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摘 要：废旧轮胎粉碎后可以直接掺入水泥混凝土中，改善水泥混凝土的密度、隔热隔声、耐磨耐腐的性能，还可以解决废旧轮胎再利用的难题。
关键词：废旧轮胎 胶粉 水泥混凝土
水泥混凝土是主要的土木工程材料之一，它是由水泥、骨料和水按比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的。混凝土的和易性是指混凝土拌合物在一定的施工条件下便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土性能，它包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性。混凝土的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。混凝土耐久性包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝，废旧轮胎粉碎后应用在水泥混凝土中可以改善其性能。
一、废旧轮胎胶粉应用于水泥混凝土
水泥混凝土是用量最大的建筑材料。利用废旧轮胎胶粉质轻和韧性的特点，可改善水泥混凝土在表观密度、隔音隔热、减震降噪、耐磨耐蚀等方面的性能。橡胶混凝土是一种新的轻质多孔隙建筑材料，主要由碎橡胶、水泥、煤灰或粉煤灰、橡胶粉、聚合物纤维和水制成。废旧轮胎粉碎后按预定比例将原材料充分混合、制浆后浇筑成轻质多孔隙的建筑材料，也可将制成的浆倒入铸模浇铸成轻质建筑块。应用的领域包括路堤、挡土结构、山坡填土、地下厂房回填、道路填土、土地开垦等。废旧轮胎胶粉可以作为高强混凝土的改性材料。研究表明，随着橡胶粉掺入量增大，高强混凝土的强度会有所下降，而胶粉细度的影响则不明显；增大了高强混凝土的能量吸收能力，使其高脆性的缺点得到了改善，延性得到了提高。对橡胶混凝土圆柱体循环加载的试验数据表明，与普通混凝土相比，用橡胶粉或者橡胶块代替粗骨料的橡胶混凝土的脆性指数有不同幅度的降低。
试验表明，水泥混凝土的弹性较基准混凝土有大幅度的降低，掺入橡胶集料可有效地提高混凝土的韧性和变形性能；橡胶集料混凝土试件的立方体抗压测试表明，其后期强度呈现可观的增长。废旧轮胎加工成胶粒，替代一定比例的砂子配制成胶粒混凝土，可以改善道路用混凝土的抗性和耐久性。针对混凝土工程中面板混凝土裂缝的问题，在混凝土中掺入废橡胶粉、粉煤灰及外加剂等，调整混凝土的内部结构，混凝土的极限拉伸值、抗拉强度和抗裂韧性得到了提高，而脆性和弹性模量降低，裂缝明显减少。力学性能试验表明，改性混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弯折强度等，均随橡胶掺入量的增大而降低。从其破坏状况与普通混凝土破坏状况的对比中发现，改性混凝土具有密度小、韧性好、抗裂性能高、变形能力大、力学性能可恢复等性能。橡胶混凝土橡胶粉掺入量如果过大，会影响其实际工程应用。
橡胶水泥混凝土在水或硫酸钠/氯化钠复合盐溶液中长期浸泡，以及在常温浸泡、55℃烘干的“浸—烘”循环作用下，其相对动弹性模量、抗压强度、抗弯强度的变化以及混凝土中的氯离子浓度分布分析研究表明，橡胶水泥混凝土长期浸泡在水或复合盐溶液中的性能与对比混凝土相当，但在“浸—烘”循环作用下，橡胶水泥混凝土的性能随循环次数的增加逐渐劣化，复合盐溶液的作用会进一步加剧性能的劣化。因此，橡胶水泥混凝土不宜应用于长期处于干湿交替、干热或有硫酸盐腐蚀的环境中。
研究表明，以不同比例的橡胶粉或橡胶颗粒分别代替水泥和砂，制作的橡胶水泥混凝土的力学性能较基准混凝土有所下降，但采用加压成型工艺可有效改善其下降幅度；橡胶粉(颗粒)掺入量在10%以下时，可明显改善混凝土的抗冻和抗渗性能。
普通水泥混凝土路面刚性大，汽车在上面行驶时将会产生很大噪声。另外，由于水泥混凝土材料温度变形大，在水泥混凝土路面施工过程中，为保证路面的耐久性，通常会设置较宽的收缩缝，这也将产生较大震动。世界道路建造的主流是用沥青混合料作为路面材料，但随着沥青作为自然资源不断减少，沥青混凝土道路建造和维护费用将越来越昂贵。城市道路噪声污染问题越来越受到关注，人们希望能有一种路面材料，不仅能有效地降低道路噪声，还能不增加成本。
