橡胶混凝土隔热性能研究进展

胶 混 凝 土 的导 热 系 数 低 于大 水 灰 比 的 导热 系数 。
要包 括混 凝土的类 型，橡胶 的形状，颗粒大小和表面粗糙程 度 等有关。Ｋ ａｉ ． ｊ 认为抗压强度的下降是 由于橡胶 ｈ ｌ Ｂ Ｎａｉ ｄ ｍ 颗粒 的低 弹性模 量和 高泊松 比而导致荷 载下更 容易产 生裂
现象 。
定限值后 ，橡胶混凝土导热系数的下降将不再明显。因此
在线膨胀系数方面 ， 橡胶粉不同掺加下混凝 土的线膨 胀 系数变化 不大 ，与普通混凝土的线膨胀系数相差不大，因此 可见橡胶粉不会对混凝土的热膨胀性产生太大影响【。 ９ ｌ 总之 ， 橡胶混凝土 的各方面性质与未加橡胶 的混凝土差
而李兵等人的实验 中在加入 了００ ３ ． ％的引气剂后 ， ０ 橡胶
混凝土导热系数更低 。也从另一个方面说 明，混凝土 内的微 小气泡是提高整体隔热能力的又一 因素 。 在此 我们要认 识到橡胶 混凝土 内部 的气 泡是 与加 入橡 胶 的原 因密不可分的，正是因为拌和过程 中加入橡胶从而带
微镜微观研究在橡胶混凝土隔热工作情 况下 ， 气泡 与橡胶 的 阻热行 为。还可 以研究某构件 内部，气泡相对 较多部分 与橡
胶 相对较 多部分 的温度 梯度 ，从而确定 两者 隔热 效率 的差
异。
３ ３冷却率 ．
研 究橡胶混凝土 的导热性能可 以从冷却率来反向考虑 。
在 工程 中， 研究橡胶混凝土隔热性能的 目的有时并不在 于寻 找最小隔热 系数 ，即隔热能力强的混凝土 。橡胶混凝土的抗 冲 击性强，可用于路面铺筑 。在此情况下，隔热性能强并不 是理想 的，因为 隔热性能过强会导致路面板各部分的温 度差 大，变形不 同，产生拉应力 ，导致 路面裂缝 ，这并不是工程 人 员想要的。所 以，研究其冷却率 的必要性就凸显 出来。 在 冷却与时间关 系的实验 中ｌ，普通混凝土和橡胶混凝
入 气 泡 ，间接 提 高 了混 凝 土 的 隔 热 性 能 。但 是 ，我 们 目前 仍 无 法 确 定 这 两 种 原 因 哪 种 起 到 主 要 作 用 。因 此 ，需要 进 行 显
４ 结论
（ ）随着 加入橡胶量 的增加 ，混凝土 的导热系数大幅 Ｉ 下 降，导热系数的值与加入橡胶 的大小尺寸无关 。橡胶 自身 的低 导热 特性 是可 以影 响其所 加入 混凝 土的 导热特 性 的； （ ）目前对于研究橡胶混凝土 隔热性 能的实验 主要靠试验 ２ 者 的个人意 图配 制混凝 土 ，虽然 都可 以得 出 比较满 意 的结 果，但是还没有一个系统 的矿料配 比指导 ：（ ）对于橡胶 混 ３ 凝土 隔热能力 的研究主要局限在 简单 的升温与 降温过程 ， 还 没有模拟现实情况下的温度、气候 变化 来得 到更符合 实际情 况的隔热水平 ；（ ）还应该深入研 究温 度影响下橡胶混凝 土 ４ 内部 的微观反应 ，以更好地理解 其隔热特性 。
别 很 多 。可 见 ，对 于 混 凝 土 ，不 同的 掺 料 将 产 生 有 不 同 的 特 性 的 混凝 土 。其 隔 热 性 能 是 其 中 一 项 ，就 目前 科 学 技 术 水 平
可 以推 断，混凝土 内的气泡是有利于提升其隔热性能，但会 影响其 强度 。由此可 以看 出影响橡胶混凝土隔热性能的原因 主要为橡胶 自身的低 导热系数和构件 内的气泡 。 Ｐ ｋ ｕｇ ｔ等人 ［】 ａ ｉ ｒｕａ Ｔ １的试验 中在 向普通砖 内加入橡胶后， ３ 其热绝缘性 能根据掺加量不 同，可提高５ ％～１％。这证 明， １ 橡胶加在不同的建筑材料 中均会 降低其整体 的导热系数 ， 所
括 坍 落 度 ，密度 和抗 压 强 度 等 ，进 行 试 验 分 析 研 究 。首先 测
化学 反应无密切联 系。
２ 橡胶 混凝土 性 能 的研 究 进展
就 目前情况看 ，在力学 方面 的研 究较 为全面，而在耐久 性 ，隔声隔热方面 的研 究并不深 入。 对于橡胶 混凝土基本力 学性质 ，国内外的学者 已进行过 较全 面的研 究，包括强度、耐久性 、动力性能、隔声性 能等 。 相 比于相 同规格 的素混凝土 ，橡胶 混凝 土的抗 压强度，抗拉
