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高温中纤维纳米改性橡胶混凝土力学性能
纤维纳米改性橡胶混凝土(Steel Fibers and Nano-Silica modified Crumb Rubber Concrete,SFNS-CRC)是一种新型环保高性能混凝土。
钢纤维和纳米二氧化硅能使橡胶混凝土的强度提高,弥补橡胶混凝土强度低的缺陷,扩展橡胶混凝
土工程应用范围。
本文通过试验,重点研究钢纤维体积率、纳米二氧化硅掺量、温度、橡胶体积掺量对橡胶混凝土强度的影响,分析高温中试块破坏形态、质量损失、抗压和劈裂抗拉强度,基于微观分析研究失效机理。
主要内容如下:(1)通过工作性能试验,确定纤维纳米改性橡胶混凝土的最优配合比;通过抗压试验和劈裂抗拉试验
研究钢纤维体积率和纳米二氧化硅掺量对橡胶混凝土抗压和劈裂抗拉破坏形态、抗压和劈裂抗拉强度的影响。
(2)与常温中的力学性能对比,研究温度、钢纤维体积率和纳米二氧化硅掺量对橡胶混凝土高温中质量损失、破坏形态、抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。
(3)分析钢纤维体积率、纳米二氧化硅掺量和温度与纤维纳米改性橡胶混凝土强度的关系,建立高温中纤维纳米改性橡胶混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度计算方法。
(4)采用SEM扫描电镜和XRD物相分析,研究温度和纳米材料对纤维纳米改性橡胶混凝土微观形貌和物相变化的影响,探讨纤维纳米改性橡胶混凝土失效机制。
混凝土结构中橡胶材料应用研究一、引言混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑领域中应用广泛。
但是，由于其本身存在的缺陷，如脆性、强度不足等问题，使得混凝土在使用过程中容易出现裂缝、变形等问题，从而影响建筑的耐久性和安全性。
为此，近年来，一些新型材料的应用被提出，以提高混凝土的力学性能和耐久性。
其中，橡胶材料的应用逐渐受到了关注。
本文将对混凝土结构中橡胶材料的应用进行研究。
二、橡胶材料在混凝土结构中的应用1.橡胶混凝土的应用橡胶混凝土是一种由橡胶颗粒和水泥混合而成的新型材料。
橡胶颗粒可以是废旧轮胎等废弃物的再利用，也可以是新的橡胶颗粒。
橡胶混凝土具有很好的弹性和吸能性能，能够抵抗震动、冲击和振动等动荷载。
同时，橡胶混凝土的应用还可以减轻混凝土结构的重量，降低结构的自重，从而减小结构的荷载和支撑系统的成本。
2.橡胶改性混凝土的应用橡胶改性混凝土是通过将橡胶颗粒掺入混凝土中，从而改善混凝土的性能。
橡胶颗粒的加入可以提高混凝土的韧性、抗裂性和抗冲击性能。
同时，橡胶颗粒的弹性还可以缓冲混凝土中的应力集中，减少混凝土结构的开裂和断裂。
三、橡胶材料对混凝土结构性能的影响1.强度性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的强度，特别是抗拉强度。
橡胶颗粒的加入可以改善混凝土的韧性和延展性，从而提高其抗拉强度。
同时，橡胶颗粒的弹性也可以缓冲混凝土中的应力集中，减少混凝土结构的开裂和断裂。
2.耐久性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的耐久性，特别是抗冻性和抗碳化性。
橡胶颗粒的加入可以缩小混凝土内部的孔隙和微裂缝，减少冻融循环和碳化的影响，从而提高混凝土的耐久性。
3.变形性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的变形性能。
橡胶颗粒的弹性可以缓冲混凝土中的应力集中，减少混凝土结构的变形和开裂。
4.吸能性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的吸能性能，从而提高混凝土结构的抗震性能。
橡胶颗粒的弹性可以缓冲混凝土中的应力集中，吸收冲击和振动等动荷载，从而提高混凝土结构的抗震能力。
橡胶改性混凝土强度试验研究发表时间：2017-03-28T09:28:58.427Z 来源：《北方建筑》2016年12月第35期作者：张晓帆[导读] 本试验共设计两组混凝土配比，A组为同水灰比不同橡胶掺量的橡胶集料混凝土。
山东商务职业学院摘要：废旧轮胎被称为“黑色污染”，其回收利用和处理技术一直是世界性难题，也是环境保护的难题。
