凍融循環(huán)對橡膠混凝土的耐久性的影響

范夢婷， 王　軒

(1 重慶城市職業(yè)學(xué)院 建筑工程系， 重慶 402160； 2 重慶文理學(xué)院建筑工程學(xué)院， 重慶 402160)

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凍融循環(huán)對橡膠混凝土的耐久性的影響

范夢婷1， 王軒2

(1 重慶城市職業(yè)學(xué)院 建筑工程系， 重慶 402160； 2 重慶文理學(xué)院建筑工程學(xué)院， 重慶 402160)

橡膠混凝土是在近些年來發(fā)現(xiàn)并運用的一種較新型的材料。從橡膠混凝土的研究意義和研究目的入手，進而選取二種粒徑的橡膠顆粒分別按不同比例制作成試塊來進行抗壓和抗彎實驗，以此來探索混凝土的耐久性和使用價值，將采用不同顆粒大小的橡膠等體積替換細骨料，想要研究凍融循環(huán)試驗對其抗壓等力學(xué)性能的影響。具體研究了不同配合比的橡膠混凝土在是否進行凍融循環(huán)試驗之后的抗壓、抗彎強度對比。

橡膠混凝土； 耐久性； 抗壓強度； 抗彎強度

NaCl溶液浸泡和進行凍融循環(huán)試驗都是檢測混凝土耐久性的一個重要指標(biāo),是耐久性指標(biāo)的集中體現(xiàn)，文獻[1]研究了NaCl浸泡對橡膠混凝土耐久性的影響，本文旨在研究凍融循環(huán)對其耐久性的影響，并主要從其兩大力學(xué)性能——抗壓、抗彎強度兩方面來進行試驗論證?；炷恋目箖鲂詥栴},一直以來都是諸多耐久性影響因素中認識得比較早也比較受重視的問題。國內(nèi)外對混凝土的抗凍性研究積累了大量的經(jīng)驗，并制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)來衡量混凝土的抗凍性能,以確?；炷两ㄖ锏陌踩?，其中就包括了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法等。而大家研究橡膠混凝土的耐久性也是從材料層次發(fā)展到了結(jié)構(gòu)層次,材料層次進行的研究較為深入 ,對后者的研究又大多是對結(jié)構(gòu)物整體的研究。本文系作者通過試驗手段對于橡膠混凝土的抗凍性的研究成果，旨在研究橡膠混凝土的抗凍性，從實驗方面著手研究凍融循環(huán)對其力學(xué)性能的影響。

利用廢舊輪胎制成的橡膠瀝青混合料的相關(guān)試驗研究已成為材料領(lǐng)域的熱點研究對象，而凍融循環(huán)作用下橡膠混凝土耐久性方面的研究一直較少，故針對這一方向展開試驗研究。實驗研究意義及目的參見文獻[1]。

1　實驗準(zhǔn)備

在實驗中，前期準(zhǔn)備決定著實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，主要包括實驗材料，實驗配合比和實驗試塊的制作與養(yǎng)護。

1.1實驗材料

所需實驗材料有：1)水泥；2)細骨料；3)粗骨料；4)膠粉；5)拌合水。具體試驗材料參見文獻[1]。

1.2混凝土的配合比

計算本橡膠混凝土的配合比時，參見文獻[1]。

1.3試件制作和養(yǎng)護

本次實驗主要針對橡膠混凝土的抗壓性能和抗彎性能進行測試實驗，所需試塊規(guī)格為100 mm×100 mm×100 mm，兩組實驗各需30個，總數(shù)目為60個。

試件制作過程為：1)將膠粉、水泥、砂石等材料用臺秤、電子天平等稱量后加入攪拌機中，先采用干拌方式60 s，然后再將稱量好的水泥膠粉和外加劑加入，下一步添加原拌合物，以上材料全部倒入后攪拌30 s，再加入計算好的自來水?dāng)嚢?20 s，完成混凝土的攪拌工作。2)將剛拌好的橡膠混凝土倒出后迅速用鐵鍬來回拌合3次。3)將試模固定在振動臺上，再向試模中裝入攪拌好的混凝土，振動直至試模表面出漿時，用抹刀將其表面抹平即可。

試件養(yǎng)護過程參見文獻[1]。

圖 1　制作完成的橡膠混凝土試塊

圖 2　養(yǎng)護完成的橡膠混凝土試塊

1.4凍融試驗方法及過程

此次試驗方法是將摻入了不同目數(shù)橡膠的混凝土在正常養(yǎng)護條件下養(yǎng)護31 d后，分批放入凍融循環(huán)機中進行凍融循環(huán)實驗，比較其進行凍融試驗和不進行凍融試驗以及不同凍融循環(huán)次數(shù)的幾種情況下力學(xué)性能的不同，以此判斷凍融循環(huán)試驗對橡膠混凝土力學(xué)性能的影響。

