廢舊橡膠混凝土的耐久性研究進(jìn)展

楊春峰，楊 敏

（沈陽大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110044）

廢舊橡膠混凝土的耐久性研究進(jìn)展

楊春峰，楊 敏

（沈陽大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110044）

綜述了國內(nèi)外對廢舊橡膠混凝土的耐久性研究成果，全面分析了廢舊橡膠混凝土在抗凍性、抗?jié)B性、抗碳化性、抗氯離子滲透性、抗酸堿腐蝕性、耐磨性、耐火性等方面的特點，展望了其未來研究方向，為其繼續(xù)研究提供參考.

橡膠混凝土；抗凍性；抗?jié)B性；抗碳化性；抗氯離子滲透性

橡膠混凝土作為一種新型混凝土材料，具有質(zhì)量輕、韌性高、變形大、阻尼高等優(yōu)良特點，已實際應(yīng)用到道路工程、鐵道工程、橋梁工程、建筑工程、基礎(chǔ)工程等土木工程中.由于不同地域環(huán)境差異和使用年限要求，混凝土的耐久性問題一直是研究的熱點問題之一.

近年來，國內(nèi)外學(xué)者在重點研究橡膠混凝土力學(xué)性能的同時，也開展了對橡膠混凝土耐久性的研究，主要集中在橡膠混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗碳化性、抗氯離子滲透性、抗酸堿腐蝕性、耐磨性等方面.

1 國外研究狀況

Savas等（1996）通過試驗研究了不同橡膠摻量對混凝土抗凍性的影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量為10%和15%時，經(jīng)300次凍融循環(huán)后，混凝土的耐久性系數(shù)比基準(zhǔn)混凝土提高了60%，但橡膠摻量為20%和30%時，其耐久性卻不能滿足ASTM 標(biāo)準(zhǔn)要求［1］.

Fattuhi和Clark等（1996）通過試驗研究表明，橡膠混凝土表面的橡膠容易發(fā)生燃燒，其耐火性較普通混凝土差［2］.

Huynh和Raghavan等（1997）通過試驗研究表明，橡膠顆粒分別在水泥懸浮液、NaOH溶液和Ca（OH）2溶液浸泡四個月后，試件的基本物理性能和結(jié)構(gòu)性質(zhì)均未發(fā)生太大改變.結(jié)果表明，橡膠混凝土適用于堿性環(huán)境［3］.

Segre和Joekes等（2000）通過試驗研究表明，橡膠混凝土的耐磨性較普通混凝土差，但經(jīng)過NaOH溶液預(yù)處理橡膠的混凝土的耐磨性和普通混凝土基本相同［4］.

Paine等（2002）通過試驗研究了不同橡膠粒徑對混凝土抗凍性的影響.結(jié)果表明：摻入0.5～1.5 mm的膠粉比摻入5～25 mm膠粒更能提高混凝土的抗凍性，且進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，摻入橡膠粉的混凝土的抗凍性相當(dāng)于摻入引氣劑［5］.

Benazzouk和Queneudec等（2002）通過試驗研究了兩種不同類型的橡膠混凝土的抗凍性.結(jié)果表明：橡膠摻量為骨料體積的9%～40%時，壓實橡膠骨料（CRA）混凝土和松散橡膠骨料（ERA）混凝土的抗凍性較基準(zhǔn)混凝土均有所提高，且ERA效果比CRA好［6］.

Hermandez.Olivares等（2004）通過試驗研究了高強橡膠混凝土的耐火性.結(jié)果顯示：隨著橡膠粉摻量的增加，高強混凝土的溫度－時間曲線曲率越來越小.結(jié)果表明：在相同深度，隨著橡膠粉摻量的增加，試樣溫度越低，混凝土的耐火性越好［7］.

Topcu等（2007）通過試驗研究了不同橡膠摻量對混凝土抗凍性的影響.結(jié)果顯示：橡膠粒徑為1～4 mm，摻量為10%～30%，在氯離子溶液的作用下，混凝土的抗壓強度損失均高于基準(zhǔn)混凝土，快凍后的混凝土的抗凍性較基準(zhǔn)混凝土有很大提高［8］.

