沈長越，李曉林

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽110006）

膠粒混凝土力學(xué)性能與耐久性性能分析

沈長越，李曉林

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽110006）

混凝土中加入膠粒，可有效改善混凝土的某些性能。文中采用三因素三水平的正交試驗，分析了膠?；炷恋牧W(xué)性及耐久性能發(fā)展規(guī)律，并與基準(zhǔn)混凝土進(jìn)行對比。試驗結(jié)果表明：摻入膠粒后，混凝土的抗壓強度及抗折強度均降低，彈性模量降低，但抗?jié)B性、抗凍性和抗沖磨性顯著提高?？紤]膠粒混凝土的力學(xué)性能與耐久性，膠粒混凝土的膠粒摻入量應(yīng)控制在15±5%左右。

膠?；炷?；力學(xué)性能；耐久性能

0 引言

根據(jù)國內(nèi)大量學(xué)者的研究，將橡膠粉摻入混凝土中，可顯著改善混凝土的某些性能[1，2]。

王琦[3]采用正交試驗法得出：膠粒粒徑是膠粒混凝土抗?jié)B性能的顯著影響因素，相對于基準(zhǔn)混凝土來說，加入膠粒后明顯降低了其質(zhì)量損失率。高鳳[4]采用正交試驗得出：膠?；炷恋膹椥阅Ａ颗c膠粒摻量、膠粒粒徑、水灰比三因素之間存在良好的線性關(guān)系。張迎雪[5]采用混合正交試驗?zāi)z?；炷恋目箾_磨性能，結(jié)果表明，膠粒混凝土的磨損率降低。

以上關(guān)于膠?；炷列阅艿难芯恳演^為成熟，但并未給出膠?；炷亮W(xué)性能與耐久性能的綜合研究。本研究在其基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了膠?；炷亮W(xué)性能與耐久性能受膠粒摻量、膠粒粒徑、水灰比的影響。

1 試驗設(shè)計

1.1 試驗原材料

水泥為42.5R型硅酸鹽水泥；粗骨料為卵石，粒徑為5～31.5 mm，表觀密度為2 650 kg/m3，為連續(xù)級配；細(xì)骨料為河砂，表觀密度為2 700 kg/m3，細(xì)度模數(shù)為2.43，級配合格；膠粒為橡膠顆粒，粒徑在0.6～4.75 mm之間；水為試驗室自來水。原材料各種指標(biāo)均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

1.2 試驗設(shè)計

根據(jù)三因素三水平正交組合設(shè)計，安排9組試驗點用于測定膠?；炷恋牧W(xué)性能和耐久性，每組3個試件，共162個試件。試驗因素水平見表1。膠粒的摻入選用等體積代砂法。

表1 試驗因素水平安排表

1.3 試驗方法

試驗按照《水工混凝土試驗規(guī)程》的規(guī)定，采用水下鋼球法進(jìn)行膠粒混凝土的抗沖磨性試驗；抗?jié)B性采用一次性加壓法；抗凍性采用凍融循環(huán)法；抗折強度采用劈裂法；彈性模量采用千分表法。

2 試驗結(jié)果及分析

表2所示膠?；炷恋牧W(xué)性能和耐久性試驗結(jié)果。

2.1 膠?；炷亮W(xué)性能

2.1.1 抗壓強度及抗折強度

表3所示為膠?；炷量拐蹚姸燃翱箟簭姸鹊臉O差分析結(jié)果。

表2 L9(34)膠粒混凝土力學(xué)性能與耐久性正交試驗結(jié)果

由表3、圖1、2可得：

表3 膠?；炷量拐蹚姸燃翱箟簭姸鹊臉O差分析

1）實驗中所選三個因素對膠?；炷量箟簭姸燃翱拐蹚姸扔绊懙闹鞔雾樞蛞来螢椋耗z粒摻量、水灰比、膠粒粒徑。

2）灰比在0.4～0.6之間變化時，抗壓強度及抗折強度都在降低。水灰比平均每增加0.1，抗壓強度降低13%，抗折強度降低15%。

3）與基準(zhǔn)混凝土相比，平均每增加15%的膠粒摻量，抗壓強度降低22%。膠粒摻量在0～15%之間變化時，混凝土的抗折強度降低25%，隨著膠粒摻量的繼續(xù)增加，抗折強度的降幅減小。

