１４ 低温建筑技术 ２０１０年第１２期（总第１５０期） 橡胶轻集料混凝土耐久性研究 卢文明 （运城市建筑工程有限公司， 山西运城０４４０００） 【摘要】研究了橡胶颗粒替换一部天然砂作为细骨料掺入到轻集料混凝上中，对混凝土的物理力学性能 和耐久性能的影响。结果表明，橡胶轻集料混凝土试件受压破坏形式与普通混凝土截然不同，破坏后仍具有相当 的承载能力，表现出很好的延性特征。随着橡胶粉掺量的增加，橡胶轻集料混凝土的抗压强度降低，但抗冻、抗渗 等耐久性能明显优于未掺加橡胶颗粒的基准混凝土。 【关键词】 橡胶颗粒；轻集料混凝土；耐久性 【中图分类号】ＴＵ５２８．２ 【文献标识码】 Ｂ 【文章编号】 １００１—６８６４（２０１０）１２—００１４—０２ 橡胶是一种具有高度伸缩性与极好弹性的高分 子材料，其弹性模量非常小，而伸长率很高；具有良好 ２试验结果与分析 ２．１ 橡胶掺量对轻集料混凝土抗压强度的影响 的透气性，电绝缘，耐化学介质，耐曲挠、弯曲变形，能 与多种材料进行复合，以得到良好的综合性能。 橡胶颗粒替换一部天然砂作为细骨料均匀分布 到混凝土中，可以在混凝上内部形成一种均匀的弹性 支撑体系，在承受外力作用时，橡胶颗粒可做出相应 的变形以吸收能量，并且阻隔裂缝的继续延伸和发 橡胶轻集料混凝土和立方体抗压强度试验结果 如图１所示。 日ｄ芝 嘿 展，提高混凝土抵抗变形的能力、改善其韧性和抗冲 击性能，此外，还可以有效阻碍骨料的离析，保证混凝 土的密实性 。 １ 原材料与混凝土配合比 Ｐ・Ｏ ４２．５普通硅酸盐水泥；普通细集料为河砂， 细度模数２．６，表观密度２６００ｋｇ／ｍ ；橡胶细集料是由 废旧轮胎制得，最大粒径２．０ｍｍ，平均粒径１．０ｒａｍ，表 一橡胶粉取代率，％ ３ｄ ＋７ｄ—０ ２８ｄ 图１橡胶掺量对轻集料混凝土抗压强度的影响 观密度１０２０ｋ ｇ／ｍ ，吸水率６％；轻粗集料为碎石型页 岩陶粒，表观密度１４５０ｋｇ／ｍ ，筒压强度８．７ＭＰａ，１ｈ吸 水率２．２％；萘系高效减水剂，减水率１５％。 以不掺加橡胶粉的轻集料混凝土作为基准，水灰 比０．４６，砂率３５％。在此基础上，橡胶粉等体积取代 砂，取代率从１０％一５０％，试验配合比见表 混凝土 图１的试验结果表明，随着橡胶粉掺量的增加，橡 胶轻集料混凝土的抗压强度呈降低趋势，尤其是取代 率超过天然砂的３０％时，混凝土抗压强度急剧下降， 但混凝土早期强度下降幅度低于后期。 试验发现，橡胶轻集料混凝土试件受压破坏形式 与普通轻集料混凝土截然不同，首先在试件边缘出现 裂缝，达到极限荷载时，形成许多竖向细小裂缝，而非 普通混凝土的锥形破坏模式，破坏后混凝土试件并未 拌合前，预先将陶粒进行１ｈ预湿，擦至饱和面干。 表１ 编号 砂 橡胶 混凝土配合比 水泥， 水 陶粒 减水剂表观密 ／％ ／ｋｇ・ｍ一 ｌ８５０ ｌ８１５ 溃散，而是保持其完整性，且仍具有相当的承载能力。 这是由于，橡胶微粒本身有很好的抗拉特性，在水泥 ／ｋｇ。ｎ１一 ／ｋｇ‘ｍ～／ｋｇ‘ｍ一 ／ｋｇ‘ｍ－ ／ｋｇ・ｍ一 Ａ Ｂ ６１９ ５５５ 一 ２５ 的胶结作用下，与孑Ｌ隙的壁粘结成具有一定强度的结 构，使得砂浆的黏度增大，提高了砂浆对轻集料的包 Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ ４９２ ４２８ ３６５ ３０２ ５０ ４２０ １９３ ６１７ ０．６ １７７５ ｌ７３５ １６９５ １６６０ 裹力，从而保持了试件的完整性。在混凝土受压时能 负担并缓冲一部分应力，且可以消除孑Ｌ缝中存在的应 力集中点，在混凝土内部出现裂缝时，它阻碍了裂缝 的进一步发展，使得试件受压破坏裂缝无法贯通。同 时，在承受外部作用时，橡胶颗粒可做出相应的变形 ７５ １Ｏ０ １２５ 卢义明：橡胶轻集料混凝土耐久性研究 １５ 以吸收能量，从而起到减小混凝土脆性，增大其延性 的作用。但橡胶粉本身的弹性模量很低，当其掺量较 高时，混凝土的抗压强度大幅下降。从本试验结果来 看，橡胶颗粒的掺量不宜超过３０％。 度损失率均小于基准混凝土，并且存在一个最佳橡胶 颗粒掺量，本试验条件下为２０％。