二、废旧轮胎粉碎改性后掺入水泥混凝土
在混凝土中掺加废旧轮胎胶粉可以有效改善水泥混凝土的收缩性能，提高其韧性、抗冲击性能、耐疲劳性能甚至抗冻性能，但同时混凝土的强度和弹性模量也会显著下降，这限制了橡胶粉在混凝土中的应用范围。通过对废旧轮胎胶粉进行改性，可以有效解决这个问题。将废轮胎橡胶碎料作为一种添加成分取代部分粗骨料，测试混凝土的抗压强度。结果表明，橡胶混凝土的抗压强度随橡胶掺入量的增大逐渐降低，而且并非颗粒越大，强度降低越多。胶粉粒子的表面用饱和氢氧化钠水溶液改性后，加入水泥浆中，可以增强橡胶和基体间的粘合力，其力学性能如弯曲强度、断裂能都有所提高。橡胶粒子的加入提高了混凝土韧性，减少了多孔性。将改性后的胶粉粒子作为添加剂，而不是作为粗集料加入到水泥为基体的材料中，所得材料在工程强度要求不高的场合如公路建设中是很有前途的。
对胶粉的掺入量、粒径、表面活性剂和树脂改性胶粉对混凝土强度的影响，黄少文等人的研究表明，在掺入量相同的条件下，掺加的胶粉越细，水泥砂浆的强度越高。当胶粉达到一定细度后，其强度值变化减小；当胶粉掺入量不超过10%时，水泥砂浆的早期强度不会下降；当胶粉掺入量不超过5%时，强度还有所增加。利用表面活性剂和树脂对胶粉进行改性，可增强胶粉与水泥浆体的界面联接，能显著减少因胶粉掺入引起的强度下降。硅烷偶联剂的改性效果最好，这是因为硅烷偶联剂与胶粉混合并经强力搅拌包覆在胶粉表面，其中的有机基团可能部分地与胶粉形成了化学键合，而无机基团(硅醇)则和水泥凝胶结合，从而使胶粉与水泥凝胶更牢固地联接在一起。进一步的研究证实，改性对胶粉水泥砂浆抗压强度有明显改善作用。用有机改性剂改性的胶粉制备的水泥砂浆具有较好的性能效果。无机改性剂价格低，具有推广价值。降低水灰比能明显提高橡胶混凝土的强度，橡胶颗粒表面用硅烷偶联剂处理能显著增加抗压强度，如果多种方法联合使用效果更好。橡胶改性混凝土的强度虽然有所降低，但其韧性和耐疲劳特性却显著增加。
（作者单位：胡秀霞 江西农业大学；胡国进 江西教育学院）
关键词：废旧轮胎 胶粉 水泥混凝土
水泥混凝土是主要的土木工程材料之一，它是由水泥、骨料和水按比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的。混凝土的和易性是指混凝土拌合物在一定的施工条件下便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土性能，它包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性。混凝土的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。混凝土耐久性包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝，废旧轮胎粉碎后应用在水泥混凝土中可以改善其性能。
一、废旧轮胎胶粉应用于水泥混凝土
水泥混凝土是用量最大的建筑材料。利用废旧轮胎胶粉质轻和韧性的特点，可改善水泥混凝土在表观密度、隔音隔热、减震降噪、耐磨耐蚀等方面的性能。橡胶混凝土是一种新的轻质多孔隙建筑材料，主要由碎橡胶、水泥、煤灰或粉煤灰、橡胶粉、聚合物纤维和水制成。废旧轮胎粉碎后按预定比例将原材料充分混合、制浆后浇筑成轻质多孔隙的建筑材料，也可将制成的浆倒入铸模浇铸成轻质建筑块。应用的领域包括路堤、挡土结构、山坡填土、地下厂房回填、道路填土、土地开垦等。废旧轮胎胶粉可以作为高强混凝土的改性材料。研究表明，随着橡胶粉掺入量增大，高强混凝土的强度会有所下降，而胶粉细度的影响则不明显；增大了高强混凝土的能量吸收能力，使其高脆性的缺点得到了改善，延性得到了提高。对橡胶混凝土圆柱体循环加载的试验数据表明，与普通混凝土相比，用橡胶粉或者橡胶块代替粗骨料的橡胶混凝土的脆性指数有不同幅度的降低。
