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摘 要：为了提高废旧轮胎的利用率，取代天然细骨料加入混凝土中，制成橡胶混凝土。针对不同粒径、不同来源橡胶，改变橡胶掺量、橡胶改性方式，设计配合比，制备试验模块，并以此来探究混凝土和易性，表观密度，抗压抗折强度等性能在不同条件下的影响变化规律。得出结果：掺加橡胶会降低混凝土抗压强度，且在橡胶双掺时降低程度大于橡胶单掺。橡胶改性则会提高混凝土抗压强度，在改性一天的情况下提高程度最高，随着改性天数增加其提高程度降低。
关键词：自密实混凝土;力学性能;橡胶掺量;橡胶改性
Abstract：In order to improve the utilization rate of waste tires，rubber concrete was made by adding them to concrete instead of natural fine aggregate.According to the rubber with different particle sizes and different sources，changing the rubber content，rubber modification methods，designing the mixture ratio and preparing the test module，so as to explore the influence of concrete workability，apparent density，compressive and flexural strength and other properties under different conditions.The results show that adding rubber will reduce the compressive strength of concrete，and the degree of reduction is greater when rubber is added.Rubber modification can improve the compressive strength of concrete，and the improvement degree is the highest in the case of one day of modification，and decreases with the increase of modification days.
Keywords：selfcompacting concrete;Mechanical properties;Rubber content;Rubber modification
汽車的大量使用促进交通便利，但是大量废弃轮胎的处理也是一大难题。将废弃轮胎破碎成不同粒径的细橡胶，用其替代天然细骨料，掺入混凝土中可以起到一举多得的作用。因此为了保护环境、净化空气，将废旧轮胎破碎以再生骨料的形式取代部分天然骨料掺入混凝土，既能废物循环利用，又有利于环境保护。
橡胶具有保温隔热、隔声且自重轻、较好的韧性等特点[1]，在混凝土中掺入橡胶颗粒具有填充混凝土空隙的作用，可以提高混凝土的抗裂、抗冲击、阻尼、变形能力、隔音与保温等性能[23]。由于橡胶颗粒密度小，掺加于混凝土中会在振捣过程中聚集在表层，在混凝土拌合物装模时难以分布均匀，影响橡胶混凝土的力学性能。自密实橡胶混凝土由于其免振捣的特性，可以有效避免此类问题[4]。
因此，本研究将废旧轮胎胶粒再生骨料取代部分天然骨料制备橡胶自密实混凝土，通过改变所掺橡胶的种类及百分比含量，制备并检测混凝土的力学性能，确定废旧轮胎再生骨料在混凝土中的合理掺加范围。并对橡胶进行改性处理，探究再生橡胶自密实混凝土改性后的各项物理性能变化。
1 试验原材料和方案设计
1.1 试验原材料
（1）粗骨料，其物理性能指标见表1。
（4）水泥。
标号为42.5的普通硅酸盐水泥，各项强度指标均满足强度要求。
（5）粉煤灰。
Ⅰ级粉煤灰，产地为河南省巩义市，表观密度为2100～3200kg/m3，其堆积密度在630～1380kg/m3。 （6）外加剂。
