不同摻量橡膠粉對高性能混凝土抗壓強度的影響

□□ 姚新紅 (山西建筑職業(yè)技術(shù)學院，山西太原 030006)

引言

混凝土是目前應(yīng)用最廣泛的一種材料，在霧霾橫行、APEC藍備受推崇、環(huán)保成為時代主題的現(xiàn)況下，如果能很好地把一些工業(yè)廢料作為混凝土原材料加以利用，就可以化害為利、變廢為寶，有效地緩解環(huán)境問題，同時也減少了資源消耗，提高了材料的利用率，可謂一舉數(shù)得。目前，廢舊橡膠直接利用的主要途徑有:在建筑中用作橡膠混凝土，生產(chǎn)橡膠彩色彈性地板磚等，一方面解決了黑色污染，另一方面改善了材料的脆性，增加了韌性。

橡膠混凝土目前應(yīng)用于鐵路路基路枕、飛機跑道、體育場等對抗沖擊性能要求高的領(lǐng)域［1－2］，而在房建方面只限于橡膠混凝土小砌塊，并沒有推廣到結(jié)構(gòu)混凝土上。當前應(yīng)用的商品混凝土大多為高性能混凝土，高性能化已成為混凝土的發(fā)展方向。高性能混凝土以體積穩(wěn)定性、耐久性、工作性、適用性等指標為設(shè)計目標，通過在普通混凝土中摻加粉煤灰、礦粉摻合料等提高其性能，而橡膠水泥混凝土則是在高性能混凝土配比基礎(chǔ)上，用橡膠粉替代其中的一部分細骨料。本文研究了橡膠粉摻量對混凝土抗壓強度的影響。

1 試驗方案

1.1 試驗原材料

結(jié)合山西地域用料，本試驗采用長治生產(chǎn)的P·O 42.5水泥;碎石粒徑為5～20 mm連續(xù)級配，其針片狀顆粒含量1.87%;細骨料選用的是山西陽泉優(yōu)質(zhì)豆羅砂，細度模數(shù)為2.92，Ⅱ區(qū)中砂;粒徑0.5 mm的橡膠粉，堆積密度為 359.2 kg/m3，分解點為295℃;高效減水劑采用的是山西鐵力牌高效聚羧酸減水劑，減水率為27%。

1.2 混凝土配合比設(shè)計及試件制作

混凝土配合比設(shè)計如表1所示。橡膠粉的摻加方式有體積外摻法與質(zhì)量外摻法，本試驗采用體積外摻法，以等體積的橡膠粉替代部分細骨料，橡膠混凝土強度等級為C55，橡膠粉摻量分別為0，1%，2%和3%，對比不同摻量橡膠粉對混凝土抗壓強度的影響。

表1 橡膠混凝土配合比設(shè)計

混凝土標準立方體試件，每組試件成型10塊。將成型試件自然養(yǎng)護24 h后拆模，置于含有氫氧化鈣溶液的標準養(yǎng)護池中養(yǎng)護28 d，用棉花擦干水分后進行力學性能試驗。

1.3 橡膠混凝土抗壓強度測定及回彈無損檢測試驗

抗壓強度值是混凝土力學試驗中最重要的指標，測試采用STYE－3000C型全自動混凝土壓力試驗機，試驗力0～3000 kN。圖1為混凝土抗壓試驗實景照片。

回彈法是無損檢測中最常用的方法之一［3］，在工地上具有實用方便的特點，雖然其檢測精度沒有其他的精密儀器高，但在檢測鑒定中使用率很高?；貜棛z測采用HT1000型混凝土回彈儀，嚴格按照JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》進行檢測，定額壓力值為60 kN，測試取對面，各取8個點，數(shù)據(jù)處理采用平均法，剔除3個最大值和3個最小值，取其余10組的平均值作為試驗回彈值。

圖1 基準混凝土試塊抗壓試驗實景照片

2 試驗數(shù)據(jù)及分析

表2和圖2所示為橡膠粉摻量與混凝土抗壓強度的關(guān)系曲線。

表2 橡膠粉摻量與混凝土抗壓強度的關(guān)系

圖2 橡膠粉摻量與混凝土抗壓強度的關(guān)系

根據(jù)統(tǒng)計方法進行數(shù)據(jù)分析檢驗，在T(1)≤T(10，0.05)，T(10)≤T(10，0.05)下，測試數(shù)據(jù)全部有效;各摻量下，V(1)≤WCS，V(10)≤WCS，所測數(shù)據(jù)全部有效，對10個數(shù)據(jù)取平均值。

試驗結(jié)果表明，隨著橡膠粉摻量的增加，橡膠混凝土內(nèi)部表觀密度降低。相關(guān)的研究表明［4］，摻加橡膠粉相當于等體積的引氣作用。因此，混凝土的抗壓強度逐漸降低。由圖2可以看出，橡膠粉對混凝土強度的影響是隨著其摻量的增大而強度降低。橡膠粉摻量為1%時，混凝土強度降低了5.6%;摻量為2%時，強度降低了7.4%;摻量為3%時，強度降低了21.41%。說明橡膠粉摻量越大，混凝土強度降低的速率越大。根據(jù)線性擬合，可以得到橡膠粉摻量與混凝土強度的關(guān)系式:y=－5.0150x+81.910，R2=0.8785，說明擬合度較好。式中:x為橡膠粉摻量，y為抗壓強度值。

回彈值是混凝土表面硬度的一種體現(xiàn)方式，與碳化深度有關(guān)，本試驗不考慮碳化情況?；貜椫蹬c抗壓強度呈正相關(guān)關(guān)系，回彈值隨著抗壓強度的增大而增大。而回彈值的增幅隨著橡膠粉摻量的增大先逐漸降低，然后又逐漸升高(見圖3)。

圖3 回彈值與混凝土抗壓強度的關(guān)系

混凝土的抗壓強度與回彈值的關(guān)系式為:y=－0.2363x2+18.609 x －290.85，R2=0.9099。式中:x為回彈值，y為抗壓強度。

3 結(jié)論

3.1 橡膠粉對混凝土強度的影響，表現(xiàn)為隨著橡膠粉摻量的增加，混凝土抗壓強度降低。

3.2 以等體積橡膠粉替代部分細骨料后，橡膠粉摻量每增加1%，抗壓強度下降約5 MPa。

3.3 橡膠混凝土回彈值隨著抗壓強度的增大而增大，橡膠粉摻量越大，回彈值越小。

［1］張景亮.鐵路混凝土枕上用橡膠墊板剛度及其影響因素［J］.橡塑資源利用，2000(3):35 －37.

［2］劉春生.橡膠集料混凝土的研究與應(yīng)用［D］.天津:天津大學，2006.

［3］張榮成，邱平.高強混凝土回彈法及超聲回彈綜合法的測強技術(shù)研究［J］.施工技術(shù)，1998(11):30－31.

［4］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，2009.