摘 要：為了研究NaOH預(yù)處理的橡膠顆粒對(duì)橡膠混凝土耐久性的影響，以不含橡膠顆粒的砂漿和混凝土作為對(duì)照組，細(xì)骨料替代率為15%的未處理橡膠、細(xì)骨料替代率為15%和30%的NaOH預(yù)處理橡膠制備砂漿和混凝土試件。試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土的電阻率隨著橡膠含量的增加而降低，NaOH預(yù)處理的橡膠混凝土吸水率最低；橡膠顆粒的摻入提高了混凝土的抗凍融性能；NaOH預(yù)處理的橡膠顆粒對(duì)混凝土的抗凍融性能影響更顯著；橡膠顆粒的摻入降低了砂漿的膨脹率，摻入15%的預(yù)處理橡膠顆粒，砂漿的膨脹率最低。砂漿中橡膠顆粒含量越高，干燥收縮率越高。

關(guān)鍵詞：橡膠顆粒；電阻率；吸水率；干縮率；堿硅酸反應(yīng)

中圖分類號(hào)：TQ177.6+7；TU528" " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " "文章編號(hào)：1001-5922（2024）07-0039-04

Effect of NaOH pretreatment of rubber particles

on durability of rubber concrete

KOU Dalun

（Yunnan Official Housing Construction Group Co.， Ltd.，Kunming 650220，China）

Abstract： In order to study the effect of rubber particles pre?treated with NaOH on the durability of rubber concrete， mortar and concrete without rubber particles were used as the control group. Mortar and concrete samples were prepared from untreated rubber with 15% fine aggregate replacement rate and NaOH pretreatment rubber with 15% fine aggregate replacement rate and 30% NAOH pretreatment. The test results showed that the resistivity of concrete decreased with the increase of rubber content， and the water absorption of rubber concrete treated with NaOH was the lowest. The incorporation of rubber particles improved the freeze?thaw resistance of concrete. Rubber particles treated with NaOH had more significant effects on the freeze?thaw resistance of concrete. The addition of rubber particles reduced the expansion rate of mortar， and the addition of 15% pre?treated rubber particles had the lowest expansion rate of mortar. The higher the content of rubber particles in mortar， the higher the drying shrinkage rate.

Key words： rubber particles；resistivity；water absorption rate；dry shrinkage rate；alkali silicic acid reaction

混凝土的耐久性是指混凝土在不同環(huán)境條件下保持其初始質(zhì)量、形狀和可使用性的能力［1］?；炷林惺褂玫牟牧鲜怯绊懟炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之一。一些學(xué)者認(rèn)為將廢橡膠摻入混凝土中可提高混凝土的耐久性［2］。廢橡膠在混凝土中的應(yīng)用為廢橡膠的環(huán)?；厥仗峁┝?條途徑。橡膠自身的疏水特性導(dǎo)致橡膠顆粒表面與水泥漿體之間的粘接強(qiáng)度較弱。因此，橡膠顆粒的添加會(huì)降低混凝土的力學(xué)性能。相關(guān)文獻(xiàn)表明，橡膠顆粒體積替代率每增加1%，會(huì)導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度降低4.5%［3］。為了減少添加橡膠對(duì)混凝土性能產(chǎn)生的負(fù)面影響，可以對(duì)橡膠進(jìn)行改性，增強(qiáng)橡膠與水泥漿體的粘結(jié)力。許多研究已證明［4］，用NaOH處理橡膠顆?？梢蕴岣呦鹉z顆粒與水泥漿體的粘接力。因此，利用NaOH對(duì)橡膠顆粒進(jìn)行預(yù)處理可以緩解橡膠混凝土強(qiáng)度的降低，從而改善橡膠混凝土的力學(xué)性能。另一方面，許多研究表明在混凝土中添加未經(jīng)處理的橡膠顆?？商岣呋炷恋哪途眯?，特別是抗凍融性［5］。但對(duì)NaOH預(yù)處理橡膠顆粒的混凝土耐久性研究較少。為了研制高耐久性橡膠混凝土，研究在混凝土中加入NaOH預(yù)處理的橡膠顆粒，增強(qiáng)橡膠與水泥的粘接。通過(guò)對(duì)預(yù)改性橡膠混凝土的電阻率、吸水率、凍融循環(huán)、干縮率和堿硅酸反應(yīng)進(jìn)行測(cè)試，評(píng)價(jià)了預(yù)改性橡膠混凝土的耐久性。