聚羧酸减水剂，其减水率为20%，实验视其放置时间而定，其固含量为40%。
（7）改性试剂。
广州泳池汇商贸有限公司生产的NaOH固体。
（8）水。
甘肃省兰州市榆中县自来水。
1.2 实验方案设计
第一步：将A、B、C三种橡胶颗粒，作A、B、C橡胶的单掺，以及AC橡胶的双掺实验，将不同来源、且粒径也不同的橡胶颗粒，等体积代替细骨料制备混凝土试块，研究废旧轮胎再生骨料掺量在5%、10%、15%、20%时对橡胶混凝土基本性能指标的影响，得出橡胶颗粒掺加的合理范围。
第二步：选取两组橡胶颗粒的掺量，用25%浓度的氢氧化钠溶液对橡胶进行改性处理，探究不同改性时间（1天、3天、5天、7天）对改性橡胶混凝土基本力学性能的影响情况。
1.3 NaOH改性
按实验配合比称取橡胶，并配置25%浓度的NaOH溶液[5]，将橡胶颗粒用NaOH溶液完全浸润，经过搅拌过后静置。本次试验改性天数分别为1、3、5、7天，静置相应时间，待时间达到，用滤网进行过滤，并用清水洗涤三遍以上后沥干水分，放于通风处备用。
1.4 实验配合比
根据JGJ/T 2832012《自密实混凝土应用技术规程》，所设计的混凝土强度等级是C40，并根据橡胶掺量的变化改变配合比。用X代表掺加废旧轮胎再生骨料[5]，后面数字为橡胶掺量百分比，试验配合比见表4。
2 实验结果及分析
2.1 实验结果
根据表4混凝土的配合比，分别测试混凝土拌合物的坍落扩展度，抗折强度，7天、28天的抗压强度，主要性能见表5。
2.2 25%浓度NaOH改性
结果分析：图1为200倍下橡胶颗粒的扫描电镜图，对比橡胶颗粒改性前后的图片，微观方面可以看出，经过NaOH改性后，橡胶颗粒表面变得更加粗糙，且出现大量微小孔隙。宏观方面，橡胶本身在空气中的手感比未改性橡胶更加滑腻。
2.3 掺加橡胶颗粒对抗压强度的影响
使用废旧轮胎再生骨料等体积取代细骨料，根据橡胶掺量的变化改变配合比来制备混凝土试块，养护28天后测其抗压强度，结果见图2。
研究表明，在同一掺量下，混凝土中掺入单一粒径的橡胶优于不同粒径的双掺。不同种类橡胶的掺加，橡胶混凝土的28天抗压强度变化量也有所不同，但是橡胶粒径大的对橡胶混凝土的抗压强度降低幅度较小;而且两种不同粒径的橡胶在双掺下，混凝土28天抗压强度降低较为明显。
2.4 25%浓度NaOH改性天数对抗压强度的影响
橡胶颗粒经过25%浓度的NaOH溶液浸泡处理后，以第一轮B橡胶颗粒20%掺量和AC橡胶颗粒10%掺量下的配合比为基准配合比，制备混凝土，养护28天后测其抗压强度，结果见图3。
橡胶颗粒经过改性处理后混凝土抗压强度有所增加。①与改性前的相比，B橡胶颗粒20%掺量下，改性天数为1天、3天、5天、7天时，28d抗压强度分别提高23.0%、169%、7.3%、0.6%。②AC橡胶颗粒10%掺量下，改性天数为1天、3天、5天、7天时，28d抗压强度分别提高28.2%、23.5%、18.2%、11.7%。由此可见，橡胶改性可以显著提高混凝土抗压强度，且在改性一天时所提高的程度最大。
3 结论
此研究以橡胶自密实混凝土为根本，研究了不同来源、不同粒径的废旧轮胎再生骨料对混凝土性能的影响。检测混凝土28d抗压强度，主要结论如下：
（1）不同粒径橡胶的等体积双掺，对比单一粒径橡胶单掺，混凝土28天抗压强度降低幅度更大。当AC两类橡胶双掺替代百分比为5、10、15、20时，橡胶混凝土28天抗压强度分别降低16%、21.5%、29.2%、37.7%。
（2）橡胶粒径相对较大的混凝土的抗压强度减小幅度小于橡胶粒径较小的混凝土。
（3）橡胶取代率提高的同时，混凝土拌合物坍落扩展度相比基准配合比有所降低。
（4）橡胶浸泡时间为1天时混凝土抗压强度提高幅度最大，B橡胶单掺时提高23.0%，AC橡胶双掺下提高28.2%。
參考文献：
[1]亢景付，张平祖.废旧轮胎橡胶颗粒对水泥浆和砂浆抗裂性能的影响[J].天津大学学报，2006（09）：10261030.
[2]杨春峰，杨敏，吴文辉.废旧橡胶混凝土工作性能试验研究[J].混凝土，2013（05）：8386+92.
[3]陈贵炫.橡胶混凝土的抗冲击性能研究[D].广州：广东工业大学，2011.
[4]王雪芳，陈伟妹，罗素蓉.橡胶自密实混凝土基本力学性能试验研究[J].水利学报，2014，45（S1）：147151+155.