2.1.2 彈性模量

參考相關(guān)文獻(xiàn)［4］關(guān)于膠粒混凝土彈性模量的研究可知：與基準(zhǔn)混凝土相比，膠粒混凝土的彈性模量降低約60%～70%；影響膠?；炷翉椥阅Ａ康闹鞔雾樞蛞来螢槟z粒摻量、膠粒粒徑、水灰比；膠粒平均每增加15%，彈性模量降低21%。并且膠?；炷恋膹椥阅Ａ颗c膠粒摻量、膠粒粒徑、水灰比之間存在良好的線性關(guān)系。

圖1 抗壓強度與各因素的關(guān)系

圖2 抗折強度與各因素的關(guān)系

2.2 膠?；炷聊途眯?/p>

2.2.1 抗沖磨性

圖3為抗沖磨強度單因素分析圖，由圖可得：

圖3 抗沖磨強度與各因素的關(guān)系

1）摻入膠粒從0增加到15%時，抗沖磨強度由5.08 h/（g/cm2）增加到12.58 h/（g/cm2），是基準(zhǔn)試件2.47倍。但隨著膠粒從15%增加到30%，抗沖磨強度由12.58降低到1.85 h/（g/cm2），降低幅度較大。

2）從圖（c）中可以看出：抗沖磨強度隨膠粒粒徑的變化基本為一條直線，即抗沖磨強度基本不受膠粒粒徑的影響。

2.2.2 抗?jié)B性與抗凍性

參考相關(guān)文獻(xiàn)［3］膠粒混凝土抗?jié)B性、抗凍性的分析，繪制相關(guān)曲線圖4、圖5，得：

圖4 相對滲透系數(shù)與各因素的關(guān)系

圖5 質(zhì)量損失率與各因素的關(guān)系

1）水灰比在0.4～0.6之間變化時，相對滲透系數(shù)先降低后升高。受摻入膠粒的影響，相對滲透系數(shù)先增大后減小，但膠粒摻量在0%～30%變化時，相對滲透系數(shù)受膠粒摻入的影響比較小。膠粒粒徑在1.18～2.36 mm變化時，相對滲透系數(shù)最低，即抗?jié)B性最好。

2）膠粒混凝土的抗凍性受膠粒摻量的影響最為顯著，摻入膠粒后，混凝土的抗凍性明顯升高。摻入膠粒15%的混凝土質(zhì)量損失率僅為0.6%，相對于普通混凝土的6.6%，降低了90%。但膠粒摻量增加到30%以后，出現(xiàn)了反彈。

3 結(jié)論

1）受摻入膠粒的影響，膠?；炷恋目箟嚎拐蹚姸冉档?，彈性模量降低。

2）膠粒摻量是影響膠?；炷聊途眯缘闹饕蛩兀啾扔诨鶞?zhǔn)混凝土，膠?；炷恋目?jié)B性、抗凍性和抗沖磨性都有所提高。

3）綜合考慮膠?；炷恋牧W(xué)性能及耐久性性能，摻入膠粒應(yīng)當(dāng)在15±5%左右，此時，混凝土的各項性能均較為良好。

［1］韓君，于曉飛，周德洪.廢舊橡膠粉改性瀝青的高溫性能研究［J］.山西建筑，2016（04）：117-118+132.

［2］路沙沙，等.橡膠顆粒摻量、粒徑影響橡膠混凝土性能的試驗分析［J］.硅酸鹽通報，2014（10）.

［3］王琦.膠粒混凝土耐久性試驗研究［J］.水資源源與水工程學(xué)報，2016（04）：203-208.

［4］高鳳，婁宗科，沈長越，劉金芳.基于正交試驗的膠?；炷翉椥阅Ａ康难芯浚跩］.國農(nóng)村水利水電，2015（10）：148-150+156.

［5］張迎雪，婁宗科，高鳳，張臻.膠?；炷量箾_磨性能研究［J］.中國農(nóng)村水利電，2016（5）：149-151+156.

TV41

A

1002—0624（2017）08—0039—03

2017-04-12