结力【。他同时指出加入橡胶的 自密实混凝土的力学性能有 下降 。说明拌和时橡胶表面会携带气泡 。土耳其的 Ｔ ｐ ｕ用 ｏｃ
一
准 ，实验过程 ，用料 ，测量时 间各不相 同。这就 直接 导致 不 同研究结 果之给我们特 定的导热 系数 ，而缺 乏横 向的对 比，
最 直 观 的感 受 是 ，不 同 实验 得 出 的 导热 系数 不 同 ，后 来 的研
性 能 的 改变 主 要 基 于 混 凝 土 和 橡 胶 物 理性 能 的 共 同 作 用 ，与
下，如温度 、湿度 、水灰 比、龄期等，混凝土 的导热系数在 １ ～ ２０ ／ Ｔ 问 。与此 同 时 ，使 用 不 同 的测 量 仪器 也会 测 ． ０ ．Ｗ ｍＫ￣ ＿ 量 出 不 同 的导 热 系 数 ＿。 ｊ ｊ 目前关于橡胶混凝土导热性 的研 究主 要基 于此 参数 。在 橡胶混凝土隔热性 能方面 ，澳 门的杜家文等［对废 旧轮胎胶 ６ 】 块混凝土 的热传导性进行 了试验研究 。 他们使用 两种 尺寸的 橡胶 ：一 种 是颗 粒直 径 为１ ￣２ ｍｍ之 间 ，另一 种 是小 于 ０ ０ ５ ｍｍ；前者用作代替粗骨料 ，后者则代替细骨料 。主 要研 究 胶块与混凝土 的不 同比例混合物 的热传 导性及 力学性质 ，包
２５亿 条 ，而 回收 利 用 率 仅 为 ５ ％左 右 ，不 到 西 方 发 达 国家 ． ０
金属导热依靠前一种作用 ，非金属主要靠后 一种 。橡胶混凝
土 属 于 非 金 属 ，也 应 属 于 后 一 种 传 热 方 式 。 根 据 傅 立 叶 导热 定 律 ， 向 同性 的 的连 续 介 质 中任 何 地 各 点的局部导热热流密度 （ｏａ ｈ ａ ｆ ｘ １ｃｌ ｅｔ ｕ ）数值上 与该点的温 ｌ
来看 ，我们还无法 开发 出各项性能均令人满意的混凝土 。所
以，我 们 要根 据 实 际构 件 使 用 环 境 设 计 出最 符 合 要 求 的 混 凝
以，排除其 他干 扰因素可 以从另一个方面证实 ，橡胶 自身的
低导热特性是可以影响其所加入混凝土 的导热特性的 。
土，关键是要分清主次，以保证结构安全，提高使用效率为 原则 。就隔热性能而言 ，在承载力要求不高且需要发挥隔热 性能的部分，可适 量多加入橡胶 ；在承载力要求变成主要矛 盾时，设计者应以强度要求为主要设计参数而不是隔热要求。
强度 ，轴 心 抗 压 强 度 均 有 下 降 。其 下 降 的 影 响 因 素 很 多 ，主
试不 同比例下所拌合成 的胶块混凝土 的基本力 学性质 ， 后 然 确定这些胶块混凝土 的热传 导性质 。 他指 出随着 加入 橡胶 量 的增加 ，混凝土 的导热系数大 幅下 降，并且证 明导热 系数 的 值与加入橡胶 的大 小尺 寸无 关， 出橡胶集料 混凝土 的导热 得 系数范 围在０１５ ．１Ｗ／ ． ￣０３ ８ ｍＫ之 间。 ９ 并且认 为小水灰 比的橡
缝 以及 相 对 较 高 的 孔 隙 率 和 橡 胶 与 混 凝 土 接 触 界 面 的 低 粘
同时 ，在李兵等人【的橡胶混凝土 砌块 的热 工性 能研 究 １ ７ ＿ 中，掺入３ ％的橡胶后 ，导热系数 降为原来 的４ ．％。 ０ ４５
可 见 ，加 入 橡 胶 后 的 混凝 土 导 热 系 数 有 所 下 降 ，而 且 橡 胶 也 是 下 降 的原 因 。但 目前有 关 实验 方 法 多样 ，没有 统 一 标
３ 橡胶混凝土隔热性能
３ １导热系数 ．
或某 几个规定 的条件 下实验 得出的导热系数作为标 准，并制 定统 一的实验方法 和实验环境 。
２ ６ ３ ２橡胶 的特性和气泡的作用 ． 可 以确定 的是橡胶混凝土的导热系数比素混凝土要低 。
开发应用 元模 型，并设计 了一种基于公式计算的导热系数模 型【 。 此外 ，通过动态热性能的研 究表 明ｌ，在橡胶混凝土 的
能，可用于建筑的保温 ，以降低 能耗 。本文总结 了有 关橡 胶混凝土 的隔热特 性，分别讨论 了其原理和相 关特性 ，并对 未来提
出展 望 。
