蔡明生 陳一虎 許木照

摘要：在砂漿中摻入不同量的橡膠粉，通過(guò)進(jìn)行砂漿流動(dòng)度，抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度的試驗(yàn)，分析橡膠粉摻量對(duì)砂漿強(qiáng)度，流動(dòng)度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：隨著橡膠粉摻量的增加，砂漿的強(qiáng)度、流動(dòng)度都有了不同程度的下降。

關(guān)鍵詞：橡膠粉 砂漿 力學(xué)性能

中圖分類號(hào)： F767.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

廢舊輪胎是破壞植被生長(zhǎng)、影響人類健康、危及地球生態(tài)環(huán)境的最有害垃圾之一，而據(jù)有關(guān)資料顯示，2009 年我國(guó)廢舊輪胎產(chǎn)量 2.33 億條，且數(shù)量還將逐年遞增。廢舊輪胎數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)使得廢舊輪胎處理成為一個(gè)日益令人關(guān)注的問(wèn)題，如果對(duì)這些廢舊輪胎處理不當(dāng)，不僅對(duì)環(huán)境、人類健康造成巨大的威脅，而且是一種嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。2007 年 1 月 16 日，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《“十一五”資源綜合利用指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確了 2010年主要再生資源回收利用率提高到 65%的發(fā)展目標(biāo)；2011 年，工業(yè)和信息化部提出了“十二五”期間工業(yè)固體廢物綜合利用目標(biāo)，即在2010 年基礎(chǔ)上提高 10~12 個(gè)百分點(diǎn)。

在廢舊輪胎數(shù)量越來(lái)越多、政府越來(lái)越重視廢舊輪胎如何處理的大環(huán)境下，國(guó)內(nèi)外材料科技工作者開(kāi)展了利用廢舊輪胎開(kāi)發(fā)具有特殊性能混凝土的研究，部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，摻入橡膠粉（廢舊輪胎磨碎制成）的混凝土具有許多水泥混凝土不具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，如可以顯著降低混凝土的脆性、提高其延性、韌性、抗開(kāi)裂性等。目前我國(guó)正在推行節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)，利用廢舊輪胎開(kāi)發(fā)具有特殊性能的砂漿或混凝土，是解決廢舊輪胎占地、污染環(huán)境的一條有效途徑，也是對(duì)傳統(tǒng)砂漿與混凝土進(jìn)行改性的重要方法之一。因此，開(kāi)展橡膠粉對(duì)傳統(tǒng)砂漿性能影響規(guī)律的研究，具有顯著的社會(huì)意義和工程意義。

本研究主要內(nèi)容是通過(guò)在砂漿中摻入不同量橡膠粉，研究橡膠粉的摻量對(duì)砂漿強(qiáng)度、流動(dòng)度的影響。

原材料

1.1砂漿

膠凝材料：水泥：海螺牌 P·O 42.5 級(jí)水泥；粉煤灰：揚(yáng)州電廠 I 級(jí)粉煤灰；水泥、I 級(jí)粉煤灰化學(xué)成分見(jiàn)表 1。

表1 水泥、Ⅰ級(jí)粉煤灰主要化學(xué)成分%

名稱 SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O SO3 Loss

水泥

Ⅰ級(jí)灰 21.20

54.14 61.19

4.96 1.80

1.45 3.35

11.93 5.89

23.24 0.15

0.72 0.57

0.27 2.24

0.48 3.50

2.99

（2）細(xì)骨料：

砂：河砂，細(xì)度模數(shù) 2.68，表觀密度 2 600 kg/m3，橡膠粉：湖南邵陽(yáng)產(chǎn)80目廢舊輪胎橡膠粉，表觀密度 1100kg/m3。

（3）減水劑：FDN 高效減水劑。

（4）纖維：高強(qiáng)低彈特種纖維，平均長(zhǎng)度5 mm。

（5）砂漿配合比：表2為摻80目橡膠粉砂漿配合比，配合比中膠材（水泥+ 粉煤灰）：混合砂（橡膠粉 + 河砂）為 2∶1，纖維用量按砂漿體積的1%摻入，減水劑按膠材質(zhì)量的 0.6%摻入。橡膠粉按砂漿總質(zhì)量的1%、2%、3%、4%、5%、6%摻入砂漿。