若将废旧橡胶颗粒掺入混凝土中可制成橡胶集料混凝土，它集合了橡胶和普通混凝土的优点，具有抗裂性能好、能量吸收多、韧性高、其变形能力大大高于普通混凝土，质量轻、干收缩性小、热膨胀系数低等优点，还具有良好的隔热、隔音和减震性能。
强度是混凝土硬化最重要的技术性质，它与混凝土的其他性能关系密切，也是工程施工中控制和评定混凝土质量的主要指标。
本试验分析橡胶集料的加入对混凝土强度的影响。
关键词：橡胶混凝土；绿色；强度1.试验材料及试验方案设计1.1试验原材料水泥：东蒙水泥厂生产的东蒙牌 42.5强度等级的普通硅酸盐水泥粉煤灰：鑫源粉煤灰建材公司生产的 F 类Ⅰ级灰，表观密度为2221.5kg/m3磨细矿渣：朝阳义和矿粉厂生产的 S95 级磨细矿渣，表观密度为 2890.5 kg/m3橡胶集料：沈阳沈禹胶粉厂生产的橡胶粉，表观密度为 1115.7 kg/m3砂子：招束沟河砂，细度模数 2.7，级配Ⅱ区，表观密度为 2650kg/m3石子：青龙山石灰石质 5～20mm 碎石，表观密度为 2750 kg/m31.2试验方案设计本试验共设计两组混凝土配比，A组为同水灰比不同橡胶掺量的橡胶集料混凝土。
B组为在基准混凝土C60基础上，掺入不同粒径与掺量的橡胶集料混凝土，具体配合比见表1、表2，单位kg图1 A组橡胶混凝土7d、28d劈拉强度及抗压强度示意图由图1可以看出，混凝土的强度随橡胶掺量的增加而降低。
A-2橡胶掺量为50kg/m3，相比基准组A-1劈拉强度下降16.8，抗压强度下降14.3%；A-3橡胶掺量为100kg/m3，相比基准组A-1劈拉强度下降44.8，抗压强度下降32.9%；A-4橡胶掺量为150kg/m3，相比基准组A-1劈拉强度下降46.6，抗压强度下降47.4%。
橡胶改性高强混凝土基本性能试验研究的开题报告
橡胶改性高强混凝土是一种将橡胶粉碎、筛选后与混凝土掺合而成
的复合材料，其具有较高的耐磨、耐腐蚀、抗冻、抗渗、自重轻、降噪
等优点，因此被广泛应用于桥梁、隧道、机场跑道、水利工程等工程建
设领域。
然而，目前对于橡胶改性高强混凝土的研究仍然比较有限，主要集
中在其力学性能的研究上，而在其其他性能方面的研究还较少。
因此，
本次研究旨在深入探究橡胶改性高强混凝土的基本性能，为其更广泛的
应用提供实验依据和参考。
具体研究内容和方法如下：
1. 基本性能测试：包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、冻融循环
试验、渗透性试验等基本性能指标测试，以了解橡胶改性高强混凝土的
力学性能、耐久性能和工作性能等。
2. 微观结构分析：采用显微镜、扫描电镜等技术对橡胶改性高强混
凝土的微观结构进行观察和分析，以了解混凝土内部结构和橡胶与混凝
土混合的作用机理。
3. 经济性能评价：分析橡胶改性高强混凝土的制备工艺和成本，探
讨其在工程实际应用中的经济性能和可行性。
研究方法主要包括实验室测试和文献研究，其中重点是实验室测试。
该研究旨在为橡胶改性高强混凝土的应用提供参考，具有实际应用价值。
改性橡胶混凝土力学性能试验研究
陈爱玖;韩小燕;汪志昊;李新华
【期刊名称】《混凝土》
【年(卷),期】2018(000)005
【摘要】试验对粒径为1~2、2~4 mm的两种橡胶颗粒进行不作处理、
5%NaOH溶液改性、10%NaOH溶液改性后进行等体积取代混凝土细集料,取代率分别为0、5%、10%、15%、20%,并对混凝土的力学性能进行试验研究.结果表明:橡胶掺量相同时,粒径为1~2 mm时,混凝土的力学性能指标均比2~4 mm的大;随着橡胶掺量的增大,混凝土的力学性能降低;两种浓度的改性溶液均可提高混凝土的力学性能,其中5%NaOH溶液的改性效果最好.
【总页数】4页(P91-93,97)
【作者】陈爱玖;韩小燕;汪志昊;李新华
【作者单位】华北水利水电大学, 河南郑州 450008;华北水利水电大学, 河南郑州450008;华北水利水电大学, 河南郑州 450008;华北水利水电大学, 河南郑州450008
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.01
【相关文献】
1.高温中纤维纳米改性橡胶混凝土力学性能试验研究 [J], 高丹盈;陈嘉伟;王一泓
2.纤维改性橡胶混凝土力学性能研究 [J], 陈一逸;郭鹏;张皓月
3.混杂纤维改性橡胶混凝土力学性能试验研究 [J], 梅冲
4.混杂纤维改性橡胶混凝土力学性能试验研究 [J], 梅冲