將所需試塊放置于循環(huán)凍融機中(圖3)，設(shè)置好所需的凍融次數(shù)，分別是25次、50次，詳細操作方法見凍融循環(huán)機使用說明。

圖 3　浸泡在凍融液中的試塊

2　抗壓強度實驗過程及分析

2.1實驗步驟

抗壓強度實驗步驟主要為：1)試件外表面和試驗機器先都擦拭干凈，再將試塊放置到試驗機的下

壓板上，使試件中心線與下壓板中心線相吻合。2)啟動試驗機，待上方壓板與試件緩慢接近時，調(diào)整其下方球座至接觸穩(wěn)定，再以0.5 MPa/s的速度連續(xù)加荷。3)當(dāng)試件的外形用肉眼可以看到變形急劇狀態(tài)的時候，馬上停止調(diào)動試驗機直至試件被完全破壞，并記錄破壞荷載。

圖4、圖5為實驗中的試件。

圖 4　擺放試件

圖 5　試件施壓過程結(jié)束

2.2實驗結(jié)果及分析

2.2.1未進行凍融循環(huán)試驗的試塊抗壓強度實驗結(jié)果實驗數(shù)據(jù)進行記錄、計算、整理后，未進行凍融循環(huán)的試塊的抗壓實驗結(jié)果見表1，其強度變化結(jié)果如下：5目10%,抗壓強度21.43 MPa;5目30%，抗壓強度19.48 MPa；80目10%，抗壓強度28.88 MPa; 80目30%，抗壓強度25.15 MPa; 素混凝土抗壓強度32.86 MPa。

表1　抗壓強度試驗數(shù)據(jù)　MPa

由實驗結(jié)果可以看出，橡膠混凝土的抗壓強度是伴隨著橡膠顆粒目數(shù)的增大而逐漸降低的，其整體強度均低于基準(zhǔn)混凝土的抗壓強度。由此可知，混凝土內(nèi)部間隙空間是隨著橡膠粉目數(shù)的增大而增大的，從而降低了橡膠混凝土的抗壓強度。與此同時，從表1中可看出，橡膠摻量保持在10%以內(nèi)時，80目的橡膠混凝土抗壓強度值較其他目數(shù)混凝土的下降幅度較小，因而在實際工程應(yīng)用中，摻量為10%的80目橡膠混凝土更適用。

2.2.2進行凍融循環(huán)試驗之后的試塊抗壓強度實驗結(jié)果將養(yǎng)護后的橡膠混凝土進行25次凍融循環(huán)試驗后的抗壓強度實驗結(jié)果見表1，其強度變化結(jié)果如下：5目10%,抗壓強度19.30 MPa;5目30%，抗壓強度16.01 MPa；80目10%，抗壓強度22.90 MPa; 80目30%，抗壓強度21.01 MPa; 素混凝土抗壓強度26.49 MPa。

將養(yǎng)護后的橡膠混凝土進行凍融循環(huán)50次后的抗壓強度實驗結(jié)果見表1，其強度變化結(jié)果如下：5目10%,抗壓強度14.22 MPa;5目30%，抗壓強度12.51 MPa；80目10%，抗壓強度19.05 MPa; 80目30%，抗壓強度16.54 MPa; 素混凝土抗壓強度24.96 MPa。

從以上實驗數(shù)據(jù)可知，隨著橡膠顆粒摻量的增加，同一目數(shù)的橡膠混凝土的抗壓強度降低，而同一摻量的橡膠混凝土的抗壓強度并未隨著目數(shù)的變化而出現(xiàn)規(guī)律性的變化，因此結(jié)論并不明顯。但對比未經(jīng)浸泡的橡膠混凝土的抗壓強度而言，經(jīng)酸液浸泡的橡膠混凝土的抗壓強度則呈總體下降趨勢。因此可知，酸性液體對于橡膠混凝土的抗壓強度有著一定的破壞作用。

3　抗彎強度實驗過程及分析

3.1實驗步驟

抗彎強度試驗采用四點抗彎實驗，步驟為：1)將已養(yǎng)護的試件擦拭干凈后，以試件成型側(cè)面為承壓面平穩(wěn)放置于試驗機器上，控制安裝尺寸偏差在1 mm之內(nèi)。

