橡胶粉对橡胶陶粒混凝土的影响

摘要：本文主要讲述一种隧道路面材料橡胶陶粒混凝土（以下简称RCC）中橡胶粉对RCC的影响，以抗压强度与弹性模量为两指标，以橡胶粉单独因素进行分析。

关键词 橡胶陶粒混凝土；橡胶粉；抗压强度；弹性模量

中图分类号：TU37 文献标识码：A

1引言

我国公路交通事业现在发展迅速，目前，使用最广泛的路面材料为水泥混凝土和沥青混凝土两种材料，分别形成了刚性路面与柔性路面。两种材料具有各自的优缺点：沥青混凝土弹性模量低，具有很好的减震效果，平整度好，与水泥混凝土相比不容易产生裂缝，所以行车舒适性较好。抗滑性能和吸音性能比较优良。但其在施工过程中产生大量有害气体，在隧道相对封闭的特殊环境中，气体不容易扩散，在隧道内的施工人员不利[1]。沥青混凝土路面水稳性和热稳性差，容易发生路面水害，受温度影响较大。色泽较暗，隧道内光线本就不足，给行车带来安全隐患。加上日常维护量大，现使用沥青基本为进口沥青造价较高，考虑防水、防火、施工及安全等因素，沥青混凝土不适合于隧道路面[2]；水泥混凝土路面与沥青混凝土路面相比，施工简单，水稳性和热稳性相对较好，水泥混凝土路面不存在“老化”现象，强度能随时间的延长而提高，日常养护工作量小，水泥混凝土路面能见度好，有利于隧道内行车，荷载扩散能力强，具有较高的抗弯拉强度和很高的抗压强度，无车辙现象，使用寿命较长。但水泥混凝土路面弹性模量较大，收缩严重[3]，导致水泥混凝土路面极易开裂，使路面平整度下降，造成行车时震动较大，行车舒适性不好。其次由于行车震动产生的噪音在隧道内难以扩散，而且水泥混凝土路面吸声降噪性能差，使汽车在隧道内高速行驶时产生烦杂的噪音。所以，普通的水泥混凝土路面和沥青混凝土路面都难以满足特殊使用环境的隧道路面建设发展的要求。现提出一种新材料即橡胶陶粒混凝土路面材料（RCC），介于沥青混凝土与普通混凝土之间的一种路面材料，主要通过橡胶粉对普通混凝土进行改性。

2RCC组成

橡胶粉来源于废旧轮胎，合理利用可有效的保护环境。橡胶粉质量轻、韧性高等特点，掺加到混凝土中可制作低弹模、高韧性的柔性混凝土。橡胶粉在RCC中作为细集料同体积置换砂子，由于自身弹性模量优势，可降低混凝土弹性模量，改变混凝土的塑性变形能力，改善韧性。在制备高韧性、低弹模RCC中起到重要作用。

橡胶陶粒混凝土配合比见表1所示：

表1RCC配合比

其中：1) 水：本试验中用水为生活用水。

2) 水泥：太行山P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

3) 陶粒： 900级碎石型页岩陶粒。

4) 砂子：普通中砂，细度模数为2.8，堆积密度为1338.6 kg/m3。

5) 橡胶粉：采用堆积密度为360 kg/m3的橡胶粉。

6) 聚合物：羧基丁苯胶乳，有效成分64%，美德维实伟克公司生产。

7) 外加剂：高效减水剂，减水率在15%~25%。

8) 粉煤灰：细度17.5%，烧失量6.8%，含水量0.5%，三氧化硫1.5%。

3橡胶粉对RCC的影响

3.1 橡胶粉对RCC抗压强度的影响

橡胶粉掺量与抗压强度对照见表2：

表2橡胶粉掺量—强度对照表

从表2可以看出，橡胶粉的加入对RCC的抗压强度影响很大，橡胶粉掺量在0到将近60 kg/m3的抗压强度下降较快，掺量在60 kg/m3附近的抗压强度变化较为缓慢，继续加大掺量时，强度继续下降到12.7MPa，相当于最初不掺加胶粉强度的36%。

出现掺量在60 kg/m3附近强度变化相对平缓是因为RCC由多种材料组成，粒径大小不一，橡胶粉的加入填充了一定的孔隙，使密实度变大。在掺量小于60 kg/m3时，RCC中的孔隙没有填满，由于橡胶粉的强度低，引起RCC强度下降，掺量在60 kg/m3左右时，RCC中的孔隙刚好被填满，密实度大大提高，此时的RCC强度损失变小，掺量超过60 kg/m3时，由于橡胶粉的强度低发挥的有害作用变大，导致强度继续下降，结合试验初步确定60 kg/m3是RCC橡胶粉的最佳掺量。

3.2 橡胶粉对RCC弹性模量的影响

橡胶粉掺量与弹性模量模量对照见表3：

表3橡胶粉掺量—弹性模量对照表

从表3可以看出弹性模量随着橡胶粉的增加而减小，从最初的25.7GPa下降到11.8GPa，减小了54%，可见橡胶粉自身的低弹模对RCC的降低弹性模量起到很大作用，并且在压试件过程中发现试件达到极限抗压强度时，表面基本没有裂缝，很好的改善了普通混凝土的脆性破坏，体现出很好的塑性特征。

虽然随着橡胶粉掺量的增加RCC的弹性模量降低很多，但同时也引起抗压强度的降低，通过试验，我们综合考虑抗压强度与弹性模量，采用两指标都较合理的掺量60 kg/m3。

4RCC应用

从橡胶粉的影响可以看出，橡胶粉在降低RCC弹性模量的同时，抗压强度也发生改变，但已有学者研究表明在隧道路面产生的车载压应力十分有限，使路面破坏的真正危害来自路面结构下层的弯拉应力。所以，RCC材料可以作为路面的功能层材料应用，结构层仍用普通混凝土，即用复合路面结构，根据试验对其他性能的研究建议RCC上面层厚度为10cm左右较合适，下面层厚度根据公路需要确定。

5结论

从以上可以看出橡胶粉掺量增大时，压弹模量降低幅度很大，对我们的低弹模指标有利，但同时强度也随着弹模的降低大幅度下降，综合考虑强度与弹性模量，运用以上配比时采用两指标都较合理的掺量60 kg/m3为佳。应用于工程中作为路面结构中的上面层功能层，厚度建议10cm左右。

参考文献

[1]李怀海. 高速公路隧道阻燃沥青路面结构应用研究. [D]. 重庆: 重庆交通大学,2012.

[2]钟兴文, 庄韦戎. 浅谈公路隧道火灾隐患及扑救对策. [J]. 中华民居, 2013, 6(9): 370-371

[3]孙永峰. 浅谈补偿混凝土技术的应用. [J]. 民营科技, 2012, 28 (11): 7