5.大流动性改性橡胶混凝土的力学性能 [J], 王海成;韩勇;王守强;冶小晨;马丽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
橡胶粉改性高强混凝土高温后性能研究的开题报告1. 研究背景及意义高强混凝土具有抗压强度高、耐久性好、抗渗性能强等优点，是国内外建筑工程中广泛应用的一种新型材料。
然而，在高温环境下，高强混凝土的性能可能会受到影响，甚至导致结构破坏。
因此，研究高温下高强混凝土的性能是非常有必要的。
橡胶粉是一种常见的改性材料，可以改善混凝土的性能，例如提高抗裂性、抗渗性和抗冻性等。
因此，使用橡胶粉改性高强混凝土，可以提高高强混凝土在高温环境下的性能和抗灼性能。
2. 研究内容和目标本研究的主要内容包括以下方面：（1）制备不同比例的橡胶粉改性高强混凝土试件；（2）使用恒温恒湿箱升温升湿，模拟高温环境下试件的实际使用情况，测试试件的抗压强度、抗裂性和变形等性能指标；（3）分析橡胶粉改性对高强混凝土的性能影响及其机理。
本研究的目标是：（1）探究橡胶粉改性对高强混凝土性能的影响规律；（2）分析高温环境对高强混凝土性能的影响机理；（3）为高强混凝土在高温环境下的应用提供参考依据和优化方案。
3. 研究方法和步骤本研究的方法和步骤如下：（1）材料准备：选取高强度水泥、粉煤灰、细砂、骨料和橡胶粉等材料，按一定比例混配制成高强混凝土试件。
（2）样品制备：根据标准规范，将混合物制成试块或试棒样品，经养护后进行试验。
（3）试验方法：使用恒温恒湿箱升温升湿至不同温度，测试试件的抗压强度、抗裂性、变形等性能指标，同时对对照组和实验组的试件进行对比分析。
（4）数据处理和分析：根据试验结果，分析橡胶粉改性和高温环境下试件的性能变化规律，探究橡胶粉改性机理和高温影响机理。
4. 预期成果本研究预期能够得出以下成果：（1）研究出不同比例的橡胶粉改性高强混凝土的力学性能、变形性能等指标；（2）分析橡胶粉改性对高强混凝土的影响机理；（3）确定高温环境对高强混凝土性能的影响规律和机理；（4）为高温环境下高强混凝土的应用提供优化建议和技术支持。
5. 参考文献1. 胡振阳, 李金燕, 张群. 橡胶粉和板油卵石在高强混凝土中的应用[J]. 混凝土,2009(9):86-88.2. 董颖.高强混凝土高温抗灼性的研究[D].河南科技大学,2008.3. 赵明健.高强混凝土在高温环境下的性能研究[D].煤炭工业科学研究院,2012.4. GB/T 50081-2002 混凝土力学性能试验方法标准.。
橡胶改性机理及对混凝土耐久性能研究概况作者：姜丽杨晓波来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第01期摘要：将废旧橡胶颗粒加入混凝土中，既能降低普通混凝土的脆性，同时废旧轮胎的回收利用问题又得到解决，对利废、环保、可持续发展均具有深远影响.首先从抗氯离子腐蚀、抗冻融、抗渗透、抗碳化等方面阐述了橡胶颗粒（未改性）对混凝土耐久性能的影响.考虑到橡胶颗粒与混凝土中水泥基体界面的差异，为了提高二者的粘結强度，当前主要通过对橡胶表面进行改性处理，以提高橡胶表面活性，达到二者界面相容的目的.因此，将橡胶改性处理后再加入混凝土中能进一步提高混凝土的耐久性.最后对该项研究提出一些建议，以期该研究能加快橡胶混凝土的应用和发展.关键词：改性剂;橡胶颗粒;混凝土;耐久性中图分类号：TU528; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）01-0096-04近年来，我国正处于基础设施和城市住宅建设的高峰期，资金庞大.但是，根据相关资料，这些项目也将在约30-50年后进入维护期.如果忽视耐久性，后续用于修补加固甚至重建的费用将更巨大.美国学者曾用“五倍定律”来解释耐久性的重要性，譬如到2020年我国用于轨道交通建设的投资额估计将达4万亿，依据“五倍定律”，若是耐久性不够，其维护成本将达到数万亿乃至几十万亿.因此，一定要高度关注混凝土耐久性的重要性，实现混凝土工程的高耐久和长寿命对节约资源、环境保护、实现建筑行业良性发展均有重要意义.橡胶混凝土利用橡胶粉高弹耐磨的特点将其应用于普通混凝土中，提高混凝土抗拉、抗弯强度的同时，又能弥补普通混凝土脆性强、干燥收缩大，易开裂等不足，同时解决了大量废橡胶的回收利用问题.自20世纪90年代以来，这项研究一直是世界各国科学研究的焦点.众多成果表明，橡胶混凝土具有密度低、延性好、抗冲击能力高、减震降噪以及隔热等优良性能.但由于橡胶颗粒与粗骨料和胶凝材料之间界面差别很大，橡胶混凝土和普通混凝土在工作性能、机械性能和耐久性等方面有很大差异.