Oikonomou和Mavridou等（2009）通過試驗研究了不同橡膠摻量對混凝土抗氯離子滲透性的影響.結(jié)果表明：摻入橡膠后，混凝土的氯離子滲透性得到了明顯改善，且12.5%為其最佳摻量［9］.

2 國內(nèi)研究狀況

東南大學(xué)的張紅燕和張亞梅等（2004）通過試驗研究了橡膠混凝土的耐久性.結(jié)果表明：橡膠粉增強了混凝土的抗氯離子滲透性和抗凍性；在混凝土中摻加堿后，100目橡膠粉等量代砂的混凝土抗凍效果明顯優(yōu)于未摻堿混凝土；3～4 mm橡膠顆粒等量代砂時，混凝土的抗凍性較差，而摻加堿后，抗凍融循環(huán)效果明顯提高［10］.

東南大學(xué)的陳勝霞和張亞梅等（2005）通過試驗研究了橡膠混凝土的耐久性.結(jié)果表明：橡膠粒徑越小，混凝土的耐久性越好；當(dāng)橡膠摻量超過水泥質(zhì)量的7.5%時，隨著橡膠摻量的增多，混凝土的耐久性下降；摻入100目橡膠粉后，混凝土的抗?jié)B性和抗凍性均能明顯提高；采用加壓成形時，橡膠混凝土的抗凍性能減弱；橡膠混凝土在水和硫酸鹽溶液中抗氯離子滲透性有所提高，采用干濕循環(huán)作用時，混凝土抗氯離子滲透性沒有改變；橡膠粉明顯改善了混凝土抗硫酸鹽腐蝕性能，在較高溫度的干濕循環(huán)作用下，混凝土的抗硫酸鹽腐蝕性能減弱；摻橡膠粉降低了c30混凝土的抗碳化性能，但提高了c50混凝土的抗碳化性能［11］.

王開惠和朱涵等（2006）通過試驗研究了在氯鹽溶液侵蝕環(huán)境下不同橡膠摻量對混凝土耐久性的影響.結(jié)果顯示：隨著橡膠摻量的增加，p H試紙顏色逐漸變淺，當(dāng)橡膠摻量小于12%時，混凝土的抗壓和抗折腐蝕系數(shù)均隨橡膠摻量增多而增大，當(dāng)橡膠摻量大于12%時，其腐蝕系數(shù)均隨橡膠摻量的增多而較小.結(jié)果表明：橡膠摻量小于12%時，橡膠的摻入改善了混凝土的抗腐蝕性［12］.

胡鵬和朱涵等（2006）通過試驗研究了不同橡膠摻量和水膠比對混凝土抗?jié)B性的影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量分別為0、50 kg／m3、100 kg／m3、150 kg／m3時，混凝土的平均滲水高度分別為46、19、21、33 mm；橡膠摻量為100 kg／m3時，水膠比分別為0.33、0.4、0.5，混凝土的平均滲水高度分別為21、32、48 mm.結(jié)果表明：當(dāng)橡膠摻量在50 kg／m3以內(nèi)時，混凝土的抗?jié)B性隨橡膠摻量的增多而增強，當(dāng)橡膠摻量大于50 kg／m3時，混凝土的抗?jié)B性隨橡膠摻量的增多而減弱，并且混凝土的抗?jié)B性隨水膠比的增大而減弱［13］.

歐進(jìn)興和朱涵等（2006）通過試驗研究了不同橡膠摻量對混凝土抗氯離子滲透性的影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量分別為0、3%、5%、7%、10%時，混凝土的導(dǎo)電量分別為1 350、989、840、757、678 C，混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)分別是準(zhǔn)混凝土的83.9%、72.8%、68.3%、64.1%.結(jié)果表明：摻入橡膠降低了混凝土的抗氯離子滲透性，且抗氯離子滲透性隨橡膠摻量的增多而減弱［14］.