试验表明，水泥混凝土的弹性较基准混凝土有大幅度的降低，掺入橡胶集料可有效地提高混凝土的韧性和变形性能；橡胶集料混凝土试件的立方体抗压测试表明，其后期强度呈现可观的增长。废旧轮胎加工成胶粒，替代一定比例的砂子配制成胶粒混凝土，可以改善道路用混凝土的抗性和耐久性。针对混凝土工程中面板混凝土裂缝的问题，在混凝土中掺入废橡胶粉、粉煤灰及外加剂等，调整混凝土的内部结构，混凝土的极限拉伸值、抗拉强度和抗裂韧性得到了提高，而脆性和弹性模量降低，裂缝明显减少。力学性能试验表明，改性混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弯折强度等，均随橡胶掺入量的增大而降低。从其破坏状况与普通混凝土破坏状况的对比中发现，改性混凝土具有密度小、韧性好、抗裂性能高、变形能力大、力学性能可恢复等性能。橡胶混凝土橡胶粉掺入量如果过大，会影响其实际工程应用。
橡胶水泥混凝土在水或硫酸钠/氯化钠复合盐溶液中长期浸泡，以及在常温浸泡、55℃烘干的“浸—烘”循环作用下，其相对动弹性模量、抗压强度、抗弯强度的变化以及混凝土中的氯离子浓度分布分析研究表明，橡胶水泥混凝土长期浸泡在水或复合盐溶液中的性能与对比混凝土相当，但在“浸—烘”循环作用下，橡胶水泥混凝土的性能随循环次数的增加逐渐劣化，复合盐溶液的作用会进一步加剧性能的劣化。因此，橡胶水泥混凝土不宜应用于长期处于干湿交替、干热或有硫酸盐腐蚀的环境中。
研究表明，以不同比例的橡胶粉或橡胶颗粒分别代替水泥和砂，制作的橡胶水泥混凝土的力学性能较基准混凝土有所下降，但采用加压成型工艺可有效改善其下降幅度；橡胶粉(颗粒)掺入量在10%以下时，可明显改善混凝土的抗冻和抗渗性能。
普通水泥混凝土路面刚性大，汽车在上面行驶时将会产生很大噪声。另外，由于水泥混凝土材料温度变形大，在水泥混凝土路面施工过程中，为保证路面的耐久性，通常会设置较宽的收缩缝，这也将产生较大震动。世界道路建造的主流是用沥青混合料作为路面材料，但随着沥青作为自然资源不断减少，沥青混凝土道路建造和维护费用将越来越昂贵。城市道路噪声污染问题越来越受到关注，人们希望能有一种路面材料，不仅能有效地降低道路噪声，还能不增加成本。
二、废旧轮胎粉碎改性后掺入水泥混凝土
在混凝土中掺加废旧轮胎胶粉可以有效改善水泥混凝土的收缩性能，提高其韧性、抗冲击性能、耐疲劳性能甚至抗冻性能，但同时混凝土的强度和弹性模量也会显著下降，这限制了橡胶粉在混凝土中的应用范围。通过对废旧轮胎胶粉进行改性，可以有效解决这个问题。将废轮胎橡胶碎料作为一种添加成分取代部分粗骨料，测试混凝土的抗压强度。结果表明，橡胶混凝土的抗压强度随橡胶掺入量的增大逐渐降低，而且并非颗粒越大，强度降低越多。胶粉粒子的表面用饱和氢氧化钠水溶液改性后，加入水泥浆中，可以增强橡胶和基体间的粘合力，其力学性能如弯曲强度、断裂能都有所提高。橡胶粒子的加入提高了混凝土韧性，减少了多孔性。将改性后的胶粉粒子作为添加剂，而不是作为粗集料加入到水泥为基体的材料中，所得材料在工程强度要求不高的场合如公路建设中是很有前途的。
对胶粉的掺入量、粒径、表面活性剂和树脂改性胶粉对混凝土强度的影响，黄少文等人的研究表明，在掺入量相同的条件下，掺加的胶粉越细，水泥砂浆的强度越高。当胶粉达到一定细度后，其强度值变化减小；当胶粉掺入量不超过10%时，水泥砂浆的早期强度不会下降；当胶粉掺入量不超过5%时，强度还有所增加。利用表面活性剂和树脂对胶粉进行改性，可增强胶粉与水泥浆体的界面联接，能显著减少因胶粉掺入引起的强度下降。硅烷偶联剂的改性效果最好，这是因为硅烷偶联剂与胶粉混合并经强力搅拌包覆在胶粉表面，其中的有机基团可能部分地与胶粉形成了化学键合，而无机基团(硅醇)则和水泥凝胶结合，从而使胶粉与水泥凝胶更牢固地联接在一起。进一步的研究证实，改性对胶粉水泥砂浆抗压强度有明显改善作用。用有机改性剂改性的胶粉制备的水泥砂浆具有较好的性能效果。无机改性剂价格低，具有推广价值。降低水灰比能明显提高橡胶混凝土的强度，橡胶颗粒表面用硅烷偶联剂处理能显著增加抗压强度，如果多种方法联合使用效果更好。橡胶改性混凝土的强度虽然有所降低，但其韧性和耐疲劳特性却显著增加。
（作者单位：胡秀霞 江西农业大学；胡国进 江西教育学院）