浅谈橡胶混凝土的特点及应用

科技信息2010年第17期

SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION

1橡胶混凝土的应用前景

目前，全世界废旧橡胶的年产量约2000万吨，我国废旧橡胶的年产量估计己达150万吨。合理回收、利用这些废旧橡胶具有重要意义。日益增加的废橡胶其处理问题关系到全球环境及资源问题。目前常采用的处理和回收利用废橡胶的途径有：生产再生胶、热裂解回收有机物和热能及生产胶粉等。前两者由于存在环境和经济的合理性问题正在逐渐被淘汰；生产胶粉将是今后废橡胶回收利用的主要途径。胶粉利用较成熟的技术是用以改性沥青路面和制备橡胶制品。但胶粉改性沥青的废旧橡胶处理方法仍存在一些问题。

鉴于此，国内外研究者将目光投向废旧橡胶改性水泥混凝土上。水泥混凝土是用量最大的建筑材料。但混凝土高脆性、低应变能力和早期收缩等性能缺陷限制了水泥混凝土在很多特定场所的应用。而在水泥混凝土中添加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，提高抗冲击和抗疲劳能力。利用橡胶粒子在改善混凝土韧性、抗冲击和耐久性等性能的效果，可将废旧橡胶应用于高等级公路、轻质墙体、减振地基等领域。同时，将废旧橡胶的清洁利用与改善混凝土性能相结合，一方面可大量利用日益增多的废旧橡胶，变废为宝，这对废旧橡胶制品的回收利用都具有积极的意义。同时这又是一种低成本改善混凝土性能的有效方法，具有明显的经济效益和社会效益。

2橡胶混凝土的性能特点

2.1橡胶混凝土的抗裂性

相关研究[1]表明在混凝土中掺入橡胶颗粒后，试件的开裂时间有所延迟。试验也表明普通基准混凝土试件在加载过程中的破坏形式为脆性破坏，而掺有橡胶颗粒试件则表现出明显的塑性变形，破坏形态也呈延性破坏。基准试件在破坏前没有明显的变形，而橡胶颗粒试件在破坏前已呈“弓”形，刚进入破坏阶段时，橡胶颗粒像一排小弹簧那样分布在裂缝面上。表明掺入橡胶颗粒后，虽然强度有所降低，但其延性和韧性得到提高，适应变形的能力明显加强。从而可以看到橡胶混凝土的抗裂性优于普通混凝土。

2.2橡胶混凝土的抗折强度

相关研究[2]表明掺橡胶混凝土的抗折强度有所降低。部分原因是因为橡胶的弹性模量要低于混凝土的弹性模量，发生变形时，橡胶微粒所承受的拉(压)力要远小于其他骨料颗粒所承受的力，从而引起应力集中。但是降低的幅度并不随着橡胶掺量的增加而增加而是抗折强度与橡胶掺量呈较好的线性关系。这就意味着随着橡胶掺量的增加橡胶集料混凝土的脆性系数k（抗压强度与抗折强度比）在减小。试验结果显示在橡胶掺量为0时，k值为9.40，当橡胶掺量仅为50kg/m3时，k 值为8.04，降幅达到14.5%，说明橡胶集料混凝土的抗折强度对橡胶的掺入极其敏感。当橡胶掺量增加到150kg/m3时，k值为6.57，降幅为30.1%，大大降低了混凝土的脆性。可以说，橡胶集料的掺加提高了混凝土的抗折强度。

2.3橡胶混凝土的抗冲击性

相关研究[3]表明在混凝土中掺加橡胶粉可以提高混凝土的抗冲击能。大多数学者认为在混凝土中掺入橡胶粉，减小了孔隙率，提高了密实度，并且在水泥的胶结作用下与空隙周围形成一种具有一定强度，能够约束微裂缝的产生和发展、吸收应变能的结构变形中心，降低了混凝土的刚性。当混凝土受到冲击作用的时候时，能大大吸收震动能，冲击功明显增大，从而大大提高了混凝土的抗冲击性能。

2.4橡胶混凝土的氯离子渗透性

氯离子在混凝土中的迁移方式主要有扩散、毛细吸附和渗透三种。但是在多数情况下，氯离子浓度差引起的扩散作用被认为是最主要的传输方式。混凝土对氯离子的扩散阻碍能力决定于混凝土的孔隙