关键 词 ：橡 胶 混凝 土 ； 隔 热 性 能 ；研 究 进 展
Ｄ ： １ ３ ６ ／ ． ｓ ． ６ １ ６ ９ ． ０１ ． ８ ０ ２ ＯＩ ０． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ７ — ３ ６ ２ ２ ０ ． １ ｓ
中国西部科技
２１ ０ ２年 ０ ８月第 １ １卷第 ０ ８期总 第 ２ ７期 ７
２ ５
橡胶 混凝土 隔热性 能研 究进 展
樊擎宇
摘
朱兴龙
（ 州大学建 筑科 学与工程 学院 ，江苏 扬 州 ２５ １ ） 扬 ２１７ 要 ：关于橡胶混凝土 的研 究主要 集中在 其力学特性上 ， 而对 于其 隔热性 能的研 究却 不多。 橡胶混凝土有着很好 的隔热性
— —
ｇａｔ ｒｄ
果在所有混凝土 中添加 ５ ％的胶粉 ，可消耗胶粉 约 １ ｍ。 亿 ， 节约熟料水泥约 ３ ０ ０ ０万 ｔｊ 。国外橡胶 混凝 土研 究始于 ２ ０ 世纪 ８ ０年代 ，国 内学者约在 １９ ９ ０年左右 开始相关研 究。橡 胶混凝土是加入橡胶块或者橡胶粉于 混凝 土中，并希望将 橡 胶所具有 的有利于建筑 的特性赋予构件 中。本质上讲，这类
参考文 献 ： ［］ ｏｔｍｉ Ｌ ｏｒ Ｕ ｅ ｆｅｙ ｌ ｂｅ ｒｓｎｃｎｒｔＪ． ｕｎｌ ｆ １ Ｒ ｓ ｅｏｅ ．ｓ ｒｃｃｅ ｒ ｂｒｉ ｏ ｃ ｅ ］ｏｒａｏ ａ Ｈ， Ｊ ｏ ｄｕ ｔｅ ｉ ｅ［ Ｊ
ｍａ ｅ ｉｌ ｉ ｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｓ ｏ ｌｎ ， ｔｒａｓｉ ｃｖ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ， ｃ ｔ ｄ ＵＫ，９ ３ ３ — ９ ｎ ｎ ａ １ ９ ：９１３ ９．
隙 ，约 束 混 凝 土 内微 裂 缝 的产 生 和 发 展 ，并 形 成 吸 收应 变 能 的 结 构 变 形 中心 ， 以提 高 混 凝 土 的抗 冲 击 和 抗 震性 能 ｝。 如 １ Ｊ
其中 为导热 系数 （ 或导热率 ） ，为材料固有的性质之一 ， 其定义 由傅 里 叶定律给 出： ： 垡 在不 同 的影 响 因素
ｆ
回收率的 ３ ％，造 成巨大的资源浪费 。与此 同时，我 国又 是 ０
混 凝 土 消 费 大 国 ，水 泥 年 产 量 约 为 ８亿 ｔ ，混 凝 土年 产 量 约 为２ Ｏ亿 ｍ 。
度梯度成正 比， 向相反 。 方 表达式为： ｑ＝一 ｒｄ ＝一 ｇａ ｔ
ｄ
ｎ ，
橡胶具有较好 的韧性 、抗渗性、抗疲劳 、保温隔热 、隔 声等特点 ，将轮胎破碎成橡胶粉掺入混凝土 中，能够填 充空
１ 引言
随 着 全 社 会 车 辆 数 量 的 增 加 和 公 路 运 输 的发 展 ，由汽 车
现代热传导理论认为 ，固体 中的热量传递是 两种相互独
立 的 作 用 ，即 自 由 电子 的迁 移 和 晶格 震 动 相 叠加 的 结 果 。纯
所 引发的环境 问题 日益引起各方关注 ， 中尤 以废 旧轮胎 的 其 回收利用最为重要 。 据悉 ， ０ ０年我 国废 旧轮胎产 生量约达 ２１
Ｍａ ｈｗ ． ｌ 的研 究Ｉ表明加入橡胶 后的混凝土 导 ｔ ｅ Ｒ Ｈａｌ ｔ ａ
热 系数 的下 降一方面在于不吸水的橡胶在拌合时带入气泡 ， 另一方面在于橡胶本身的低导热性 。 但如果加入橡胶量超过
一
来自百度文库
内外 的热交换 中， 较高的橡胶含量减 小了总热流和热流 的交
换率 ，从而导致混凝土 内外温度差，也可认 为是一种 热缓 冲
定量的橡胶粉取代集料加入混凝土 中， 并进行立方体和圆
柱体 的抗压测试 ， 结论是虽然塑形性能增加 ， 弹性 性能降低 ，
但 是 抗 拉 强 度 降 低 ４ ％，抗 压 强 度 降 低 约 一 半 ＿。 ６ ５ Ｊ
究者无法做 比较 ， 也从 一方面影响到 目前隔热性能研究进 这
展 。在 此 ，我 们 认 为 应 当制 定 这 方 面 的研 究 规 范 ，以 某 一 个