[5]赵琴.改性橡胶再生混凝土力学性能试验[D].华北水利水电大学，2017.
基金项目：西北民族大学国家级大学生创新创业训练计划资助项目（项目编号：202010742084）
作者简介：王海成（1999— ），男，本科，研究方向：道路工程。
指导教师：陈成芹、武红娟。
关键词：自密实混凝土;力学性能;橡胶掺量;橡胶改性
Abstract：In order to improve the utilization rate of waste tires，rubber concrete was made by adding them to concrete instead of natural fine aggregate.According to the rubber with different particle sizes and different sources，changing the rubber content，rubber modification methods，designing the mixture ratio and preparing the test module，so as to explore the influence of concrete workability，apparent density，compressive and flexural strength and other properties under different conditions.The results show that adding rubber will reduce the compressive strength of concrete，and the degree of reduction is greater when rubber is added.Rubber modification can improve the compressive strength of concrete，and the improvement degree is the highest in the case of one day of modification，and decreases with the increase of modification days.
Keywords：selfcompacting concrete;Mechanical properties;Rubber content;Rubber modification
汽車的大量使用促进交通便利，但是大量废弃轮胎的处理也是一大难题。将废弃轮胎破碎成不同粒径的细橡胶，用其替代天然细骨料，掺入混凝土中可以起到一举多得的作用。因此为了保护环境、净化空气，将废旧轮胎破碎以再生骨料的形式取代部分天然骨料掺入混凝土，既能废物循环利用，又有利于环境保护。
橡胶具有保温隔热、隔声且自重轻、较好的韧性等特点[1]，在混凝土中掺入橡胶颗粒具有填充混凝土空隙的作用，可以提高混凝土的抗裂、抗冲击、阻尼、变形能力、隔音与保温等性能[23]。由于橡胶颗粒密度小，掺加于混凝土中会在振捣过程中聚集在表层，在混凝土拌合物装模时难以分布均匀，影响橡胶混凝土的力学性能。自密实橡胶混凝土由于其免振捣的特性，可以有效避免此类问题[4]。
因此，本研究将废旧轮胎胶粒再生骨料取代部分天然骨料制备橡胶自密实混凝土，通过改变所掺橡胶的种类及百分比含量，制备并检测混凝土的力学性能，确定废旧轮胎再生骨料在混凝土中的合理掺加范围。并对橡胶进行改性处理，探究再生橡胶自密实混凝土改性后的各项物理性能变化。
1 试验原材料和方案设计
1.1 试验原材料
（1）粗骨料，其物理性能指标见表1。
（4）水泥。
标号为42.5的普通硅酸盐水泥，各项强度指标均满足强度要求。
（5）粉煤灰。
Ⅰ级粉煤灰，产地为河南省巩义市，表观密度为2100～3200kg/m3，其堆积密度在630～1380kg/m3。 （6）外加剂。
聚羧酸减水剂，其减水率为20%，实验视其放置时间而定，其固含量为40%。
（7）改性试剂。
广州泳池汇商贸有限公司生产的NaOH固体。
（8）水。
甘肃省兰州市榆中县自来水。
1.2 实验方案设计
