[科普中国]-胶质混凝土

概述

当今社会人们对汽车的大量需求，不但加速了汽车的更新换代，更造成了大量轮胎的废弃。废橡胶不易降解，填埋处理既占地又对土壤和地下水环境产生较大污染，焚烧虽可回收其中部分能源但会带来大气污染。因此，大量废橡胶的产生及其堆积已构成了严重的“黑色污染”。据中国轮胎翻修利用协会预计在2010年废轮胎产生量将达到2亿条以上，而目前我国废轮胎回收利用率不足30%。将废轮胎切碎、粉磨加入混凝土中制成橡胶混凝土正日益成为混凝土领域研究的热点。

自20世纪90年代初期，美国、英国等发达国家就开始了对橡胶混凝土的研究，国内对橡胶混凝土的研究起步较晚，到90年代后期才看到研究报道。1999年2月，亚利桑那州立大学在校内铺筑了橡胶微粒掺量为23.7kg/m³橡胶水泥混凝土人行道试验段，用于了解橡胶水泥混凝土的工作机理。2001年5月，亚利桑那州运输部在菲尼克斯市的一个停车场修建了橡胶水泥混凝土试验段，橡胶掺量为29.7kg/m³；2003年1月，美国菲尼克斯市修建了橡胶水泥混凝土网球场，橡胶掺量为29.7～178.5kg/m³；2003年6月，该州交通部在北部建造了世界上第一条橡胶水泥混凝土路面，使用性能良好。

弹性混凝土最新应用研究是西班牙马德里大学F．Herna’ndez—Olivares等人铺设一条刚性橡胶混凝土路面并研究其抗疲劳性能，试验利用不同掺量橡胶（0%，3.5%，5%）的橡胶混凝土铺筑一段刚性路面，在马德里自然条件下经过一段时间的使用。实验结果表明使用橡胶混凝土比普通混凝土耐久性提高大约5%。1

工作性能橡胶的表面情况，尺寸大小，掺量等因素都会影响新拌橡胶混凝土的工作性能。

RaghvanD和HuynhH等人研究认为含有橡胶粉的水泥砂浆流动度与普通砂浆基本相当或略好。Zaher K Khatib研究发现，随着胶粉掺量增加，混凝土的坍落度降低，当胶粉掺量比例达到集料40%时，混凝土的坍落度几乎为0，细橡胶颗粒对混凝土坍落度降低的影响要大于粗橡胶颗粒。C．Albano等人研究发现，当橡胶掺量增加而橡胶粒径减小时，新拌橡胶混凝土塌落度、密度减小，同时抗拉、抗压强度在硬化后也减小，用NaOH或硅烷进行预处理对抗拉、抗压强度没有很大影响，通过超声波检测可知随着橡胶掺量增加，影响将会变的显著。

李红燕试验发现，掺加不同种类和不同掺量橡胶粉颗粒后，混凝土的坍落度均变小，用10目橡胶粉等量取代水泥时，坍落度值减小最多，100目橡胶粉等量取代砂次之，3～4mm橡胶颗粒等量取代砂时，坍落度值减小最少。郭灿贤将胶粉以不同的水平的重量比代替砂子掺入混凝土中，橡胶粉、砂子和水泥先混合均匀后，再与碎石一起干拌，最后加入水湿搅拌，随着胶粉掺量的增加，维勃稠度值从65增大到145，而且增大的速率越来越大，混凝土和易性越来越差。刘爱军针对橡胶集料混凝土的可泵性进行了试验研究，通过压力泌水、坍落细度以及倒坍落筒相结合的试验方法第1次探讨了不同量的橡胶微粒掺入对混凝土可泵性指标压力泌水、屈服剪应力、塑性粘度的影响。结果显示，橡胶微粒掺量小于100kg·m适宜泵送，同时还可改善混凝土的压力泌水性能。他还对橡胶集料混凝土粘附系数进行研究，实验表明，随着橡胶微粒掺量的增加，粘附系数曲线存在一个最小值。随着水灰比、砂率、粉煤灰掺量、减水剂掺量的变化，粘附系数曲线均存在一个最小值，此值为相应的最佳值。1

技术性能（1）施工后24～30h可走动，28天后抗压强度达19.8MPa，抗折强度不小于7.4MPa；

（2）与钢板粘接力1.25MPa；

（3）隔热保温性能好，在800℃下高温加热不燃不爆，随基体变形而形，导热系数与配方不同在0.01～0.58w/（m·K）；

（4）吸水率低，抗渗性能好；

（5）耐稀的非氧化性酸和碱的腐蚀；

（6）具有弹性、行走有舒适感，施工方便成本低，无毒。

应用前景随着我国经济的不断发展以及我国西部大开发战略的逐渐展开，我国正在或需要在恶劣环境条件下兴建大量的大型基础工程，如跨海大桥、海洋设施、地下空间结构、西部大开发过程的配套基础没施，这些工程举足轻重；同时，为了适应我国经济发展的要求，现有大量的基础设施需要进行改造。因此，迫切需要进一步改善传统混凝土材料延性差、易于开裂以及抵抗环境介质侵蚀能力较差的性能特点。利用废旧橡胶组分的优点，对传统水泥混凝土进行改性是非常有效的技术途径。在优化橡胶颗粒粒径和掺量等技术参数的基础上，按混凝土结构性能要求合理设计其配制技术，那么废旧橡胶水泥混凝土的应用领域会进一步扩展；同时，也有可能从简单的利废发展到对现有水泥混凝土改性的高附加值应用。废旧橡胶水泥混凝土除在土木工程中的传统领域应用外，在以下两方面的推广应用将更显优势：

高速公路路面新材料采用废旧橡胶改性的水泥混凝土，具有良好的弹塑性、能吸收噪声、耐重压、不易磨损、抗冲击性好、耐久性好等优异的性能。因而，橡胶改性混凝土应用于道路路面建设中，既具有沥青路面的优点，又具有比沥青路面高得多的耐久性，因此具有明显的优越性。国外亦正在进行工程实践。

新型铁道工程建设制品韩国发明了将废轮胎胶粉、砂石、水泥混合，用模具压制成铁路枕木，这种材料制作的铁路枕木具有重量轻、抗冲击和耐腐蚀等优点，还能减少火车行驶中的噪声和振动。此项技术已在美国获得了专利。这种技术已在美国等国家的铁路平交道口中大量应用，实践证明采用这种技术生产平交道口新型铺面板，能够提高道口铺面寿命，减少维修，增加道口安全性，极大地降低了重载车辆对线路的冲击作用，并能减振降噪，是良好的地面绝缘性材料。我国将建成十多万公里的铁路线，平交道口多如繁星，若用橡胶改性混凝土铺面板代替传统的水泥混凝土预应力轨枕、平交道口铺面板和桥面板等，将产生显著的技术、经济效益。