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摘要：采用植物纤维-剑麻加入橡胶混凝土中，嘗试利用植物纤维代替其他对环境造成污染的纤维来增强橡胶混凝土的力学性能，测试了3天、7天、28天的混凝土抗压及劈裂抗拉强度并予以分析，为植物纤维在工程上的应用提供一定的借鉴。
关键词：剑麻纤维，橡胶混凝土，抗压强度，劈裂抗拉强度
中图分类号：TU528.58 文献标识码：A
近十几年来随着中国经济的蓬勃发展，汽车行业发展迅速，关于废旧橡胶轮胎的处理就成为一个亟待解决的问题，因此关于橡胶混凝土的研究逐渐增多。胡艳丽[1]等通过对替代率不同的橡胶混凝土进行力学试验研究，与普通混凝土相比橡胶混凝土单轴抗压强度、劈拉强度和剪切强度逐步降低。刘松岸[2]等对橡胶颗粒进行改性处理，研究表明合成树脂改性的效果最显著，可以明显提高橡胶混凝力学性能和耐久性，其次为氰基丙烯酸酯改性，乳液改性剂的加入降低了橡胶混凝土的力学性能。有的研究者并没有直接对橡胶颗粒展开研究而是加入其他材料来提升橡胶混凝土的力学性能，例如庞建勇[3]等在橡胶混凝土中加入钢纤维，结果表明加入钢纤维能够提高混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，增强韧性。但是由于钢纤维的价格问题，使得钢纤维橡胶混凝土难以在实际工程中推广使用。
本文采用剑麻纤维掺入橡胶混凝土中，剑麻纤维是从剑麻叶片中抽出来的丝所制成的一种植物纤维，纤维色泽洁白、质地坚韧、富有弹性、耐磨、耐腐蚀，除此之外剑麻纤维能从自然中大量获取，具有来源广、无污染等诸多特点。
一 试验原料
（一）原材料
1.水泥：水泥：采用淮南海螺水泥有限责任公司生产的海螺牌P·O 42.5级普通硅酸盐水泥，各项性能指标满足规范要求。
2.砂：采用淮河中砂，细度模数为2.7，堆积密度为1450 kg/m3，表观密度为2580 kg/m3。
3.石子：选用粒径为5～16mm连续级配的瓜子片碎石，各项性能满足规范要求。
4.水：淮南市自来水。
5.橡胶：如图1选用1～3mm的橡胶颗粒，试验前橡胶颗粒处于密封、干燥的状态。
6.剑麻纤维：如图2选用广西剑麻公司生产的长度15mm的剑麻纤维。拉伸强度450～635MPa，吸水率65%，平均直径0.3mm。
（二）材料处理
出于对效果和成本的综合影响考虑，本试验对橡胶颗粒进行了清水处理，浸泡24小时后捞出清洗，此法清除了橡胶颗粒表面浮灰，在一定程度上增大了与水泥浆体的接触面积，清洗完毕后把橡胶颗粒阴干密封保存，等待试验时启用。剑麻纤维选择用5%的NaOH溶液浸泡30分钟后用大量清水冲洗至PH约为7。
（三）试验设计
试验采用10%的橡胶颗粒等体积取代细料，剑麻纤维设置6个掺量梯度，分别是0kg/m3、1kg/m3、2kg/m3、3kg/m3、4kg/m3、5kg/m3。混凝土配合比参照《普通混凝土配合比设计规程》，基准混凝土配合比设计强度为C35，其配合比的量为水泥：水：石子：砂=389：210：1170.65：630.4。配比为1：0.54：3.0：1.62，
（四）试验设计
文中混凝土抗压及劈裂试验试块尺寸均为100mmx100mmx100mm，为了保证剑麻纤维能在混凝土中均匀分散，投料时先将水泥、石子、砂、橡胶颗粒等放入搅拌机中充分搅拌两分钟，随后放入剑麻纤维继续搅拌两分钟，利用粗细骨料将纤维打散，使之能较为均匀的分散在混凝土中，最后再加入水搅拌一分钟，使所有的混合料搅拌均匀，将混合料都装入模具后放在振动台上振动密实，表面抹平后放入养护室24小时后脱模，在标准养护下养护3天、7天、28天。试块测试参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。
二 试验结果与分析
将剑麻纤维加入到橡胶混凝土后，混合物前期流动性较好，随着掺量的增多，混合物的塌落度逐渐降低，流动性逐渐变差，掺量达到4kg/m3以后混凝土混合物几乎不发生泌水现象。