第一步：将A、B、C三种橡胶颗粒，作A、B、C橡胶的单掺，以及AC橡胶的双掺实验，将不同来源、且粒径也不同的橡胶颗粒，等体积代替细骨料制备混凝土试块，研究废旧轮胎再生骨料掺量在5%、10%、15%、20%时对橡胶混凝土基本性能指标的影响，得出橡胶颗粒掺加的合理范围。
第二步：选取两组橡胶颗粒的掺量，用25%浓度的氢氧化钠溶液对橡胶进行改性处理，探究不同改性时间（1天、3天、5天、7天）对改性橡胶混凝土基本力学性能的影响情况。
1.3 NaOH改性
按实验配合比称取橡胶，并配置25%浓度的NaOH溶液[5]，将橡胶颗粒用NaOH溶液完全浸润，经过搅拌过后静置。本次试验改性天数分别为1、3、5、7天，静置相应时间，待时间达到，用滤网进行过滤，并用清水洗涤三遍以上后沥干水分，放于通风处备用。
1.4 实验配合比
根据JGJ/T 2832012《自密实混凝土应用技术规程》，所设计的混凝土强度等级是C40，并根据橡胶掺量的变化改变配合比。用X代表掺加废旧轮胎再生骨料[5]，后面数字为橡胶掺量百分比，试验配合比见表4。
2 实验结果及分析
2.1 实验结果
根据表4混凝土的配合比，分别测试混凝土拌合物的坍落扩展度，抗折强度，7天、28天的抗压强度，主要性能见表5。
2.2 25%浓度NaOH改性
结果分析：图1为200倍下橡胶颗粒的扫描电镜图，对比橡胶颗粒改性前后的图片，微观方面可以看出，经过NaOH改性后，橡胶颗粒表面变得更加粗糙，且出现大量微小孔隙。宏观方面，橡胶本身在空气中的手感比未改性橡胶更加滑腻。
2.3 掺加橡胶颗粒对抗压强度的影响
使用废旧轮胎再生骨料等体积取代细骨料，根据橡胶掺量的变化改变配合比来制备混凝土试块，养护28天后测其抗压强度，结果见图2。
研究表明，在同一掺量下，混凝土中掺入单一粒径的橡胶优于不同粒径的双掺。不同种类橡胶的掺加，橡胶混凝土的28天抗压强度变化量也有所不同，但是橡胶粒径大的对橡胶混凝土的抗压强度降低幅度较小;而且两种不同粒径的橡胶在双掺下，混凝土28天抗压强度降低较为明显。
2.4 25%浓度NaOH改性天数对抗压强度的影响
橡胶颗粒经过25%浓度的NaOH溶液浸泡处理后，以第一轮B橡胶颗粒20%掺量和AC橡胶颗粒10%掺量下的配合比为基准配合比，制备混凝土，养护28天后测其抗压强度，结果见图3。
橡胶颗粒经过改性处理后混凝土抗压强度有所增加。①与改性前的相比，B橡胶颗粒20%掺量下，改性天数为1天、3天、5天、7天时，28d抗压强度分别提高23.0%、169%、7.3%、0.6%。②AC橡胶颗粒10%掺量下，改性天数为1天、3天、5天、7天时，28d抗压强度分别提高28.2%、23.5%、18.2%、11.7%。由此可见，橡胶改性可以显著提高混凝土抗压强度，且在改性一天时所提高的程度最大。
3 结论
此研究以橡胶自密实混凝土为根本，研究了不同来源、不同粒径的废旧轮胎再生骨料对混凝土性能的影响。检测混凝土28d抗压强度，主要结论如下：
（1）不同粒径橡胶的等体积双掺，对比单一粒径橡胶单掺，混凝土28天抗压强度降低幅度更大。当AC两类橡胶双掺替代百分比为5、10、15、20时，橡胶混凝土28天抗压强度分别降低16%、21.5%、29.2%、37.7%。
（2）橡胶粒径相对较大的混凝土的抗压强度减小幅度小于橡胶粒径较小的混凝土。
（3）橡胶取代率提高的同时，混凝土拌合物坍落扩展度相比基准配合比有所降低。
（4）橡胶浸泡时间为1天时混凝土抗压强度提高幅度最大，B橡胶单掺时提高23.0%，AC橡胶双掺下提高28.2%。
參考文献：
[1]亢景付，张平祖.废旧轮胎橡胶颗粒对水泥浆和砂浆抗裂性能的影响[J].天津大学学报，2006（09）：10261030.
[2]杨春峰，杨敏，吴文辉.废旧橡胶混凝土工作性能试验研究[J].混凝土，2013（05）：8386+92.
[3]陈贵炫.橡胶混凝土的抗冲击性能研究[D].广州：广东工业大学，2011.
[4]王雪芳，陈伟妹，罗素蓉.橡胶自密实混凝土基本力学性能试验研究[J].水利学报，2014，45（S1）：147151+155.
[5]赵琴.改性橡胶再生混凝土力学性能试验[D].华北水利水电大学，2017.
基金项目：西北民族大学国家级大学生创新创业训练计划资助项目（项目编号：202010742084）
作者简介：王海成（1999— ），男，本科，研究方向：道路工程。
指导教师：陈成芹、武红娟。