2)以0.05 MPa/s的速度對其進行連續(xù)加荷，至試件接近破壞時關(guān)掉油門，并記錄載荷(圖6、圖7)。

圖 6　擺放試件

圖 7　試件四點抗彎結(jié)束

3.2實驗結(jié)果及分析

3.2.1未浸泡試塊抗彎強度實驗結(jié)果未浸泡試塊的抗彎強度實驗結(jié)果見表2，其強度變化結(jié)果如下：素混凝土，9.66 MPa; 5目10%，7.17 MPa; 5目30%，7.00 MPa; 80目10%，8.40 MPa; 80目30%，7.97 MPa。

表2　抗彎強度實驗數(shù)據(jù)　MPa

由以上實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)橡膠摻量增加時，同一目數(shù)的橡膠混凝土的抗彎強度降低幅度明顯，這說明橡膠粉的摻入對于混凝土的抗彎性能有害無益，因此，在用于高架、橋梁等建筑物的材料商，橡膠混凝土并非合適。與此同時，對于摻量相同的橡膠混凝土來說，其抗彎強度伴隨著橡膠粉目數(shù)的增大呈逐漸下降的趨勢。即目數(shù)越大，其抗彎強度越小。同樣，橡膠粉的目數(shù)也并不能增強混凝土的抗彎強度。總而言之，橡膠對于混凝土的抗彎性能沒有起到促進作用，因而實際生產(chǎn)中并不提倡使用橡膠混凝土作為施工材料。

3.2.2浸泡后的試塊抗彎強度實驗結(jié)果將養(yǎng)護后的橡膠混凝土進行25次凍融循環(huán)試驗后的抗壓強度實驗結(jié)果見表2，其強度變化結(jié)果如下：素混凝土，7.50 MPa; 5目10%，6.81 MPa; 5目30%，6.35 MPa; 80目10%，7.85 MPa; 80目30%，7.48 MPa。

將養(yǎng)護后的橡膠混凝土浸進行凍融循環(huán)50次后的抗壓強度實驗結(jié)果見表3，其強度變化結(jié)果如下：素混凝土，6.41 MPa; 5目10%，4.93 MPa; 5目30%，4.21 MPa; 80目10%，5.99 MPa; 80目30%，5.53 MPa。

對比未進行凍融循環(huán)試驗的試塊的抗彎強度可知，其變化趨勢幾乎保持一致，且同一摻量和目數(shù)的浸泡后的混凝土的抗彎強度較凍融循環(huán)前更小。由此說明，凍融循環(huán)試驗對于橡膠混凝土抗彎強度具有破壞性。

4　結(jié)論

通過以上實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析對比，對橡膠混凝土的抗壓和抗彎性能的變化，總結(jié)出以下觀點：1)橡膠混凝土的抗壓和抗彎性能都會因為凍融循環(huán)的作用而被逐漸降低，且抗壓強度的降低程度更為明顯。(2)當(dāng)膠粉目數(shù)相同時，隨著其摻入量的增加，橡膠混凝土的抗壓性一再降低。3)當(dāng)摻入量相同時，隨著膠粉粒徑的增大，橡膠混凝土的抗壓性能逐步增大。4)對于抗彎性能來說，只要有橡膠粉的摻入，其力學(xué)性能必定降低，且低于原有的強度。

綜上所述，對橡膠混凝土的抗壓和抗彎強度造成影響的因素是多種多樣的，只有進行更多的實驗分析，才能了解如何更好的改變其力學(xué)性能，提高其耐久性。

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[責(zé)任編校： 張巖芳]

Influence of the Freezing and Thawing Cycle on the Durability of Rubber Concrete

FAN Mengting1, WANG Xuan2

(1Dep.ofArchitecturalEngin.,ChongqingCityVocationalCollege,Chongqing402160,China; 2SchoolofArchitecturalandCivilEngineering,ChongqingUniversityofArtsandScience,Chongqing402160,China)

Rubber concrete, a relatively new type of material, is found in recent years. This study first discusses the significance and purpose of rubber concrete research. It then chooses two kinds of rubber particles respectively according to different proportions to make sample blocks for the compressive and flexural experiments in order to explore the durability of concrete and its application value. Different particle sizes of rubber are used for the purpose of examining the influence of the freezing and thawing cyclic test on its mechanical properties such as compressive strength. This paper discusses applicable prospects of rubber concrete in the future.

rubber concrete; durability; compressive strength; flexural strength

2015-03-04

范夢婷(1989-)， 女，湖北鐘祥人，工學(xué)碩士，重慶城市職業(yè)學(xué)院助教，研究方向為橡膠混凝土材料力學(xué)性能相關(guān)

1003-4684(2016)04-0101-04

TU502

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