橡胶再生混凝土强度和热工性能研究

赵啸　李昕　万众睿　乔锋

【摘 要】采用NaOH溶液处理橡胶粒表面，浇筑8组混凝土试块，通过试验研究了橡胶粒取代率对橡胶再生混凝土强度和热工性能的影响规律。结果表明：当橡胶粒取代率增加时，橡胶再生混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度均逐渐降低，导热系数不断减小，较大程度地提高了其保温隔热性能。

【关键词】橡胶再生混凝土；立方体抗压强度；劈裂抗拉强度；导热系数

0 引言

橡胶再生混凝土是将废旧橡胶破碎后掺入再生混凝土中制备而成的绿色环保的复合材料，既能缓解废弃混凝土和废旧橡胶带来的环境污染、实现两者的再生利用，又能改善混凝土的延性、抗冲击和保温隔热等性能，符合循环经济发展的趋势，具有广阔的应用前景[1]。目前关于橡胶混凝土的强度和热工性能已有较多的研究。结果显示，橡胶混凝土的强度低于普通混凝土，但橡胶的掺入提高了橡胶混凝土的热工性能[2-3]。然而，关于橡胶再生混凝土强度和热工性能的研究极少。鉴于此，本文浇筑了8组橡胶再生混凝土试块，重点研究橡胶粒取代率对试块立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和热工性能的影响规律。

1 试验

1.1 原材料

水泥：“三水”牌P.O42.5水泥；砂：河砂，细度模数为2.46，II区级配，表观密度为2570kg/m3，含水率为5%；天然碎石：5～20mm连续级配的石子，含水率为0.1%；再生碎石：将废弃的C25混凝土试验梁破碎、分级后形成的石子，5～20mm连续级配，吸水率为4%；橡胶粒：0.55～2.36mm，表观密度为1125kg/m3；改性剂：NaOH。

为降低橡胶再生混凝土强度的下降幅度，采用NaOH溶液对橡胶粒表面进行改性。具体步骤如下：将橡胶粒浸泡在3%NaOH溶液中，24h后将其取出，用水清洗，自然晾干[4]。

1.2 混凝土配合比

采用40%的再生碎石等质量取代天然碎石，由于再生碎石吸水率大，添加4%再生碎石质量的水补偿拌合水；采用橡胶粒等体积取代砂，取代率为10%、20%、30%。橡胶再生混凝土配合比见表1，试块编号用RRC-A表示，其中RRC代表橡胶再生混凝土，A代表橡胶粒取代率（%）。

表1 混凝土配合比

1.3 试验方法

混凝土采用机械拌合。按照配合比，称量各材料用量，依次向搅拌机中放入天然碎石、再生碎石、砂、水泥和橡胶粒，干拌60s，加水，拌合120s，倒出拌合物。浇筑4组150mm×150mm×150mm试块，每组6个，其中3个用于测定28d立方体抗压强度、3个用于测定28d劈裂抗拉强度；浇筑4组300mm×300mm×30mm试块，每组2个，用于测定导热系数。将试块在振动台上振动成型，24h后拆模，放入标准养护室中养护28d，再利用万能试验机参照《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T 50081-2002）测定试块的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度，利用JTRG-III型建筑热流计式导热仪参照《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》（GB/T 10295-2008）测定试塊的导热系数。

2 试验结果与分析

2.1 橡胶粒对橡胶再生混凝土强度的影响

橡胶粒取代率对橡胶再生混凝土试块立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的影响如图1所示。

从图1可知，未掺橡胶粒的再生混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度分别为21.1MPa和1.65MPa。随着橡胶粒取代率的增加，橡胶再生混凝土强度逐渐降低。当橡胶粒取代率为10%、20%和30%时，其立方体抗压强度分别下降4.27%、17.54%和26.54%，劈裂抗拉强度分别下降3.64%、7.27%和20.42%。这是因为橡胶粒与周围混凝土之间没有良好的粘结能力，形成了混凝土中的薄弱部位，从而导致其强度下降。

2.2 橡胶粒对橡胶再生混凝土热工性能的影响

文中采用导热系数这一指标评价橡胶再生混凝土的热工性能。导热系数越小，橡胶再生混凝土的热传导能力越差，保温隔热性能越好。橡胶粒取代率对橡胶再生混凝土导热系数的影响如图2所示。

从图2可以看出，未掺橡胶粒的再生混凝土的导热系数为0.5841W/（m.K），随着橡胶粒取代率的增加，橡胶再生混凝土的导热系数随之减小。当橡胶粒取代率为10%、20%和30%时，其值分别下降10.78%、21.18%和32.75%，说明橡胶粒较大幅度地降低了混凝土的热传导能力，提高了混凝土的保温隔热性能。这可能是由于：1）橡胶粒是热的不良导体，使得混凝土的导热速度减慢，导热系数减小；2）橡胶粒是憎水性材料，使其与砂浆结合不够密实，增加了混凝土中的含气量，由于空气的导热系数很小，因此降低了混凝土的导热系数。

3 结论

通过试验研究了橡胶粒对橡胶再生混凝土强度和热工性能的影响规律，所得结论如下：

1）随着橡胶粒取代率的增加，橡胶再生混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度逐渐降低，且立方体抗压强度的下降幅度更大。

2）随着橡胶粒取代率的增加，橡胶再生混凝土的导热系数随之减小，保温隔热性能不断提高。

【参考文献】

[1]蒋连接，杜彬，佟彤.废橡胶粉在混凝土中的资源化利用[J].混凝土，2014（6）：108-111.

[2]熊杰，郑磊，袁勇.废橡胶混凝土抗压强度试验研究[J].混凝土，2004（12）：40-42.

[3]徐静，洪锦祥，万赟，等.橡胶粉对混凝土热工性能的影响[J].混凝土，2009（9）：92-94.

[4]蒋连接，朱方之，周栋，等.改性橡胶再生混凝土基本性能试验研究[J].硅酸盐通报，2015（7）：2007-2012.

[责任编辑：田吉捷]