率和孔径分布以及混凝土对氯离子的固化能力。

相关研究[4]表明橡胶集料能在一定程度改善混凝土的氯离子渗透性，且导电量随橡胶掺量增加而降低。其原理有学者认为是橡胶集料与水泥砂浆界面处存在的大量密闭、互不连通的微型空气泡群起到了切断毛细孔连续性的作用，使毛细管变得细小、曲折、分散，从而减少了渗透通道，阻碍了氯离子在混凝土中的扩散，使混凝土的密实性和抗渗性得到提高。

2.5橡胶混凝土的阻尼比

橡胶是一种粘弹性材料，将橡胶粉掺入混凝土中，其填充行为和本身的弹性行为，可改善混凝土内部孔隙结构，能有效吸收振动能。相关研究表明[5]橡胶粉掺入普通混凝土中，可以明显提高混凝土的阻尼比。橡胶粉掺量在0.5%～2.5%之间时，与普通混凝土相比，阻尼比可提高50%～60%。当橡胶粉掺量超过2.5%后，阻尼比随橡胶粉掺量增大而快速增大，阻尼比提高约1.3～2.3倍。

由于材料的阻尼是衡量材料本身减振性能的主要指标，阻尼越大则表明材料本身的振动性越低，越有利于材料的正常使用，所以掺橡胶集料的混凝土与普通混凝土相比有较好的减振性能。

3工程应用

和普通混凝土相比，橡胶混凝土具有较好的减震性、抗冲击性等优点，能较好适应建筑市场的需要。因此近年来，橡胶混凝土在工程应用方面取得了开拓性的进展。

胶粉改性沥青混凝土路面材料的研究和应用在国内外均已取得较好成效。与普通沥青路面相比，胶粉改性沥青路面的夏季粘软和反光、冬季开裂和硬化现象大大减轻，汽车行驶时噪声降低50%～70%、飞石现象大大减少且制动距离缩短。因此橡胶混凝土大量用于建设高等级公路。同时橡胶混凝土已作为韧性面层材料、桥梁伸缩缝及伸缩缝开裂修复弹性材料使用。

由于橡胶混凝土有较好的减震性能和抗冲击性能，因此大量的橡胶混凝土被用于铁路混凝土轨枕，以降低列车行驶产生的噪声和减轻振动，提高运行平稳度。

4结语

橡胶混凝土的推广一方面可以更有效地利用好日益增多的废旧橡胶，变废为宝；另一方面废旧橡胶在混凝土中的再利用可以有效地缓解废橡胶带来的环境问题。同时混凝土中掺入橡胶集料，使混凝土的抗裂性、抗折性、抗冲击性、抗渗性以及阻尼比等都得到改善和提高，使混凝土在高等级道路、轻质墙体、减震地基等领域中能够得到充分的利用，实现经济效益和社会效益统一。

【参考文献】

［1］亢景付．橡胶混凝土的抗裂性能和弯曲变形性能[J]．复合材料学报，2006，23 (6)：158-162.

［2］杨林虎．路面橡胶集料混凝土抗折强度的试验研究[J]．工业建筑，2007，37(9)：97-99.

［3］宋少明．橡胶改性的高韧性混凝土研究[J]．混凝土与水泥制品,1997,(1):10-11.［4］欧兴进．橡胶集料混凝土氯离子渗透性试验研究[J]．混凝土，2006，(3)：46-49.［5］陈振富．橡胶混凝土小变形阻尼研究[J]．噪声与振动控制，2006，(3)：32-34.［6］罗妮．废橡胶粉在道路工程中的应用研究和发展[J]．湖南交通科技，2008，36 (1)：32-33.

［7］陆永其．我国废橡胶资源利用行业的现状与发展[J]．中国橡胶，2004，20（12)：3-7.

[责任编辑：曹明明]

浅谈橡胶混凝土的特点及应用

徐自然危大结

（中南大学土木建筑学院湖南长沙410075）

【摘要】本文简要地概述了橡胶混凝土的应用前景，并进一步从混凝土的抗裂性、抗折性、抗冲击性、抗渗性、阻尼比等方面阐述了橡胶混凝土部分性能特点。

【关键词】应用前景；抗裂性；阻尼比

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○建筑与工程○

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