天津大學(xué)的祝發(fā)珠和朱涵等（2006）通過試驗研究了不同橡膠摻量對混凝土抵抗鹽凍破壞性能的影響.結(jié)果顯示：經(jīng)在鹽溶液中凍融循環(huán)30次后，橡膠摻量分別為0、5%、10%、12%、15%時，混凝土的表面剝落量分別為0.10、0.17、0.03、0.025、0.02 kg／m2，7 d 的 相 對 吸 水 量 分 別 為0.22%、0.26%、0.38%、0.41%、0.44%，相對動彈模量分別為 70.3%、75.8%、66.0%、70.4%、68.9%.結(jié)果表明：摻入橡膠有利于混凝土抵抗鹽凍破壞性，且12%為其最佳摻量［15］.

天津大學(xué)的王旻和朱涵等（2006）通過試驗研究了不同橡膠輕集料摻量對混凝土的抗?jié)B性和抗凍性影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量分別為0、50、100、150 kg／m3時，混凝土的平均滲水高度分別為46、21、25、30 mm，強度損失分別為0.87%、0、0、0.25%，質(zhì) 量 損 失 分 別 為 0.84%、0.63%、0.76%、0.55%.結(jié)果顯示：橡膠輕集料混凝土表現(xiàn)出良好的抗?jié)B性和抗凍性，且隨摻量的增加，抗?jié)B性和抗凍性逐漸增強［16］.

南昌大學(xué)的羅琦和黃少文等（2007）通過試驗研究了不同橡膠摻量對混凝土抗凍性、抗碳化性、耐磨性、抗?jié)B性的影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量分別為10%、20%、30%時，混凝土的抗壓強度損失分別為6.4%、10.6%、15.3%，3d的碳化深度分別為5、5.8、6.5 mm，28 d的碳化深度分別為 8、9.2、9.8 mm，耐磨度分別為1.85、1.95、2.36，抗水滲透壓分別為3.3、2.9、2.7 MPa，而基準(zhǔn)混凝土的抗壓強度損失為28.6%，3和28 d的碳化深度分別為4、8.1 mm，耐磨度為1.69，抗水滲透壓為3.4 MPa.結(jié)果表明：隨著橡膠摻量的增加，混凝土的抗凍性、抗碳性、抗?jié)B性均減弱，但耐磨性增強［17］.

李光宇等（2008）通過試驗研究了不同橡膠粉摻量和粒徑對混凝土的抗凍性影響.結(jié)果顯示：經(jīng)150次凍融循環(huán)后，基準(zhǔn)混凝土的相對動彈模量和質(zhì)量損失分別為86.8%、9.8%，橡膠摻量分別為9%、12%、15%時，8目橡膠粉混凝土的相對動彈模量分別為89.9%、89.2%、89.0%，其質(zhì)量損失分別為1.0%、0.8%、1.6%，28目橡膠粉混凝土的 相對 動 彈 模 量 分 別 為 87.9%、89.0%、84.5%，其質(zhì)量損失分別為0.5%、0.4%、0.6%.結(jié)果表明：摻入橡膠粉提高了混凝土的抗凍性，在小于15%摻量下，隨著橡膠摻量增多，粒徑減小，混凝土的質(zhì)量損失越小，但橡膠粉對混凝土的相對動彈模量影響不大［18］.

北京建筑工程學(xué)院的卞立波和宋少民等（2008）通過試驗研究了表面改性后的橡膠顆粒對混凝土的抗碳化性、抗氯離子滲透性、抗凍性的影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量為20%時，經(jīng)表面改性后的橡膠混凝土碳化深度幾乎為零，而未改性的橡膠混凝土碳化深度為4 mm；橡膠摻量分別為1%、2%、3%時，表面改性后的橡膠混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)分別是未改性的72.9%、95.4%、54.8%；表面改性后的橡膠混凝土基本上經(jīng)過150次凍融循環(huán)后才開始破壞，而未改性的橡膠混凝土在100次凍融循環(huán)后就開始破壞.結(jié)果表明：改性處理的橡膠顆粒增強了混凝土的抗碳化性、抗氯離子滲透性、抗凍性［19］.