目前国内外对橡胶混凝土工作和力学性能研究较为成熟，而耐久性研究尚未形成统一体系.因此，文中对国内废旧橡胶颗粒在混凝土耐久性方面的研究近况，胶粉表面改性机理以及对混凝土性能影响进行了梳理总结，以期为下一步研究改性橡胶混凝土的耐久性提供理论依据，为进一步拓宽废橡胶综合利用提供参考.1 橡胶混凝土耐久性能研究概况1.1 抗氯离子腐蚀性能叶启军[1]等研究表明，随着应力增加，氯离子渗透系数增大，到达深度40mm后，氯离子不再扩散.随着时间延长，氯离子侵蚀深度增大，浓度减小.一般前30d侵蚀速度较大，后60d和90d的侵蚀深度和速度都减小，说明氯离子侵蚀到达一定时段后侵蚀保持稳定，由此推测橡胶混凝土在海洋环境中抗氯离子能力较强，其耐久性得到提高.尤伟[2]研究了海洋大气环境中（即氯离子腐蚀和碳化耦合作用下）不同细度与掺量下橡胶粉对混凝土抗腐蚀性能影响，结果表明在一定掺量范围内加入橡胶粉可有效降低腐蚀深度提高混凝土抗侵蚀性.1.2 抗碳化性能于群[3]等研究表明，胶粒的加入改善了混凝土内部孔结构，形成大量封闭孔，从而抑制了二氧化碳的侵入，改善了混凝土抗碳化性，且橡胶粒径越小效果越明显.袁群[4]等研究了碳化时间、橡胶颗粒尺寸和掺量对混凝土抗碳化性能影响.结果表明，橡胶混凝土早期抗碳化效果优于后期，1-3mm粒径效果最好，适宜掺量范围15%-20%，其次是3-6mm粒径最佳掺量0-5%，掺60目胶粉混凝土的抗碳化性能最差，掺量越多，性能越差.1.3 抗冻融性能周梅[5]等研究指出，胶粒的掺入使混凝土抗冻性得到提高得益于其具备引气和填充的双重功能.其中胶粒替代率对动弹模损失率的影响程度大于细度模数对其影响，相对动弹模损失随胶粒替代率的增加而递减.替代率相同情况下，胶粒越细混凝土的动弹模损失越小.替代率40%时，橡胶混凝土具有良好抗氯离子渗透、高抗盐冻性能.许金余[6]等研究指出，加入适量橡胶粉，可以显著提高混凝土的抗冻性，但当用量过大时，抗冻性会变差.40目橡胶粉，掺量低于100L/m3时，抗冻性较好.冻融循环次数相同时，粒径越小，抗冻性越好.1.4 抗冲磨性能谢李[7]等用水下钢球法进行橡胶混凝土抗冲磨实验，结果表明，影响抗冲磨性能的要素依次是胶粒掺量>水灰比>粒径大小.水灰比0.4、胶粒掺量15%、胶粒粒径在2.36～4.75mm时耐磨性能最佳.亢景付[8]等采用圆环法研究了不同体积分数橡胶粉对混凝土抗冲磨性能影响，发现加入橡胶粉后混凝土磨损量减少，且橡胶粉替代率越大，混凝土抗冲磨强度越高，当橡胶粉替代率为15%时，抗冲磨强度是素混凝土的2.16倍.1.5 抗渗透性能路沙沙[9]等研究表明，胶粒掺量相同时，粒径越大抗渗性越好;粒径相同时，掺量越大抗渗性越好.其主要原因是橡胶为疏水性材料，粗胶粉具有较强的引气能力，细孔被切断，渗透通道延长，毛细现象大大减弱，抗渗性增强.汪振双[10]等研究表明，再生混凝土的抗氯离子渗透和抗冻性能均随胶粒掺量增加和粒径减小而提高，60目粒径的最佳掺量为30kg/m3.许金余[11]等对不同配合比制备的橡胶混凝土进行抗渗试验，结果表明橡胶混凝土的抗渗性明显优于基准混凝土，当掺量相同时，橡胶粉粒径越小，混凝土密实度越高，抗渗性越好.胶粉用量尽可能低于100L/m3，掺量越多抗渗性越差.综上表明，橡胶颗粒加入混凝土中与普通混凝土相比耐久性有较大提高，但由于混凝土的亲水性与橡胶颗粒的疏水性使二者的粘结性能较弱，致使橡胶混凝土强度下降，制约了橡胶混凝土的应用范围.2 橡胶改性机理研究概况在橡胶混凝土研究过程中，通过对橡胶颗粒表面进行预处理，将橡胶表面的憎水基团通过化学改性转化为亲水性基团，从而增强橡胶颗粒与水泥混凝土界面的相互作用，提高橡胶颗粒与混凝土的粘结强度，最终达到提高橡胶混凝土强度的目的.因此制定经济有效的改性方法及技术成为该项研究的关键所在，常用的橡胶表面改性技术及作用机理如表1所示.通過表1可以看出，橡胶表面改性以后对橡胶混凝土的强度及耐久性能均有不同程度改善，而这种增强作用与橡胶表面改性效果是否有关？很多学者对橡胶混凝土的孔结构和界面结构进行分析以此验证与实验结果的一致性.朱晓斌等[12]从橡胶混凝土断面上观察未改性橡胶颗粒与水泥石之间的界面，发现过渡区的水化产物与砂浆和胶粒之间存在明显分界.于利刚[13]通过压汞实验对改性胶粒表面结构和亲水性变化进行分析，得出橡胶粉经改性后其憎水亲油性发生改变，孔表面粗糙程度得到改善，同等掺量下，改性胶粉的孔隙率和平均孔径均小于未改性胶粉.并通过粘结实验和改性胶粉与水泥浆体界面分析发现，胶粉表面覆盖部分水化产物，说明两者之间实现了化学键结合，因此提高了界面粘结力.