1" "試驗(yàn)材料和方法

1.1" "試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用符合GB175—2007（《通用硅酸鹽水泥》）標(biāo)準(zhǔn)的普通硅酸鹽水泥（P·O42.5R）作為膠凝材料。水泥的主要物理特性和化學(xué)成分如表1和表2所示。

試件制備采用連續(xù)級(jí)配為2.82～22.35 mm的碎石灰石作為粗骨料，采用連續(xù)級(jí)配為0.14～4.75 mm的河砂作為細(xì)骨料。橡膠顆粒、河砂和碎石灰石的粒徑分布如圖1所示。

骨料的級(jí)配影響著顆粒在混凝土中的填充效果。合理的級(jí)配可以提高混凝土配合比中骨料的配比，從而降低水泥用量，降低混凝土成本。本研究使用良好的骨料級(jí)配來(lái)控制混凝土的價(jià)格。采用市售木質(zhì)素磺酸鹽作為減水劑，可以在不增加混凝土混合物含水量的情況下提高和易性。采用引氣劑來(lái)提高混凝土的含氣量，優(yōu)化混凝土的孔隙系統(tǒng)。采用NaOH溶液（化學(xué)純度為95%?98%）對(duì)橡膠顆粒進(jìn)行預(yù)處理。

1.2" "橡膠顆粒的預(yù)處理

NaOH預(yù)處理可使橡膠顆粒周圍處于弱堿狀態(tài)，將處理后的橡膠顆粒摻入混凝土中可改善橡膠顆粒周圍的水泥水化效果。此外，NaOH處理提高了橡膠顆粒的親水性，減少橡膠顆粒與水泥漿體之間的空隙。因此，橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘接力得以增強(qiáng)。

在本研究中，在室溫下，橡膠顆粒在1 N的NaOH溶液中浸泡40 min作為預(yù)改性。用NaOH溶液處理后，用自來(lái)水沖洗橡膠顆粒，直到?jīng)_洗水的pH值接近中性。最后將處理后的橡膠顆粒在常溫下風(fēng)干。

1.3" "混合料配合比

試驗(yàn)制備了2組水泥混合料。字母“C”和“M”分別代表混凝土組和砂漿組?；炷两M用于電阻率、吸水率和凍融循環(huán)的測(cè)試。在混凝土試件制備中，將混凝土的細(xì)骨料（河砂）按總細(xì)骨料體積的比例分別替換為0%（C0）、15%（C-15）未處理橡膠顆粒、15%（C-OH-15）和30%（C-OH-30）NaOH預(yù)處理橡膠顆粒。混凝土的配合比如表3所示。

砂漿組用于干縮率和堿硅酸反應(yīng)的測(cè)試。在砂漿試件制備中，將砂漿的細(xì)骨料（河砂）按總細(xì)骨料體積的比例分別替換為0%（M-0）、15%（M-15）未處理橡膠顆粒、15%（M-OH-15）和30%（M-OH-30）NaOH預(yù)處理橡膠顆粒。砂漿的配合比如表4所示。

1.4" "試驗(yàn)方法

1.4.1" "電阻率測(cè)量

采用單軸法測(cè)量混凝土的電阻率。每種混凝土澆鑄3個(gè)圓柱體試樣進(jìn)行電阻率測(cè)試。試樣24 h后脫模，放入清水浸泡。在第28 d齡期進(jìn)行電阻率試驗(yàn)。

1.4.2" "吸水率測(cè)量

制備尺寸為Φ100 mm×50 mm的混凝土圓柱體試樣用于吸水率測(cè)試。將試樣放置在110 °C的烘箱中干燥24 h，測(cè)量試樣的質(zhì)量（W1）。試樣經(jīng)烘箱干燥后，在水中浸泡48 h，取出并擦去試樣表面的水，測(cè)量試樣的飽和面干質(zhì)量（W2）。吸水率的計(jì)算公式：

[吸水率=W2-W1W1×100%]