王濤等（2009）通過試驗研究了不同橡膠粉摻量對混凝土抗凍性的影響.結(jié)果顯示：橡膠粉為80目，摻量為30～90 kg／m3范圍時，混凝土的抗凍循環(huán)次數(shù)均在200次以上.結(jié)果表明：橡膠粉增強了混凝土的抗凍性，且隨橡膠摻量的增加，抗凍性越好［20］.

華僑大學(xué)的羅曉勇和施養(yǎng)杭等（2009）通過試驗研究了不同橡膠摻量對混凝土抗碳化的影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量為10%、20%、40%時，混凝土的3d的碳化深度分別為2.6、2.7、3.3 mm，28 d的碳化深度分別為7.7、9.7、9.1 mm，而基準(zhǔn)混凝土的3和28 d的碳化深度分別為2.1、9.1 mm.結(jié)果表明：橡膠粉減弱了混凝土的抗碳化性，且隨著橡膠粉摻量的增加和齡期的增長，碳化深度逐漸增大［21］.

大連理工大學(xué)的趙麗妍和王寶民等（2009）通過試驗研究了不同橡膠摻量和粒徑對混凝土抗凍性的影響.結(jié)果顯示：橡膠粒徑為120目，摻量分別為10%、20%、30%時，經(jīng)過200次凍融循環(huán)后，混凝土的質(zhì)量損失分別為 5.4%、3.9%、3.0%，相對動彈性模量分別為85.8%、91.7%、94.1%；橡膠摻量為30%，粒徑分別為80目、100目、120目、150目時，經(jīng)過200次凍融循環(huán)后，混凝土的質(zhì)量損失分別為 3.9%、3.8%、3.0%、3.1%，相對動彈性模量分別為91.3%、93.6%、94.1%、86.4%.結(jié)果表明：摻入橡膠增強了混凝土的抗凍性，且在一定范圍內(nèi)，橡膠粒徑越小，摻量越大，混凝土的抗凍性越好［22］.

朱曉斌等（2009）通過試驗研究了不同橡膠顆粒摻量對混凝土抗?jié)B性、抗碳化性、抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽侵蝕性的影響.結(jié)果顯示：橡膠摻量為180 kg／m3時，混凝土的滲水高度、28 d的碳化深度、電通量、抗蝕系數(shù)分別是基準(zhǔn)混凝土的3.1倍、1.9倍、1.2倍、1.1倍；橡膠摻量為 240 kg／m3時，混凝土的抗?jié)B等級迅速從P12降至P8，其28 d的碳化深度、電通量、抗蝕系數(shù)分別是基準(zhǔn)混凝土2.9倍、1.7倍、1.2倍.結(jié)果表明：橡膠顆粒降低了混凝土的抗?jié)B性、抗碳化性、抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽侵蝕性，且隨橡膠摻量的增加，其性能降低更加顯著［23］.

3 未來研究展望

（1）研究不同橡膠摻量和粒徑對混凝土耐磨性和耐火性的影響.

（2）從細(xì)觀層次分析橡膠混凝土耐久性的破壞機(jī)理.

（3）探求新的評價指標(biāo)評價橡膠混凝土的耐久性.

（4）通過工程實例，長期觀察和分析橡膠混凝土耐久性的問題.

［1］ Savas B Z，Ahmad S，F(xiàn)edroff D.Freeze thaw durabi1ity of concrete with ground waste tie rubber ［J］.Transportation Research Record，1996，1574：80－88.

［2］ Fattuhi N I，Clark L A. Cement－based materials containing shredded scrap truck tyre rubber［J］.Construction and Building Materials，1996，10（4）：229－236.

［3］ Huynh H，Raghavan D.Durability of simulated shredded rubber tire in highly alkaline environments［J］.Advanced Cement Based Materials，1997（6）：138－143.

［4］ Segre N，Joekes I.Use of fire rubber particles as addition to cement paste［J］.Cement and Concrete Research，2000，30（5）：1421－1425.