刘日鑫[14]通过微观观察混凝土断裂面发现胶粒经改性后与混凝土基体的界面结合情况要优于未改性橡胶混凝土，并通过PTIR红外分析得出硅烷偶联剂中的氨基与胶粒中的酚羟基发生反应，偶联剂与胶粒实现成功“桥接”，使得橡胶混凝土的塑性和冲击韧性得到明显提高.3 改性橡胶混凝土耐久性研究展望综上表明，将橡胶表面改性以后再掺入混凝土中的耐久性研究理论可行.而适宜的改性试剂的选择和优化的配合比设计将会进一步提高橡胶混凝土的耐久性能，已有部分相关报道证实这一结论.刘娟红[15]等研究表明，经改性以后，橡胶混凝土弹性模量下降较小.掺10%、15%、20%改性橡胶混凝土的阻尼比与素混凝土相比分别提高了11%、34%、56%.卞立波[16]研究得出，胶粒表面改性后与混凝土的界面结合情况要好于未改性橡胶混凝土，经150次冻融循环后，掺量15%、20%表面改性的混凝土相对动弹性模量分别为65.1%、60.1%，而未改性混凝土则破坏.陈振伟[17]等研究显示，用NaOH溶液和CaCl2溶液处理后的橡胶混凝土抗疲劳性能最优，且在一定掺量范围内，随掺量增加，疲劳寿命增速明显.在2018第十届全球汽车产业峰会上国家信息中心副主任徐长明指出，预计2020年，中国汽车保有量将达到6.3亿辆.伴随其后的将是汽车报废量的大幅增长，根据既有的数据预测指出将在2018-2020年迎来汽车报废高峰.届时大量废旧汽车轮胎的回收利用与闲置堆弃带来的环境问题将成为社会难题.早在2010年国家工业和信息化部就出台了《废旧轮胎综合利用指导意见》，并把加大橡胶在建筑等领域的推广应用力度作为重点任务.十九大报告中“环境”一词更是出现了29次，“资源”出现了13次，说明绿色循环经济建设的好坏与否已是关乎民族未来的大事.因此，现阶段开展废旧轮胎橡胶颗粒对混凝土耐久性研究，不仅对建设资源节约型和环境友好型社会有益，而且对确保中国国民经济的可持续发展具有战略意义.4 结论当前，橡胶混凝土研究已取得阶段性的成果.橡胶的掺入不但能改善混凝土的韧性、耐久性等性能，并且能够大量消耗废橡胶，为废橡胶的资源化利用开拓新途径.对橡胶混凝土耐久性进行研究的终极目的是工程应用，为达到此目的，可在以下方面进一步开展研究：（1）当前对耐久性研究的深度还不够，尤其是改性剂的作用机理和界面微观研究亟待加强.（2）当前研究主要考虑了高温、低温、氯盐腐蚀、混凝土碳化等单因素对耐久性的影响，而多要素耦合作用下的相关研究还很奇缺，应努力创建内容完整的一套体系，最终实现结构安全耐久.（3）目前还没有能用于工程实际且价格低廉性能更优的改性试剂的报道，因此在改性试剂配制和混凝土配合比优化设计上应再深入研究，在符合经济效益满足强度要求的条件下将橡胶混凝土应用到要求更高的工程领域.参考文献：〔1〕叶启军，喻军，等.荷载作用下橡胶混凝土抗氯离子渗透规律研究[J].材料导报，2014（28）：327 -330.〔2〕尤伟.橡胶粉改性水泥混凝土路用性能的研究[D].广西：桂林理工大学，2009.〔3〕于群，王景，等.废旧橡胶混凝土抗碳化性能的试验研究[J].沈阳大学学报（自然科学版），2015， 27（1）：60-63.〔4〕袁群，冯凌云，等.橡胶混凝土的抗碳化性能研究[J].混凝土，2011（7）：91-93+96.〔5〕周梅，赵华民，等.橡胶细集料掺量及粗细程度对混凝土抗盐冻性能的影响[J].硅酸盐通报，2014，33（7）：1816-1822.〔6〕许金余，李赞成，等.橡胶混凝土抗冻性的对比研究[J].硅酸盐通报，2014，33（4）：800-805.〔7〕谢李，娄宗科.橡胶混凝土抗冲磨性能的研究[J].水资源与水工程学报，2014，25（2）：188-191.〔8〕亢景付，范昆.橡胶混凝土抗冲磨性能[J].天津大学学报，2011，44（8）：727-731.〔9〕路沙沙，麻凤海，等.橡胶颗粒掺量、粒径影响橡胶混凝土性能的试验分析[J].硅酸盐通报，2014， 33（10）：2477-2492.〔10〕汪振双，王宝民，等.橡胶颗粒对再生混凝土耐久性影响[J].哈尔滨工业大学学报，2015，47（6）：109-112.〔11〕许金余，李赞成，等.橡胶粉对混凝土抗渗性影响的试验研究[J].硅酸盐通报，2014，33（2）：388 -392.〔12〕朱晓斌，洪锦祥，刘加平，等.橡胶微粒混凝土抗介质渗透性能与微观结构[J].商品混凝土，2010（7）：45-47+60.〔13〕于利刚.废橡胶粉的杂化改性及其对水泥基材料结构与性能的影响[D].广州：华南理工大学，2010.〔14〕刘日鑫，侯文顺，徐永红，等.废橡胶颗粒对混凝土力学性能的影响[J].建筑材料学报，2009， 12（3）：341-344.〔15〕刘娟红，宋少民.表面处理的橡胶颗粒对混凝土阻尼性能的影响[J].北京工业大学学报，2009， 35（12）：1619-1623.〔16〕卞立波.橡胶颗粒混凝土性能与结构研究[D].北京：北京建筑工程学院，2008.〔17〕陈振伟，胡卫国.不同橡胶处理方式对改性水泥混凝土力学性能影响[J].中外公路，2016，36（5）：258-261.。