1.4.3" "凍融循環(huán)試驗(yàn)

為了準(zhǔn)備凍融試驗(yàn)的試樣，每種類型的混凝土制備了3個(gè)尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的立方體試樣并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，測(cè)試前經(jīng)過(guò)28 d的養(yǎng)護(hù)。凍融室中試樣的溫度為-20 ～20 °C。

1.4.4" "干燥收縮率測(cè)試

制備尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的砂漿棱柱試樣進(jìn)行干燥收縮率測(cè)試，每種砂漿都制備了3個(gè)棱柱試樣。24 h后從模具中取出砂漿試樣，在飽和石灰水中養(yǎng)護(hù)48 h，然后測(cè)量砂漿棱柱的長(zhǎng)度。試樣被放置在相對(duì)濕度為（60±5）%，溫度為（20±2）°C的空氣中。在第3、7、14、21和28 d測(cè)量砂漿棱柱的長(zhǎng)度。

1.4.5" "堿硅酸反應(yīng)（ASR）試驗(yàn)

在ASR膨脹試驗(yàn)中，每種砂漿制備了3個(gè)尺寸為25 mm×25 mm×285 mm的砂漿棱柱試樣。砂漿棱柱在模具中保持24 h，然后在水中養(yǎng)護(hù)24 h，測(cè)量并記錄棱柱的長(zhǎng)度。然后將試樣浸泡在80°C的NaOH（1N）溶液中28 d。分別在第7、14、21和28 d測(cè)量并記錄棱柱的長(zhǎng)度。

2" "結(jié)果和討論

2.1" "混凝土的電阻率

通過(guò)測(cè)定試樣的電阻率以評(píng)價(jià)混凝土的耐久性。混凝土試樣在第28 d的電阻率結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，橡膠混凝土的電阻率高于普通混凝土。這表明橡膠混凝土比普通混凝土具有更好的耐久性。本研究中用于替代河砂的橡膠顆粒的平均粒徑為2.32 mm，而河砂的平均粒徑為0.63 mm。由于尺寸較大的橡膠顆粒替代了混凝土中等體積的砂，因此橡膠顆粒的數(shù)量會(huì)小于混凝土中同等體積的砂。細(xì)骨料數(shù)量的減少，會(huì)減小細(xì)骨料與水泥漿體之間的界面過(guò)渡區(qū)，從而減少了混凝土內(nèi)部的傳輸連接。此外，與砂相比，橡膠是一種無(wú)孔的固體。因此，橡膠混凝土的電阻率增加。

2.2" "混凝土的吸水率

不同類型的混凝土浸泡48 h后的吸水率如圖3所示。

由圖3可知，在混凝土中摻入橡膠顆粒后混凝土的吸水率明顯降低，隨著橡膠顆粒替代率的增加，混凝土的吸水率逐漸減小。C-OH-15的吸水率小于C-15，說(shuō)明NaOH預(yù)處理的橡膠混凝土滲透性較低，且處理后的橡膠顆粒與水泥漿體的粘接力較好。

2.3凍融循環(huán)試驗(yàn)

凍融循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程中各組混凝土的質(zhì)量變化如圖4所示。

由圖4可知，在前130次循環(huán)中，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，混凝土試樣的質(zhì)量有增加的趨勢(shì)。其原因可能是凍融循環(huán)過(guò)程中，試樣吸水導(dǎo)致的。C-15的質(zhì)量增加比C0低0.05%。這是因?yàn)橄鹉z顆粒的摻入降低了混凝土的吸水率。

在橡膠顆粒替代率相同時(shí)，C-OH-15的質(zhì)量增加比C-15降低了0.18%。表明預(yù)處理橡膠顆粒與水泥漿體之間的界面過(guò)渡區(qū)孔隙率較低。隨著混凝土試樣中橡膠含量的增加，混凝土的質(zhì)量增加量在前130個(gè)循環(huán)中總體減小。

