改性橡胶混凝土的物理力学性能实践探究

摘 要：我国是世界上最大的橡胶消费国，也几乎是最大的废旧橡胶生产国，橡胶资源在我国一直都是十分匮乏的。如何才能将这些废旧的橡胶变废为宝，本文提到的改性橡胶混凝土就是解决这一问题的最好办法。因此本文对改性橡胶混凝土的性能进行了分析，阐述了橡胶混凝土的性能和特点，研究了橡胶粒径、掺量等对橡胶混凝土物理力学性能产生的影响。

关键词：改性橡胶混凝土；物理力学性能；研究

随着社会经济水平的不断提高，人们对汽车的需求量逐渐加大，虽然促进了汽车行业的迅猛发展，但也产生了大量的废弃橡胶轮胎。橡胶不易降解，埋在地下会污染环境，焚烧又会产生大量的污染气体，那么怎样处理这些废弃的橡胶，实现资源的循环利用是值得探讨的问题。将橡胶和混凝土结合在一起，合理的利用废弃的橡胶无疑是非常科学有效的方法。对改性橡胶混凝土的物理力学性能的探究就变得意义重大[1]。

1 改性方式对橡胶混凝土力学性能的影响

橡胶混凝土是一种新型的复合材料，制作过程非常简单，把废旧的橡胶制成不同粒径掺入到一般的混凝土中即可。其生产提高了混凝土的综合性能，又将废旧橡胶进行了循环利用，节约了橡胶资源，减轻对环境的污染。橡胶混凝土与普通的混凝土相比，具有韧性高、抗冲击性强、抗压性强等特点，但是也有不足之处便是其强度不如一般混凝土。为了避免橡胶混凝土的强度降低，学者们通过实践研究，得出了改性方式不同对橡胶混凝土力学性能影响就不同的结论。

2 橡胶混凝土的性能特点

2.1 橡胶混凝土的抗裂性

经过相关实践探究表明：掺入橡胶颗粒的混凝土比之原先的混凝土，橡胶混凝土的开裂时间明显有所延迟，实践也表明普通的混凝土试件在此过程中的破坏形式为脆性破坏，而掺杂有橡胶颗粒的混凝土却是产生的形变，呈现的是延性破坏，普通的混凝土试件在破坏前没有预兆，但是掺入橡胶颗粒的混凝土试件在破坏前有明显的变化。所以掺入橡胶颗粒的混凝土延展性和韧性都有所提高，抗裂性比普通的混凝土要强。

2.2 橡胶混凝土的抗折强度

掺入橡胶颗粒的混凝土比之原先的混凝土抗折强度有明显的提高。一方面的原因是由橡胶本身的性质决定的，橡胶的弹性模量比混凝土的橡胶模量要低，在产生形变时橡胶颗粒承受的压力要比其它颗粒承受的压力小，导致应力集中。但是降低的幅度并不是受橡胶颗粒掺入量的多少影响，橡胶颗粒掺入的量直接影响了混凝土的抗折性，加入橡胶颗粒能够很好的提高混凝土的抗折能力。

2.3 橡胶混凝土的抗冲击能力

大多数的实践研究表明，加入了橡胶粉的混凝土的抗冲击能力比普通混凝土强，在混凝土中加入橡胶粉填入混凝土的缝隙中，增加了混凝土的密度，并且在水泥的混合下形成了具有一定强度的变形中心，可以制约裂缝的产生和发展。增加混凝土的热韧性，降低混凝土的刚性，在混凝土受到冲击时，能够吸收震动力，减少冲击的作用力。增强了混凝土的抗冲击能力[2]。

2.4 橡胶混凝土的氯离子渗透性

氯离子在混凝土中的迁移方式有三种，毛细吸附、渗透和扩散。一般情况下氯离子的扩散是最主要的迁移方式。混凝土的孔隙率和其对氯离子的固化能力，影响着混凝土对氯离子的扩散阻碍能力。橡胶集料的掺入能提高混凝土的氯离子渗透性。

3 改性混凝土的物理学力学性能实践研究

3.1 实验材料

3.2 试验方法

3.3 试验结果及讨论

橡胶颗粒和水泥基材的粘结界面是橡胶混凝土最脆弱的地方，要提高橡胶混凝土的强度，就需要用改性剂对橡胶颗粒的表面进行处理[3]。

3.3.1 橡胶掺量的影响

3.3.2 橡胶粒径的影响

3.3 橡胶混凝土的变形能力

橡胶混凝土的变形测试结果由下图表1可知。基准混凝土的强度为C35，橡胶粒度为1级，掺量为30%，改性剂是水泥质量的0.5%。

由表1可知，在外荷载的作用下，混凝土在开裂前，随着荷载的增加，混凝土试件挠度曲线也呈线性增加[4]。并且橡胶混凝土、改性橡胶混凝土以及普通的橡胶混凝土曲线上升阶段斜率都不一样，掺入橡胶的混凝土曲线上升段斜率比普通混凝土小，进行改性处理后，虽然上升段斜率有增大，但是仍然不及普通的混凝土。

混凝土开裂后，3种混凝土试件开裂时的挠度曲线基本保持一致，但是较之普通混凝土，橡胶混凝土的韧性呈下降趋势，究其原因是掺入橡胶后混凝土的强度不如之前。但是也可以看到改性后的橡胶混凝土韧性明显比之前有提高，虽然和普通的混凝土相比提高的百分比不是很高，但是和未改性的橡胶混凝土比较提高的幅度相对较大。从实验过程来看，改性橡胶混凝土开裂后的曲线下降的幅度不多，速度也比较缓慢，能够承受的荷载大于普通的混凝土，其曲线的上方为呈下降趋势，所以在相同荷载的情况下其产生的形变最大。

3.4 改性剂对橡胶混凝土性能作用的分析

笔者指出，改性剂中的成分可以和无机材料相结合，其有机基团会在水泥石的作用下产生化学反应或物理结合，将水泥石和集料联系起来，改善界面的粘结性能。由于本文主要研究的是改性相加颗粒和水泥之间的粘结界面，采用的改性剂对有机材料表面有较强的亲和力，所以得出研究中采用的改性剂中一端能够与橡胶颗粒结合，另一端有可能与水泥石产生化学或物理的结合，使得橡胶颗粒和水泥石之间的界面粘结性加强，改善橡胶混凝土力学性状的结论[5]。因而改性剂的改性作用既能够加强界面的粘结，又能润滑橡胶颗粒。

4 结束语

本文通过对改性橡胶混凝土物理力学性能的分析研究，得出了改性后的橡胶混凝土在橡胶粒径和掺量的作用下，较之普通的混凝土其抗折性、抗压性，韧性及变形性能都有了明显的强化。由此可见改性橡胶混凝土的实用性比普通混凝土要高，可将改性橡胶混凝土大量的运用到工程项目中，既能发挥改性橡胶的本职作用，又能节约资源，实现橡胶资源的可持续发展。