混凝土中掺加橡胶粉的效果分析一、背景介绍混凝土是建筑工程中常见的材料，具有高强度、耐久性好等优点。
然而，混凝土的强度和韧性受到许多因素的影响，如材料本身的质量、配合比、施工工艺等。
近年来，加入橡胶粉成为混凝土材料的一种新方式，它能够改善混凝土的力学性能，提高耐久性。
二、橡胶粉的特性1. 橡胶粉是一种由废旧轮胎制成的颗粒状物质，具有良好的弹性和耐久性，能够吸收和分散混凝土中的应力。
2. 橡胶粉的尺寸一般在0.1-2mm之间，可以根据实际需要进行调整。
3. 橡胶粉的质量取决于原料的质量和加工工艺，质量好的橡胶粉具有较高的弹性模量和拉伸强度。
三、添加橡胶粉的混凝土性能分析1. 抗压强度：添加橡胶粉可以提高混凝土的抗压强度，这是因为橡胶粉能够在混凝土中形成多个微观孔隙，增加混凝土的内部表面积，使得水泥石的充填度更高，从而提高混凝土的抗压强度。
2. 抗拉强度：混凝土的抗拉强度非常低，添加橡胶粉可以增加混凝土的抗拉强度，这是因为橡胶粉能够吸收混凝土中的应力，分散应力的集中，防止混凝土的开裂和断裂。
3. 抗冻性：在低温环境下，水泥石会因为水分的冻结而产生体积膨胀，导致混凝土的破坏。
添加橡胶粉能够吸收冰的体积膨胀，防止混凝土的破坏。
4. 耐久性：混凝土的耐久性是指其在长期使用和自然环境的作用下不断受到的力学和化学影响下所表现出的性能。
添加橡胶粉可以提高混凝土的耐久性，减少混凝土的龟裂、腐蚀和变形等问题。
四、橡胶粉的添加量1. 橡胶粉的添加量一般为混凝土总质量的5%-10%。
2. 添加量过多会降低混凝土的强度和稳定性，过少则无法发挥橡胶粉的作用，因此需要根据实际情况进行调整。
五、橡胶粉的加工方式1. 直接混合法：将橡胶粉直接加入混凝土中进行混合。
2. 预处理法：将橡胶粉进行预处理，如研磨、筛分等，再加入混凝土中进行混合。
3. 涂覆法：将橡胶粉涂覆在骨料表面，再加入混凝土中进行混合。
六、橡胶粉混凝土的应用1. 高速公路、桥梁等大型工程中的路面、墩台、桥面铺装等。
2012年12月内蒙古科技与经济December2012 第23期总第273期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.23T o tal N o.273橡胶颗粒混凝土抗冻性能试验研究孙 杰,魏树梅(内蒙古建筑职业技术学院工程管理学院,内蒙古呼和浩特 010070) 摘 要:从探索新型高性能混凝土的角度出发,将橡胶颗粒作为混凝土的外加掺合料加入混凝土中,按照不同的橡胶颗粒粒径及同粒径下不同掺量制备橡胶颗粒混凝土,进行相应的抗冻试验,测试其抗冻性能,进而得出相应结论,为实际工程中大量使用橡胶颗粒资源提供理论依据。
关键词:橡胶颗粒;混凝土;质量损失率;相对动弹性模量;抗冻性能 中图分类号:T U528.041 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)23—0078—02 混凝土抗冻性能的好坏是该材料是否可用于寒冷地区的重要前提,因此,混凝土材料的抗冻性能一直是备受混凝土界关注的研究方向之一,具有十分重要的现实意义。
混凝土抗冻性能的好坏反映了混凝土抵抗冻融循环的能力大小,是评价混凝土构件以及钢筋混凝土结构在严寒地区耐久性的重要指标之一。
橡胶作为一种有机高分子弹性材料,将橡胶制成的橡胶颗粒加入普通混凝土中不会与水泥、砂、石子等材料发生反应,不会改变原材料的性质,主要起到物理作用。
笔者主要论述在不同橡胶颗粒粒径和掺量下橡胶颗粒混凝土的抗冻性。
混凝土抗冻性能的好坏通过质量损失率和相对动弹性模量来反映: 表面剥落破坏。
主要通过质量损失率来反映,反映了混凝土试件经冻融循环后试件表面的变化情况; 内部开裂破坏。
主要通过相对动弹性模量变化来反映,体现了混凝土试件内部的损伤变化情况。
1 技术参数及试验方法本试验以C20普通混凝土配合比为基础,在保持配合比中各种材料用量不变的条件下,取粒径为8目、16目、28目的橡胶颗粒,以外掺法分别按3%、6%、9%、12%、15%的用量掺入混凝土中,试验共设计15组,配合比中各种材料用量见表1。