在130～300次循環(huán)中，混凝土試樣的質(zhì)量從第130次循環(huán)開(kāi)始下降。C-0和C-15試樣的質(zhì)量損失分別為0.78%和0.71%。在混凝土中添加橡膠可以減小質(zhì)量損失。與C-15試樣相比，C-OH-15的質(zhì)量損失較小。NaOH預(yù)處理后的橡膠顆粒與水泥漿體之間具有更高的粘接強(qiáng)度，防止了試樣在凍融循環(huán)過(guò)程中的質(zhì)量損失。C-OH-15和C-OH-30試樣的質(zhì)量損失分別為0.56%和0.57%。可以看出，隨著混凝土中橡膠含量的增加，混凝土的質(zhì)量損失變化不大。這表明混凝土中較低的橡膠替代率不會(huì)增加橡膠混凝土在凍融循環(huán)過(guò)程中的質(zhì)量損失。

2.4" "砂漿的干燥收縮率

砂漿試樣的干燥收縮率如圖5所示。

由圖5可知，在28 d時(shí)，M-15、M-OH-15和M-OH-30的長(zhǎng)度比對(duì)照組M-0高出0.003 5%、0.002 5%和0.008 5%。由于橡膠顆粒的剛度較低，導(dǎo)致橡膠砂漿的內(nèi)部約束比普通砂漿低。橡膠砂漿干燥收縮率增大是由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部約束的較小導(dǎo)致的。M-OH-15的平均長(zhǎng)度變化比M-15小0.001%。這是由于NaOH預(yù)處理增強(qiáng)了橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘接力，從而增加了砂漿的內(nèi)部約束。因此，在相同的橡膠替代率下，預(yù)處理的橡膠砂漿的收縮率低于未處理的橡膠砂漿的收縮率。隨著砂漿中橡膠含量的增加，橡膠砂漿的干燥收縮率逐漸增大。但所有橡膠砂漿試件的長(zhǎng)度變化幅度都很小，不會(huì)造成收縮破壞。所有試樣在28 d的長(zhǎng)度變化均小于0.03%，表明干燥收縮造成破壞的潛力較小。

2.5" "堿硅酸反應(yīng)（ASR）試驗(yàn)

圖6顯示了由堿硅酸反應(yīng)引起的砂漿試樣膨脹結(jié)果。

由圖6可知，所有含橡膠顆粒的砂漿試樣膨脹率均小于對(duì)照組。第28 d齡期，對(duì)照組M-0和橡膠砂漿M-15、M-OH-15和M-OH-30的膨脹率分別為0.24%、0.21%、0.19%和0.20%。這是由于柔性的橡膠顆粒能夠吸收砂漿內(nèi)部的膨脹應(yīng)力，從而降低砂漿的膨脹率。在橡膠含量相同時(shí)，預(yù)處理的橡膠砂漿性能優(yōu)于未處理的橡膠砂漿，M-OH-15的膨脹率比M-15低0.02%。橡膠含量方面，21 d前隨著橡膠含量增加，砂漿的膨脹率逐漸降低；但是在21 d后，M-OH-30的膨脹率超過(guò)了M-OH-15。這是由于砂漿中橡膠含量的增加，試樣的剛度降低而導(dǎo)致的。

3" 結(jié)語(yǔ)

（1）混凝土的電阻率隨著橡膠含量的增加而降低。橡膠顆粒替代率相同時(shí)，NaOH預(yù)處理的橡膠混凝土比未處理的橡膠混凝土的電阻率更高；

（2）隨著橡膠顆粒替代率的增加，混凝土的吸水率逐漸減小。NaOH預(yù)處理的橡膠混凝土比未處理的橡膠混凝土的吸水率更低；

（3）凍融循環(huán)試驗(yàn)中，摻入橡膠顆?？梢詼p小混凝土的質(zhì)量損失。NaOH預(yù)處理的橡膠混凝土抗凍融性能最佳；

（4）橡膠砂漿的干燥收縮率比普通砂漿略高，橡膠顆粒的增加會(huì)導(dǎo)致砂漿的收縮率增加。當(dāng)橡膠替代率小于30%時(shí)，收縮率的增加不足以造成收縮破壞；

（5）在砂漿中加入橡膠可以減小堿硅酸反應(yīng)引起的膨脹，NaOH預(yù)處理橡膠可以進(jìn)一步減小砂漿的膨脹率。橡膠含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致試樣剛性降低，從而使砂漿的膨脹率增加。

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