表2 摻80目橡膠粉砂漿配合比

水/kg 水泥/kg 粉煤灰/kg 河沙/kg 纖維/g 減水劑/g

0.380 0.700 0.300 0.351 10.5 6.0

不同摻量橡膠粉砂漿的工作性能

2.1水泥砂漿的性能測(cè)試方法

對(duì)于砂漿流動(dòng)度的測(cè)試方法有很多，本研究參照了有關(guān)規(guī)范中的流動(dòng)度測(cè)試方法如下：

（1）試驗(yàn)儀器

①漏斗：上端內(nèi)徑 178cm，下端內(nèi)徑 13cm，流出管長(zhǎng) 38cm，內(nèi)容量為 1725mL；

②漏斗支撐架；

③容器：量筒或量杯；

④秒表：精確至 0.1s。

（2）測(cè)試方法

A．將漏斗垂直放在支撐架上穩(wěn)定后，用水沖洗潤(rùn)濕漏斗內(nèi)壁；

B．將水泥膠漿充分拌和后，用手指堵住流出口，然后向漏斗注入1L膠漿為止；

C．放開(kāi)手指，水泥膠漿流出的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，直至連續(xù)流出的水泥膠漿完全流出瞬間計(jì)時(shí)，讀出該瞬間的時(shí)間，精確至 0.1 秒，即為流動(dòng)度。

2.2砂漿流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖1砂漿流動(dòng)度隨橡膠粉摻量變化曲線

圖1為橡膠粉在不同摻量下的工作性能變化曲線，由圖可見(jiàn)：砂漿的流動(dòng)度隨橡膠粉摻量的增加不斷減小。當(dāng)橡膠粉摻量小于3%時(shí)，隨摻量的增加，橡膠粉改性高強(qiáng)砂漿的流動(dòng)度減小趨勢(shì)趨于平緩；當(dāng)橡膠粉摻量大于3%時(shí)，隨摻量的增加，橡膠粉改性高強(qiáng)砂漿的流動(dòng)度急劇減少。

不同摻量橡膠粉砂漿的力學(xué)性能

3.1砂漿強(qiáng)度的測(cè)試方法

根據(jù)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO 法)》(GB/T 17671-1999)成型尺寸為 40mm×40mm×160mm的試件，將試模放入相對(duì)濕度大于90%、溫度 20±3℃的養(yǎng)護(hù)室中，24h±3h 后取出脫模，然后把試件放入溫度 20±2℃的水池中養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)到指定齡期后取出試件，測(cè)定抗壓、抗折強(qiáng)度。

3.2試驗(yàn)結(jié)果

圖228天砂漿抗壓強(qiáng)度隨橡膠粉摻量變化曲線

圖328天砂漿抗壓折度隨橡膠粉摻量變化曲線

圖2為橡膠粉在不同摻量下砂漿抗壓強(qiáng)度的變化曲線，由圖可見(jiàn)：砂漿的抗壓強(qiáng)度隨橡膠粉摻量的增加而減??；當(dāng)橡膠粉摻量小于3%時(shí)，隨摻量的增加，橡膠粉改性高強(qiáng)砂漿的抗壓強(qiáng)度減小趨勢(shì)不明顯；當(dāng)橡膠粉摻量大于3%時(shí)，隨摻量的增加，橡膠粉改性高強(qiáng)砂漿的流動(dòng)度急劇減少。

圖3為橡膠粉在不同摻量下砂漿抗折強(qiáng)度的變化曲線，由圖可見(jiàn)：砂漿的抗折強(qiáng)度隨橡膠粉摻量的增加而減小，減小趨勢(shì)相當(dāng)平緩。

結(jié)論

橡膠粉對(duì)高強(qiáng)砂漿流動(dòng)度的影響不是很大。橡膠粉改性高強(qiáng)砂漿流動(dòng)度隨橡膠粉摻量的增加而不斷減少。當(dāng)橡膠粉摻量大于3%時(shí)，流動(dòng)度急劇減小。由于，橡膠粉中的空隙比較多，橡膠粉的吸水能力影響了砂漿的稠度，當(dāng)橡膠粉摻量增加，吸水的能力就越強(qiáng)，導(dǎo)致砂漿稠度升高。因此，砂漿的流動(dòng)度減小。

（2）橡膠粉對(duì)高強(qiáng)砂漿抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度有明顯影響。橡膠粉對(duì)高強(qiáng)砂漿的抗壓強(qiáng)度影響最大，其中，當(dāng)橡膠粉摻量由5%增加至6%時(shí)，抗壓強(qiáng)度的減小幅度達(dá)到最大值21.4%。橡膠粉摻量相同時(shí)，抗壓強(qiáng)度的降幅明顯大于抗折強(qiáng)度?？拐蹚?qiáng)度反映了抗拉強(qiáng)度，所以摻入橡膠粉后水泥砂漿的拉壓比有所提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過(guò)橡膠粉改性的水泥砂漿的脆性降低，柔韌性提高，抗沖擊性能增大。