图1，图2分别为剑麻纤维橡胶混凝土各龄期抗压及劈裂抗拉强度，从图1中可看出剑麻纤维对橡胶混凝土抗压强度影响幅度较小，掺入4kg/m3 剑麻纤维对橡胶混凝土3天、7天强度影响幅度较小，28天抗压强度影响最大，可以提升6.5%，随着剑麻纤维的增加，橡胶混凝土抗压强度呈现出先提升后下降的趋势，总体上仍然比橡胶混凝土抗压强度大这是因为剑麻纤维总体上是抑制裂缝的形成，减少混凝土表面的吸水量，纤维在混凝土中乱向分布，减少骨料的下沉也增强了水泥浆体对骨料的包裹[5]。当掺量大于4kg/m3时，剑麻纤维橡胶混凝土抗压强度有所降低，主要是因为剑麻纤维掺量的增大导致混凝土中含气量的增大[6]，
图2中可看出剑麻纤维掺量在3kg/m3 对橡胶混凝土劈裂抗拉强度影响较大，3天、7天、28天提升强度分别为11.5%、15.8%、20.3%，主要是因为剑麻纤维在混凝土劈裂张拉的断裂面相互搭接呈网状结构，提高了剑麻纤维对混凝土的粘结性能[7]，所以提高了劈裂抗拉强度;3kg/m3之后的纤维掺量会导致混凝土劈裂抗拉强度的降低原因是随着纤维掺量的增多混合物搅拌不均匀，纤维易结团以及混凝土中的含气量增大等都会影响混凝土的劈裂抗拉强度。
三 结论
1.剑麻纤维对28天橡胶混凝土抗压强度提升幅度为6.5%，劈裂抗拉强度最大提升20.3%。
2.剑麻纤维的阻裂作用可以应用到实际工程中，比如机场跑道、裂缝修复工程、建筑墙面等。
3.在橡胶混凝土中加入植物纤维既可以提升力学性能又可以节约资源、保护环境，是一种比较环保的选择。
参考文献
[1]胡艳丽，高培伟，李富荣，马爱群，余振鹏.不同取代率的橡胶混凝土力学性能试验研究[J].建筑材料学报，2020，23（01）：85-92.
[2]刘松岸，刘亚飞.改性处理对橡胶混凝土力学性能及耐久性影响研究[J].混凝土，2018（07）：34-36+45.
[3]庞建勇，张琴，姚韦靖，苏强.钢纤维橡胶混凝土力学性能试验[J].中国科技论文，2020，15（11）：1302-1307.
[4]谭曦，苏有文.稻草纤维混凝土物理力学性能试验研究[J].混凝土与水泥制品，2016（05）：86-90.
[5]黄琼念，覃峰，马福荣，李芒原.剑麻纤维水泥混凝土复合材料性能试验的研究[J].广西大学学报（自然科学版），2008（01）：27-30.
[6]董健苗，王亚东，杜亚聪，聂浩，燕元晶.不同长度及直径的剑麻纤维对自密实轻骨料混凝土力学性能的影响[J].广西科技大学学报，2017，28（03）：26-30.
作者信息：陈彩芹，女，（1996-），安徽淮北人，硕士研究生，长期从事混凝土材料研究。
关键词：剑麻纤维，橡胶混凝土，抗压强度，劈裂抗拉强度
中图分类号：TU528.58 文献标识码：A
近十几年来随着中国经济的蓬勃发展，汽车行业发展迅速，关于废旧橡胶轮胎的处理就成为一个亟待解决的问题，因此关于橡胶混凝土的研究逐渐增多。胡艳丽[1]等通过对替代率不同的橡胶混凝土进行力学试验研究，与普通混凝土相比橡胶混凝土单轴抗压强度、劈拉强度和剪切强度逐步降低。刘松岸[2]等对橡胶颗粒进行改性处理，研究表明合成树脂改性的效果最显著，可以明显提高橡胶混凝力学性能和耐久性，其次为氰基丙烯酸酯改性，乳液改性剂的加入降低了橡胶混凝土的力学性能。有的研究者并没有直接对橡胶颗粒展开研究而是加入其他材料来提升橡胶混凝土的力学性能，例如庞建勇[3]等在橡胶混凝土中加入钢纤维，结果表明加入钢纤维能够提高混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，增强韧性。但是由于钢纤维的价格问题，使得钢纤维橡胶混凝土难以在实际工程中推广使用。
本文采用剑麻纤维掺入橡胶混凝土中，剑麻纤维是从剑麻叶片中抽出来的丝所制成的一种植物纤维，纤维色泽洁白、质地坚韧、富有弹性、耐磨、耐腐蚀，除此之外剑麻纤维能从自然中大量获取，具有来源广、无污染等诸多特点。
一 试验原料
（一）原材料
1.水泥：水泥：采用淮南海螺水泥有限责任公司生产的海螺牌P·O 42.5级普通硅酸盐水泥，各项性能指标满足规范要求。
2.砂：采用淮河中砂，细度模数为2.7，堆积密度为1450 kg/m3，表观密度为2580 kg/m3。
3.石子：选用粒径为5～16mm连续级配的瓜子片碎石，各项性能满足规范要求。
4.水：淮南市自来水。
5.橡胶：如图1选用1～3mm的橡胶颗粒，试验前橡胶颗粒处于密封、干燥的状态。
6.剑麻纤维：如图2选用广西剑麻公司生产的长度15mm的剑麻纤维。拉伸强度450～635MPa，吸水率65%，平均直径0.3mm。