改性橡胶混凝土抗冻性能研究
发表时间：2017-12-29T14:04:42.207Z 来源：《防护工程》2017年第25期作者：靖金亮[导读] 国内关于橡胶混凝土的研究始于20世纪90年代末，起步相对较晚，但研究进展较快，取得了一定成果。
华北水利水电大学河南郑州 450000
摘要：橡胶混凝土是把橡胶颗粒掺加到普通混凝土中的一种新型建筑材料，研究表明，橡胶颗粒有引气作用，其功能相当于引气剂，因此橡胶颗粒可以改善混凝土的抗冻性能，但也会降低混凝土的强度。
抗冻性能提高的原因是，橡胶颗粒在混凝土中起到了“弹性体”的作用，能够吸收应变能，限制裂缝发生、发展。
关键词：改性橡胶混凝土；抗冻性能；研究
1橡胶混凝土性能研究现状
国内关于橡胶混凝土的研究始于20世纪90年代末，起步相对较晚，但研究进展较快，取得了一定成果。
杨林虎、朱涵、陈波、熊杰等人试验研究发现，掺入橡胶颗粒后，橡胶混凝土的抗压、抗折强度较普通混凝土均有所降低。
朱涵认为橡胶颗粒与水泥石接触界面大量微型气泡的存在最有可能导致了橡胶混凝土强度的降低，并在试验中将大量的超细橡胶粉掺入混凝土来填充气泡群，结果其强度有所提高，验证了推断的合理性。
陈波等将胶粉、胶粒以不同的比例代替水泥和细骨料制成C50橡胶混凝土，并研究了加压成型工艺对强度的影响，结果发现加压成型可以有效降低橡胶混凝土强度降低幅度，还发现橡胶掺量小于10%时可以改善抗冻、抗渗性能。
宋少民等人研究结果证实掺入橡胶粉的橡胶混凝土的抗冲击能力得到了明显增强，小掺量下抗压及抗折强度较普通混凝土变化不大。
赵志远将橡胶颗粒以25%的掺量等体积取代砂制备橡胶混凝土，研究其抗压和抗冲击性能，试验表明：橡胶混凝土的抗压强度较基准混凝土降低了34%，但抗冲击次数较基准混凝土提高了6.2倍；试验还对同时掺加橡胶颗粒和1kg/m3的高弹性模量PVA纤维的混凝土的抗冲击性能进行了测试，结果发现其抗冲击次数较基准混凝土提高8.3倍。
李悦用橡胶颗粒等体积代替砂制备的橡胶混凝土的试验研究表明，橡胶混凝土的抗压强度随着橡胶掺量的增加明显降低，降低水灰比可提高橡胶混凝土的抗压强度。
袁群等人研究了3种粒径（60目，1mm～3mm，3mm～6mm）分别以5种掺量（5%，10%，15%，20%，30%）等体积取代砂掺入混凝土中的力学性能，研究发现同等掺量时，橡胶粒径越小，强度下降越多。
同种粒径随着橡胶掺量的增加强度呈下降趋势。
2改性橡胶混凝土抗冻设计
2.1料
试验用水为城市自来水;水泥选用双龙牌复合硅酸盐水泥P?C42.5;砂选用普通河砂,细度模数为2.83,最大粒径为5mm,级配合格,表观密度为2500kg/m3;石子为石灰岩碎石,粒径为5~20mm,表观密度为2732kg/m3;橡胶为60目的橡胶粉?粒径1~3mm和3~6mm的橡胶颗粒,密度均为1119kg/m3,由武陟某橡胶厂生产;改性剂分别为浓度20%的NaOH溶液?质量分数1%的KH570溶液?浓度20%的NaOH溶液+质量分数1%的KH570溶液复合改性剂?
2.2 橡胶颗粒的改性方法
(1)NaOH溶液处理?配置浓度20%的NaOH溶液,充分浸泡橡胶颗粒并搅拌,静置24h后用清水清洗橡胶颗粒,直至橡胶颗粒溶液pH=7,晾干后备用?(2)KH570溶液处理?称取质量分数1%的KH570溶液,用适量乙醇溶液充分溶解稀释后倒入橡胶颗粒中,均匀搅拌至橡胶颗粒表面完全湿润,晾干后备用?(3)复合改性处理?先用NaOH溶液按照(1)处理,晾干之后再用KH570溶液按照(2)处理?
2.3试块制作
本文研究内容是水利部公益性科研专项“防裂抗渗高性能橡胶混凝土的配制及应用研究”的一部分,依据项目目标分析结果,选择10%掺量的60目橡胶粉?15%掺量的1~3mm橡胶颗粒和15%掺量的3~6mm橡胶颗粒等体积取代砂配制橡胶混凝土?基准橡胶混凝土为C20?C30普通混凝土,橡胶混凝土分基准橡胶混凝土(未改性)和改性橡胶混凝土两种,混凝土配合比见表1?
表１基准混凝土与橡胶混凝土配合比
先将橡胶颗粒与水泥进行均匀混合,然后按照石子?砂?水泥橡胶颗粒混合物和水的投料顺序依次放入搅拌机进行拌和?基准混凝土?基准橡胶混凝土和改性橡胶混凝土试块分别浇筑26组,每组试块3个,共计78个试块?抗压试验试块尺寸为150mm×150mm×150mm,抗冻试验试块尺寸为100mm×100mm×400mm?抗压试验及抗冻试验参照《水工混凝土试验规程》(DL/T5150—2001)进行?
