡膠粉摻入水泥混凝土中不僅能大量利用廢橡膠，同時製備的橡膠混凝土具有質量輕、韌性好、抗衝擊性強和耐久性好等優點，特別是在對抗衝擊性和耐久性有較高要求的道路工程中有較好的應用前景。
目前，橡膠混凝土的研究和應用取得了一些階段性成果，形成了部分共識，但對一些問題的認識仍然存在分歧。本文在參考大量國內外相關文獻的基礎上，對橡膠混凝土的研究進展進行綜述，以期為橡膠混凝土的進一步研究和應用提供參考。
橡膠混凝土的工作性能
橡膠對混凝土工作性能的影響因素包括粒徑、摻量、顆粒形狀及表面粗糙程度等，目前不同研究者對橡膠混凝土工作性能的研究結果不盡相同。Rostami對比研究了橡膠混凝土和普通混凝土的工作性能，發現兩者的工作性能相當。RAGHVAND等認為橡膠粉幾乎不會影響水泥砂漿的流動度。大部分研究者認為，橡膠粉由於具有吸水快和吸水率大的特點，吸水後使得混凝土中提供流動的自由水減少，會降低新拌混凝土的工作性能。一般認為橡膠粉摻量越大，橡膠混凝土流動性越差。關於不同粒徑橡膠粉對混凝土流動性的影響，不同研究者得出的結論相差較大。值得注意的是，橡膠粉屬於憎水性材料，氣泡易於在其表面吸附，在混凝土中具有引氣作用，會使混凝土中含氣量增加。筆者認為橡膠粉對新拌混凝土工作性能的影響是橡膠粉本身吸水和引氣共同作用的結果，一方面橡膠粉__吸水會降低混凝土的流動性;另一方面，橡膠粉的引氣作用會改善混凝土的流動性。因此，橡膠粉對混凝土工作性能的影響取決於兩者誰起主導作用。
橡膠混凝土的力學性能
強度
國內外學者對橡膠混凝土抗壓、抗折等強度進行了一系列研究，H．A．Toutanji等以碎橡膠片取代細骨料研究了碎橡膠片對混凝土抗壓和抗折強度的影響，結果表明碎橡膠片摻量越大，混凝土強度下降就越多，且混凝土抗壓強度下降幅度較抗折強度大。Topcu等的研究表明摻橡膠微粒的混凝土抗壓強度和劈裂抗拉強度均大幅下降，不同粒徑的橡膠微粒對其強度的影響程度不同，細橡膠微粒較粗橡膠微粒對混凝土強度影響更大。Eldin等以橡膠粒取代混凝土中的粗集料和細集料並研究了其對混凝土強度的影響，結果表明橡膠粒會大幅降低混凝土抗壓強度和劈裂抗拉強度。熊傑等的研究表明不同種類的橡膠對混凝土強度的影響不一樣，橡膠混凝土的抗壓強度隨橡膠摻量增加而降低，但並不是橡膠顆粒越大，強度降低就越多。王濤等的研究表明橡膠粉會降低混凝土的強度和彈性模量，且隨著其摻量增加下降幅度越大。周棟等研究了橡膠顆粒摻量和粒徑對混凝土抗壓強度的影響，結果表明橡膠混凝土抗壓強度隨橡膠顆粒摻量的增加而降低，隨橡膠顆粒粒徑的增加先增大後減小。楊彪等以橡膠粒取代砂並研究了其對混凝土強度的影響，結果表明橡膠粒會降低混凝土抗壓抗折強度，且橡膠粒粒徑越大，抗折強度降低幅度就越大。
橡膠混凝土強度總體上表現出隨橡膠摻量的增大而降低的趨勢。針對橡膠粒徑對混凝土強度的影響，不同學者的研究結果存在差異。橡膠粉之所以會降低混凝土的強度主要是由於橡膠屬於有機材料，與作為無機材料的水泥結合較差，在橡膠粉與水泥的結合界面易形成薄弱環節。較高的強度是水泥混凝土作為結構材料的前提，橡膠粉摻入混凝土後會降低其強度，從而嚴重製約了其應用，因此有必要採取措施以提高橡膠混凝土的強度。現有措施主要是對橡膠微粒進行預處理，通過清除橡膠微粒表面雜質、降低橡膠中不利於水泥粘結的硬脂酸鋅含量、改變橡膠微粒表面親水性等來提高橡膠混凝土的強度。預處理方式通常包括水洗、四氯化碳處理、NaOH溶液處理、偶聯劑處理和乳膠處理等。研究表明這些預處理方式都能不同程度地提高橡膠混凝土強度。
抗衝擊性
普通水泥混凝土為脆性材料，抗衝擊性能差，在衝擊荷載作用下容易破壞。由於橡膠具有韌彈性，故將其摻入水泥混凝土中能夠顯著改善混凝土的抗衝擊性，使得“脆性混凝土”變為“韌性混凝土”。Eldin和Senouci研究了橡膠混凝土的破壞模式，發現橡膠混凝土破壞區別於普通混凝土的脆性破壞而呈現延性破壞。Khatib和Bayomy的研究也表明橡膠混凝土的破壞模式隨橡膠摻量的增加而逐漸變化，甚至在橡膠摻量為60%時混凝土表現出彈性變形的特徵。Tantala等研究了不同摻量(等體積取代粗集料)橡膠和橡膠粒徑對混凝土韌性的影響，結果表明摻10%的橡膠混凝土韌性優於摻5%的橡膠混凝土，摻加粗橡膠顆粒混凝土的抗衝擊能力和增韌效果優於摻加細橡膠顆粒。沈衛國等的研究表明摻18%粗橡膠顆粒的混凝土和摻14%細橡膠顆粒的混凝土其衝擊韌性指標分別較基準混凝土提高了5.1%、9.7%。趙志遠等的研究表明以25%橡膠顆粒等體積取代砂，則橡膠混凝土的抗衝擊次數較基準混凝土增加了6.2倍。