（二）材料处理
出于对效果和成本的综合影响考虑，本试验对橡胶颗粒进行了清水处理，浸泡24小时后捞出清洗，此法清除了橡胶颗粒表面浮灰，在一定程度上增大了与水泥浆体的接触面积，清洗完毕后把橡胶颗粒阴干密封保存，等待试验时启用。剑麻纤维选择用5%的NaOH溶液浸泡30分钟后用大量清水冲洗至PH约为7。
（三）试验设计
试验采用10%的橡胶颗粒等体积取代细料，剑麻纤维设置6个掺量梯度，分别是0kg/m3、1kg/m3、2kg/m3、3kg/m3、4kg/m3、5kg/m3。混凝土配合比参照《普通混凝土配合比设计规程》，基准混凝土配合比设计强度为C35，其配合比的量为水泥：水：石子：砂=389：210：1170.65：630.4。配比为1：0.54：3.0：1.62，
（四）试验设计
文中混凝土抗压及劈裂试验试块尺寸均为100mmx100mmx100mm，为了保证剑麻纤维能在混凝土中均匀分散，投料时先将水泥、石子、砂、橡胶颗粒等放入搅拌机中充分搅拌两分钟，随后放入剑麻纤维继续搅拌两分钟，利用粗细骨料将纤维打散，使之能较为均匀的分散在混凝土中，最后再加入水搅拌一分钟，使所有的混合料搅拌均匀，将混合料都装入模具后放在振动台上振动密实，表面抹平后放入养护室24小时后脱模，在标准养护下养护3天、7天、28天。试块测试参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。
二 试验结果与分析
将剑麻纤维加入到橡胶混凝土后，混合物前期流动性较好，随着掺量的增多，混合物的塌落度逐渐降低，流动性逐渐变差，掺量达到4kg/m3以后混凝土混合物几乎不发生泌水现象。
图1，图2分别为剑麻纤维橡胶混凝土各龄期抗压及劈裂抗拉强度，从图1中可看出剑麻纤维对橡胶混凝土抗压强度影响幅度较小，掺入4kg/m3 剑麻纤维对橡胶混凝土3天、7天强度影响幅度较小，28天抗压强度影响最大，可以提升6.5%，随着剑麻纤维的增加，橡胶混凝土抗压强度呈现出先提升后下降的趋势，总体上仍然比橡胶混凝土抗压强度大这是因为剑麻纤维总体上是抑制裂缝的形成，减少混凝土表面的吸水量，纤维在混凝土中乱向分布，减少骨料的下沉也增强了水泥浆体对骨料的包裹[5]。当掺量大于4kg/m3时，剑麻纤维橡胶混凝土抗压强度有所降低，主要是因为剑麻纤维掺量的增大导致混凝土中含气量的增大[6]，
图2中可看出剑麻纤维掺量在3kg/m3 对橡胶混凝土劈裂抗拉强度影响较大，3天、7天、28天提升强度分别为11.5%、15.8%、20.3%，主要是因为剑麻纤维在混凝土劈裂张拉的断裂面相互搭接呈网状结构，提高了剑麻纤维对混凝土的粘结性能[7]，所以提高了劈裂抗拉强度;3kg/m3之后的纤维掺量会导致混凝土劈裂抗拉强度的降低原因是随着纤维掺量的增多混合物搅拌不均匀，纤维易结团以及混凝土中的含气量增大等都会影响混凝土的劈裂抗拉强度。
三 结论
1.剑麻纤维对28天橡胶混凝土抗压强度提升幅度为6.5%，劈裂抗拉强度最大提升20.3%。
2.剑麻纤维的阻裂作用可以应用到实际工程中，比如机场跑道、裂缝修复工程、建筑墙面等。
3.在橡胶混凝土中加入植物纤维既可以提升力学性能又可以节约资源、保护环境，是一种比较环保的选择。
参考文献
[1]胡艳丽，高培伟，李富荣，马爱群，余振鹏.不同取代率的橡胶混凝土力学性能试验研究[J].建筑材料学报，2020，23（01）：85-92.
[2]刘松岸，刘亚飞.改性处理对橡胶混凝土力学性能及耐久性影响研究[J].混凝土，2018（07）：34-36+45.
[3]庞建勇，张琴，姚韦靖，苏强.钢纤维橡胶混凝土力学性能试验[J].中国科技论文，2020，15（11）：1302-1307.
[4]谭曦，苏有文.稻草纤维混凝土物理力学性能试验研究[J].混凝土与水泥制品，2016（05）：86-90.
[5]黄琼念，覃峰，马福荣，李芒原.剑麻纤维水泥混凝土复合材料性能试验的研究[J].广西大学学报（自然科学版），2008（01）：27-30.
[6]董健苗，王亚东，杜亚聪，聂浩，燕元晶.不同长度及直径的剑麻纤维对自密实轻骨料混凝土力学性能的影响[J].广西科技大学学报，2017，28（03）：26-30.
作者信息：陈彩芹，女，（1996-），安徽淮北人，硕士研究生，长期从事混凝土材料研究。