观察试件表面状 况，发现经过７５次冻融循环后，仅有基准混凝土和 ５０％掺量的Ｆ组混凝土试件表面出现裂纹，其余各组 混凝土表面均仅有少量剥落。这是由于，橡胶微粒的 掺人，一方面提高了混凝土的抗渗性、切断了一部分 毛细孑Ｌ的渗水通路，可降低混凝土的水饱和程度，提 ２．２ 橡胶掺量对轻集料混凝土耐久性能的影响 （１） 橡胶掺量对轻集料混凝土抗渗性的影响： 采用渗透深度法对不同橡胶掺量轻集料混凝土的抗 渗性进行了测试。试件为顶面直径１７５ＩＴｔｌｆｌ，底面直径 １８５ｍｍ，高１５０ｍｍ的圆台，每组６块，一次加压至 ３ＭＰａ，恒压２４ｈ后劈开试件，在断面取ｌ０个点，测定 各处的渗透高度，取平均值。试验结果见表２。 表２ 橡胶轻集料混凝土的抗渗性试验结果 编号 Ａ １３ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ 渗水高度／ｍｍ ４３ １９ ２２ ２４ ２７ ３１ 相对渗透系数 １．（）４８ ０．２０５ ０．２７５ ０．３２７ ０．４１３ ０．５４５ ｘ１０一 ／ｍ．８一 从表２中可以看出，掺人橡胶微粒的轻集料混凝 土的渗透系数较基准混凝土的渗透系数有所减小，表 现出良好的抗渗性能，其中，掺量为１０％的Ｂ组渗透 系数最小，随橡胶微粒掺量的增加混凝土的渗透系数 有所增大，抗渗性变差，但橡胶微粒掺量５０％时，轻集 料混凝土的渗透系数仍远低于基准混凝土。 这是由于，颗粒直径较小的橡胶微粒掺人混凝土 中，形成大量封闭气孔，降低了毛细孔连通性，因此， 使混凝土的抗渗性能大幅度提高，同时，橡胶微粒具 有憎水性，在其表面会形成一层憎水膜，增大液体渗 流的阻力，也会提高混凝土的抗渗性。但是，通过观 察混凝土内部的微观结构发现橡胶微粒与水泥水化 物粘结面上的孔较多，混凝土的孑Ｌ隙率有所增加，因 此，随着橡胶颗粒掺量的增大，混凝土的抗渗性降低。 （２） 橡胶掺量对轻集料混凝土抗冻性的影响： １００次冻融循环后，橡胶轻集料混凝土的抗冻性试验 结果如表３所示。 表３ 橡胶轻集料混凝土的抗冻性试验结果 ％ 由表３可见，橡胶轻集料混凝土的抗冻性良好，各 组掺橡胶轻集料混凝土冻融前后的质量损失率和强 高混凝土的抗冻性；另一方面，当毛细孔中的水结冰 时，橡胶细集料可以看作是分布在混凝土内的微小弹 簧单元，能够缓解部分静水压力和渗透压力，并且可 以阻滞水泥浆体中微裂缝的延伸和发展，因此，橡胶 轻集料混凝土表现出良好的抗冻性能。 ３结语 （１） 橡胶轻集料混凝土试件受压破坏形式与普 通混凝土截然不同，破坏后混凝土试件保持完整，且 仍具有相当的承载能力，表现出很好的延性特征。随 着橡胶粉掺量的增加，橡胶轻集料混凝土的抗压强度 呈降低趋势，掺量超过３０％时，混凝土抗压强度急剧 下降。 （２） 橡胶轻集料混凝土的耐久性能良好，其渗 透系数小于基准混凝土的，表现出良好的抗渗性能， 但随橡胶微粒掺量的增加混凝土的渗透系数有所增 大。橡胶轻集料混凝土冻融后的质量损失率和强度 损失率均小于基准混凝土，并且存在一个最佳橡胶颗 粒掺量为２０％。 参考文献 ［１］ ｝’Ｈｅｒｕａｎｄｅｚ—Ｏｌｉｖａｒｅｓ，Ｇ Ｂａｒｌｕｅｎｇａ，Ｍ Ｂｏｌｌａｔｉ，Ｂ Ｗｉｔｏｓｚｅｋ．Ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｔｙｒｅ ｒｕｂｂｅｒ—ｆｉｌｌｄｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ【Ｊ］． Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２ｏｏ２，３２（１０）：１５８７—１５９６． ［２］ 刘刚，方坤河，高钟伟．高强混凝土的增韧减脆措施研究［Ｊ］． 混凝土，２０ｏ４，（５）：４６—４８． ［３］龙广成，谢友均，李建．废旧橡胶颗粒改性水泥混凝土及其工 程应用［Ｊ］．粉煤厌，２００５，（２）：３—４． ［收稿日期］２０１０—０８—３１ （作者简介］ 卢文明（１９６６一），男，ｌｉ１西运城人，工程师，从事 建筑工程技术工作。