橡膠混凝土的耐久性
混凝土耐久性指混凝土抵抗環境介質作用並長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結構的安全、正常使用的能力，耐久性不足通常會導致混凝土結構物在遠未達到設計使用壽命時就發生破壞，甚至造成嚴重的質量事故，因此混凝土耐久性問題越來越得到重視。橡膠混凝土作為一種新型土木工程材料，其耐久性直接影響到結構物的使用壽命。下面從抗凍性、抗滲性和抗氯離子性方面介紹橡膠混凝土耐久性的研究進展。
抗凍性
Savas等研究了不同橡膠摻量對混凝土抗凍性的影響，結果表明橡膠摻量對混凝土耐久性影響顯著，當其摻量為10%和15%時能提高水泥混凝土耐久性，但其摻量為20%和30%時水泥混凝土耐久性卻不能滿足要求。PaineKA等的研究表明橡膠粉在混凝土中可以引入穩定和均勻的氣泡，橡膠混凝土抗凍性優於普通混凝土，與摻引氣劑混凝土的抗凍性相當。他們還將粒徑為0.5～1.5、2～8、5～25mm的橡膠顆粒摻入混凝土中，發現橡膠混凝土在凍融循環條件下的性能優於普通混凝土。張亞梅等研究發現橡膠粒徑和摻量都會影響混凝土的抗凍性，粒徑為3～4mm的較粗橡膠顆粒不能明顯改善混凝土抗凍性，而粒徑為140μm的較細橡膠粉在合適摻量下則能提高混凝土的抗凍性。他們還進一步研究了橡膠混凝土在水和NaCl溶液介質中的抗凍性，結果表明在合適摻量下橡膠粉提高了混凝土在水和NaCl溶液中的抗凍性。李光宇等的研究表明橡膠混凝土抗凍性在橡膠粉較小摻量下(15%以下)隨橡膠粉摻量的增加而增大，橡膠粉粒徑減小，混凝土的質量損失就越小。王濤等認為80目橡膠粉由於能起到引氣劑的作用，故增大混凝土含氣量和橡膠粉本身的特性便能夠提高混凝土的抗凍性，橡膠粉摻量在90kg/m3範圍內時，橡膠混凝土抗凍性隨橡膠粉摻量增加而增大。
抗滲性
水滲透到混凝土內部是產生鋼筋鏽蝕、凍融破壞和鹼集料反應的前提，同時水也是侵蝕介質進入混凝土中的載體，因此混凝土抗滲性對其耐久性具有重大意義。陳波等研究了橡膠粉和橡膠顆粒對混凝土抗滲性的影響，結果表明橡膠混凝土抗滲性隨橡膠粉或橡膠顆粒摻量的增大表現出先增大後減小的趨勢，橡膠最佳摻量為10%。胡鵬等研究了不同橡膠摻量和水灰比下橡膠混凝土的抗滲性，結果表明橡膠混凝土抗滲性在橡膠摻量為50kg/m3時最好，且橡膠混凝土抗滲性隨水灰比增大而減小。範璐璐等的研究也表明橡膠混凝土抗滲性隨橡膠摻量的增大呈先增大後減小的趨勢，不同粒徑橡膠對混凝土抗滲性影響程度不同，大粒徑橡膠對混凝土內部毛細孔的阻斷作用優於較小粒徑橡膠。楊彪等的研究表明橡膠粒摻量越大，抗滲性就越差，橡膠粒徑在8～28目範圍內時，隨著橡膠粒徑的增大混凝土抗滲性越好。田豔鳳等的研究表明橡膠摻量在125L(等體積取代集料)範圍內時能改善混凝土的抗滲性，不同粒徑橡膠對混凝土改善效果不一樣，橡膠粒徑越小，橡膠混凝土抗滲性越好。由於橡膠粉摻入混凝土對內部孔隙有填充作用，且膠粉粒徑越小填充效果越好，橡膠混凝土毛細孔隙率相對越低，因而抗滲性較好。
抗氯離子性
Oikonomou等的研究表明混凝土抗氯離子性隨橡膠摻量的增加呈先增大後減小的趨勢，存在一個最佳摻量。張亞梅等認為橡膠能增強混凝土抗氯離子滲透性，但在乾溼交替、乾熱或有硫酸鹽腐蝕的環境中其性能劣化較快，因此不宜用於這些環境下。王開惠等的研究表明橡膠在一定摻量(12%)範圍內時能提高混凝土的耐腐蝕性能。歐興進等的研究表明橡膠混凝土的抗氯離子滲透性隨橡膠摻量的增多而減弱。
結束語
目前，國內外對橡膠混凝土進行了初步研究，取得了階段性的成果。橡膠的摻入不僅能夠改善水泥混凝土的韌性、耐久性等性能，而且還能夠大量消納廢橡膠，為廢橡膠的資源化利用開闢了新途徑。但是，目前橡膠混凝土的研究仍然處於初級階段，研究主要集中在橡膠對水泥混凝土強度、抗衝擊性和耐久性等方面的影響，而對橡膠影響混凝土性能的微觀機理研究還不夠深入，因此有必要系統研究橡膠影響混凝土性能的機理，並採取相應措施改善橡膠混凝土的性能，從而推動橡膠混凝土的廣泛應用。
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