［5］ Paine K A，Dhir R K，Moroney R，et al.Use of crumb ubber to achieve freeze thaw resisting concrete［M］∥Proceedings of the International Conference on Concrete for Extreme Conditions.UK：University of Dundee，2002：468－498.

［6］ Benazzouk A，Queneudec M.Durability of cement rubber composites under freeze thaw cycles［M］∥Proceedings of the International Conference on Sustainable Concrete Construction.UK：University of Dundee，2002：356－362.

［7］ Hernandez O F，Barluenga G.Fire performance of recycled rubber filledhigh strength concrete［J］.Cement and Concrete Research，2004，34（1）：109－117.

［8］ Topcui B，Demir A.Durability of rubberized mortar and concrete［J］.Journal of Materials in Civil Engineering，2007，19（2）：173－178.

［9］ Oikonomou N，Mavridou S.Improvement of chloride ion penetration resistance in cement mortars modified with rubber frome worn automobile tires［J］.Cement and Concrete Composites，2009，31（6）：403－407.

［10］ 李紅燕.橡膠改性水泥基材料的性能研究［D］.南京：東南大學(xué)，2004.

［11］ 陳勝霞.橡膠改性水泥基材料的耐久性研究［D］.南京：東南大學(xué)，2005.

［12］ 王開惠，朱涵，祝發(fā)珠.氯鹽侵蝕環(huán)境下橡膠集料混凝土的力學(xué)性能研究［J］.長沙交通學(xué)院學(xué)報，2006，22（4）：38－42.

［13］ 胡鵬，朱涵，王昱.橡膠集料混凝土滲透性能的研究［J］.天津理工大學(xué)學(xué)報，2006，22（4）：8－12.

［14］ 歐興進(jìn)，朱涵.橡膠集料混凝土氯離子滲透性試驗研究［J］.混凝土，2006，22（3）：46－49.

［15］ 祝發(fā)珠.橡膠集料混凝土抗鹽凍性能試驗研究［D］.天津：天津大學(xué)，2006.

［16］ 王旻.橡膠輕集料混凝土試驗研究［D］.天津：天津大學(xué)，2006.

［17］ 羅琦.橡膠粒子改性混凝土的物理力學(xué)性能及耐久性研究［D］.南昌：南昌大學(xué)，2007.

［18］ 李光宇.橡膠粉混凝土抗凍性能試驗研究［J］.混凝土，2008，24（4）：60－62.

［19］ 卞立波.橡膠顆?；炷粒–RC）性能與結(jié)構(gòu)研究［D］.北京：北京建筑工程學(xué)院，2008.

［20］ 王濤，洪錦祥，繆昌文，等.橡膠混凝土的試驗研究［J］.混凝土，2009，25（1）：67－69.

［21］ 羅曉勇.橡膠集料混凝土的高溫與碳化性能試驗研究［D］.廈門：華僑大學(xué)，2009.

［22］ 趙麗妍.摻廢舊輪胎橡膠粉改性水泥混凝土試驗研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2009.

［23］ 朱曉斌，洪錦祥，徐靜.橡膠混凝土介質(zhì)滲透性試驗研究［J］.福建建筑，2009（12）：11－13.

Research Progress of Durability of Waste Rubber Concrete

YANGChunfeng，YANGMin
（Architectural and Civil Engineering College，Shenyang University，Shenyang，110044，China）

An overview of the research progress of waste rubber concrete is presented on the durability，the characteristics of the waste rubber concrete are analyzed，such as frost resistance，impermeability，anti－carbonation，resistance to chloride ion penetration，anti－acid corrosion，wear resistance，and fire resistance，etc.The future research directions are looked forward，and reference for continued research is provided.

rubber concrete；frost resistance；impermeability；anti－carbonation；resistance to chloride ion penetration

TU 528

A

1008－9225（2012）01－0060－04

2011－04－14

沈陽市科技局基金資助項目（1081237－1－00）.

楊春峰（1973－），男，遼寧沈陽人，沈陽大學(xué)副教授，碩士.

祝 穎】