3试验结果及分析
3.1抗压强度
C20基准混凝土的抗压强度为26.2MPa(见图1),掺加3~6?1~3mm橡胶颗粒和60目橡胶粉的橡胶混凝土的抗压强度较基准混凝土的分别下降了5.3%?11.5%?20.2%;C30基准混凝土的抗压强度为38.0MPa(见图2),掺加3~6?1~3mm橡胶颗粒和60目橡胶粉的橡胶混凝土的抗压强度较基准混凝土的分别下降了13.9%?18.7%?25.3%?改性橡胶混凝土相对未改性橡胶混凝土抗压强度降低了,在强度方面改性效果较差?图1?图2中D代表3~6mm橡胶颗粒,Z代表3~6mm橡胶颗粒,X代表60目橡胶粉?
图2C30混凝土?改性橡胶混凝土抗压强度
3.2 抗冻性能
试验发现,经历相同的冻融循环次数时,C20?C30基准混凝土表面水泥浆剥落状况均较相应的橡胶混凝土严重;橡胶混凝土冻融破坏时完整性仍较好,没有出现酥松破碎的状况,橡胶粒径越小,橡胶混凝土表面剥落情况越轻微;改性橡胶混凝土冻融过程中表面剥蚀状况与橡胶混凝土相似?试验结果显示:相同的冻融循环次数时,橡胶混凝土的相对动弹性模量高于基准混凝土的,说明掺加橡胶颗粒后混凝土的抗冻性能有所改善;冻融循环次数相同时,改性橡胶混凝土的抗冻性能整体上比橡胶混凝土的好,其中复合改性橡胶混凝土的效果最好? 4冻融破坏机制分析
4.1 橡胶混凝土冻融破坏机制
将橡胶颗粒掺入到混凝土时,改变了混凝土的微观结构和性能:①橡胶颗粒为有机物,其与无机物水泥石之间的黏结作用力薄弱,在冻融循环作用下,易在黏结界面开裂,产生裂缝,导致橡胶混凝土抗冻性能下降;②橡胶颗粒作为一种弹性填料分布在水泥石中,具有较强的拉伸?压缩变形能力,为冰胀压力提供了缓冲?泄压空间,可减轻冻融裂缝的发展,提高橡胶混凝土的抗冻性能;③橡胶颗粒表面粗糙,易携带空气,具有引气作用,当掺入同等质量?粒径不同的橡胶颗粒时,粒径越小,比表面积越大,引气作用越强,越有利于橡胶混凝土抗冻性能的提高?试验结果显示,橡胶混凝土的抗冻性能好于基准混凝土的,细颗粒橡胶混凝土的抗冻性能整体上好于粗颗粒橡胶混凝土的,这表明上述3方面对橡胶混凝土抗冻性能的影响作用中,后两方面的作用起主导地位?
4.2改性橡胶混凝土的冻融破坏机制
NaOH改性橡胶混凝土的冻融破坏机制?橡胶颗粒主要由废旧橡胶轮胎制成,因此它的物质成分与橡胶轮胎的相同?橡胶轮胎是用天然橡胶?丁苯橡胶?顺丁橡胶及丁基橡胶等,根据轮胎的使用要求选择两种或两种以上一起使用,并掺入碳黑?硫磺等,经过开炼机?密炼机的均匀混合,硫化成型得到?为了使橡胶满足轮胎的耐用性?抓地性?耐穿刺性等要求,在制造轮胎时必然要掺入不同剂量的添加剂来改善其性能,其中硬脂酸锌作为润滑剂?防黏剂和活化剂就是其中一种添加物质?已有研究表明,硬脂酸锌与水泥石的黏结性能较差,因此改性处理橡胶颗粒的一种主要方法就是去掉橡胶颗粒表面的硬脂酸锌?当采用NaOH溶液作为改性剂处理橡胶颗粒时,NaOH和硬脂酸锌发生反应，生成的Na(C17H35COO)和Na2(Zn(OH)4)均易溶于水,可以在冲洗的过程中洗掉,此时橡胶颗粒表面会形成更多的孔隙,这些孔隙能够将更多的空气引入混凝土拌和物,另外从电镜图片中可以看到,改性橡胶颗粒的比表面积增大,这同样会增强橡胶颗粒的引气作用? 结束语
掺加橡胶颗粒后，橡胶混凝土的抗压强度较基准混凝土的抗压强度下降，且橡胶颗粒的粒径越小，下降幅度越大；掺加橡胶颗粒可以改善混凝土的抗冻性能，３～６、１～３ｍｍ橡胶颗粒和６０目橡胶粉的橡胶混凝土中，整体上６０目橡胶粉对混凝土抗冻性能的改善效果最好；整体上改性橡胶混凝土的抗冻性能较橡胶混凝土的抗冻性能提高，３种改性剂中，ＮａＯＨ＋ＫＨ５７０复合改性剂对橡胶混凝土抗冻性能的提高效果最好。
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