張博誠(chéng)

摘 要：水泥混凝土路面在實(shí)際使用的過(guò)程中存在很多問(wèn)題，如抗?jié)B透性能、抗疲勞性能等方面較差，而廢舊橡膠對(duì)于環(huán)境的污染較大，故將二者結(jié)合在一起，能夠有效提升實(shí)用價(jià)值，并且還能緩解環(huán)境問(wèn)題。因此本文提出廢舊橡膠，聚合物改性水泥基復(fù)合材料性能初探，并對(duì)水泥結(jié)合橡膠、聚合物等材料改性相關(guān)方面進(jìn)行研究，并對(duì)混合物的性能進(jìn)行試驗(yàn)，希望本研究對(duì)相關(guān)工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：廢舊橡膠;聚合物改性;水泥基復(fù)合材料;材料性能

一、前言

我國(guó)工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程較快，機(jī)動(dòng)車的數(shù)量非常迅速，這就造成廢舊輪胎數(shù)量增大，進(jìn)而對(duì)環(huán)境造成較大的影響。目前針對(duì)廢舊橡膠的處理方式嚴(yán)重滯后，無(wú)法為廢舊橡膠的處理提供有效的途徑。此外我國(guó)城市化進(jìn)程也比較迅速，基礎(chǔ)建設(shè)大規(guī)模進(jìn)行，這使得國(guó)家對(duì)于混凝土的需求逐漸增大，道路中水泥混凝土路面占據(jù)很大一部分。水泥混凝土是一種準(zhǔn)脆性材料，其抗折強(qiáng)度較低、耐疲勞性較差，應(yīng)用于道路建設(shè)中具有一定的使用性能限制。而橡膠是具有較好的韌性、抗?jié)B透性以及保溫隔熱等優(yōu)勢(shì)，目前對(duì)于二者的研究，有很多學(xué)者試圖將二者混合在一起，期望利用橡膠的韌性提升混凝土的性能，使得混凝土的脆度降低，提升韌性。此外廢舊橡膠的表面粗糙，與纖維相比，其與水泥基體之間具有更好的粘合力，能夠有效提升混凝土的使用性能;一些研究還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，混凝土中加入橡膠顆粒，能夠有效改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提升混凝土的抗?jié)B透性，且橡膠阻尼也能提升混凝土的降噪效果。

為此本文針對(duì)普通混凝土中結(jié)合橡膠顆粒進(jìn)行研究，并對(duì)混合體的性能進(jìn)行試驗(yàn)。橡膠混凝土不僅能夠改善性能，還能為提升路面質(zhì)量提供基礎(chǔ)。此外橡膠混凝土的使用還能拓寬橡膠粒的運(yùn)用，有效緩解廢舊橡膠對(duì)環(huán)境造成的污染，采用橡膠混凝土材料施工的道路工程，與我國(guó)節(jié)能環(huán)保要求相吻合，具有較強(qiáng)的資源循環(huán)利用和環(huán)保的意義。

二、橡膠、聚合物改性水泥基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能分析

橡膠、聚合物改性水泥基復(fù)合材料主要的構(gòu)成是由聚合物、水泥、膠粉等作為膠凝材料對(duì)強(qiáng)度大的粗細(xì)集料進(jìn)行包裹而成，具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

聚合物在混凝土材料中起到的作用分為兩個(gè)方面：將聚合物填充到膠粉和水泥石中間不連接的地方，起到將二者連接的作用，提升二者的粘結(jié)程度;經(jīng)過(guò)固化后形成三維空間網(wǎng)狀連續(xù)相，這樣就能使得結(jié)構(gòu)與水泥石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互相穿越，形成結(jié)構(gòu)緊密的基體，這種材料彈性和韌性較好，使得膠粉和基體中之間受到的力均衡， 從而實(shí)現(xiàn)抗強(qiáng)和抗壓的目的。

三、試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)介

1.材料配合比

水泥：P.O.42.5水泥

砂：2.8細(xì)度模數(shù)的普通中砂

粗集料：粒徑最大控制在30mm，合成級(jí)配符合規(guī)范要求

減水劑：聚羧酸系高性能減水劑，參量是相對(duì)水泥質(zhì)量的0.2%

橡膠粒：30目廢舊橡膠粉，粒徑0.6mm，密度0.8g/cm3

聚合物：丁苯橡膠乳液

消泡劑：磷酸三丁酯

混凝土配合比：水泥：砂：碎石：水=1：2.15：3.68：0.45

2.試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

（1）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

在這個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)每個(gè)試驗(yàn)小組測(cè)試件一周齡期的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖2所示：

純膠粉改性試件的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著膠粉含量增多而逐漸變差，在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)膠粉含量為10%時(shí)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度損失到27.9%，四組試件中強(qiáng)度損失最大值為71.1%。

水泥中增添聚合物能夠有效提升水泥基體的抗壓強(qiáng)度，但是這里的聚合物產(chǎn)量是由一定限度的，如果添加量超限，不僅不會(huì)提升基體的性能，反而會(huì)降低抗壓性能。當(dāng)聚合物添加量較少時(shí)，基體無(wú)法形成連續(xù)相，性能就不會(huì)得到改善和提升，甚至還會(huì)降低水泥基體的強(qiáng)度;當(dāng)聚合物添加量超限時(shí)，基體中引氣量增加，膠凝材料減少，那么材料的強(qiáng)度就會(huì)下降。將混合物中的膠粉摻量控制在10%，對(duì)各個(gè)試件進(jìn)行比較，如圖3所示：

由此試驗(yàn)結(jié)果分析得到，試件抗壓強(qiáng)度最大時(shí)，聚合物摻量在10%左右。在橡膠摻和量分別為10%、30%、50%的情況下，加入10%的聚合物后，試件的強(qiáng)度分別增加了14.4%、47.0%、28.4%。

（2）抗折強(qiáng)度試驗(yàn)

抗折強(qiáng)度試驗(yàn)方式主要是通過(guò)單點(diǎn)集中加荷的方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)各組試件一周齡期的抗折強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖4所示。試件的抗折強(qiáng)度會(huì)隨著膠粉量的增多而變差，當(dāng)膠粉量為10%時(shí)，抗折強(qiáng)度會(huì)受到影響，損失到16.7%，四組試件中損失最大值為40.5。聚合物與膠粉摻量均為10%時(shí)，各組試件檢測(cè)結(jié)果如圖5所示。

當(dāng)聚合物含量為10%時(shí)，試件抗折強(qiáng)度會(huì)明顯提升，分析上圖可知，膠粉含量在10%和30%的情況下，加入10%的聚合物，試件抗折強(qiáng)度分別有所提升，提升量為9.6%、25.5%。

經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，膠粉摻量為50%時(shí)，加入不同摻量的聚合物都能降低試件的抗折強(qiáng)度，這也就說(shuō)明膠粉和聚合物協(xié)同改性水泥砂漿抗折強(qiáng)度的作用深受多方面因素的影響，且作用效果較為復(fù)雜。

四、結(jié)語(yǔ)

1.水泥中加入橡膠粒后，其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度會(huì)有一定的下降，降低幅度較大，且這種變化隨著橡膠含量的增加而逐漸增大。

2.聚合物的加入能夠提升純橡膠改性混凝土基體的，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，且最佳摻量為10%。

以上試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)證明橡膠、聚合物對(duì)于水泥改性的作用具有一定的可行性，能夠有效提升基體的抗壓性能和抗折性能，提升結(jié)構(gòu)的韌性。

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