第１６卷第５期建筑材料学报
Ｖ０１．１６，Ｎｏ．５
２０１３年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＢＵＩＬＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳＯｃｔ．，２０１３
文章编号：１００７—９６２９（２０１３）０５—０８５８—０５：日皿度对橡胶混凝土外观及抗压强度的影响
张海波，管学茂，勾密峰，刘小星（河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作４５４１００）
摘要：研究了橡胶混凝土经不同温度作用后外观及抗压强度的变化规律．结果表明：橡胶混凝土经２５０℃真空温度作用后，可大幅度提高其抗压强度，其外观无明显变化；１４９肚ｍ（１００目）橡胶混凝土抗压强度提高率大于４０００肛ｍ（５目）橡胶混凝土；橡胶混凝土在空气中分别经２５０，５００，８００℃温度作用后，其表面留下了橡胶降解产物残留痕迹，抗压强度均有所降低，且１４９ｕｍ橡胶混凝土抗压强度降低率大于４０００ｆｆｍ橡胶混凝土，但两者抗压强度降低率均小于混凝土对比样．
关键词：废旧橡胶；温度；混凝土；抗压强度中图分类号：ＴＵ５２８．０１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—９６２９．２０１３．０５．０２１
ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＣｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅＳｔｒｅｎｇｔｈ
ｏｆＲｕｂｂｅｒｉｚｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ
ＺＨＡＮＧＨａｉ—ｂｏ，ＧＵＡＮＸｕｅ—ｍａｏ，ＧＯＵＭｉ—ｆｅｎｇ，ＬＪＵＸｉａｏ—ｘｉｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔＯｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｕｂｂｅｒ—ｉｚｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ．ＴｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｖａｃｕｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｆｔｅｒｅｘｐｏｓｕｒｅｔＯ２５０℃ｔｈｅｍｏｔ—ｐｈｏｌｏｇｙｏｆｒｕｂｂｅｒｉｚｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｄｏｅｓｎｏｔｃｈａｎｇｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ｗｈｉｌｅｉｔｓｓｔｒｅｎｇｔｈｒｉｓｅｓｒｅｍａｒｋｅｄｌｙａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｒａｔｅｏｆｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｆｏｒｔｈｅｒｕｂｂｅｒｉｚｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｕｓｉｎｇ１４９ｆｆｍ（１００ｍｅｓｈ）ｒｕｂｂｅｒｐｏｗｄｅｒｉｓｈｉｇｈｅｒ
ｔｈａｎｔｈａｔｆｏｒｕｓｉｎｇ４０００ｆｆｍ（５ｍｅｓｈ）ｒｕｂｂｅｒｐｏｗｄｅｒ．ＡｆｔｅｒｅｘｐｏｓｕｒｅｔＯ２５０，５００，８００℃ｉｎａｉｒ，ｔｈｅｃｏｍ—
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｃｒａｐｒｕｂｂｅｒ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ
将废旧橡胶颗粒作为骨料用于水泥混凝土中是一种资源节约、环境友好的废旧橡胶利用途径，不但能够大量利用废旧橡胶，而且为解决混凝土固有的脆性问题提供了新方法．国内外学者在这方面进行了大量研究，发现橡胶混凝土具有很多优点．当废旧轮胎颗粒取代混凝土骨料后，混凝土密度降低［１。２］，弹性模量降低Ｄ‘４］，韧性增强［５。６］，隔声隔热性能提高‘７｜，抗渗性改善吲，抗冻融性提高嘲，高温性能改善［１０１２］．关于橡胶混凝土的高温抗爆裂性研究主要集中在高强混凝土方面，而且试验温度都在５００℃以上．橡胶颗粒对普通混凝土的高温性能影响研究报道较少，而且关于橡胶混凝土在低于５００℃下的强度性能变化未见报道．本文对普通橡胶混凝土分别经２５０℃（Ｖ）（ｖａｃｕｕｍ），２５０℃，５００℃，８００℃作用后的外观及抗压强度（以下简称强度）变化进行了研究，发现经２５０℃（Ｖ）作用后，橡胶混凝土强度有明显增加，这为改善橡胶微粒与水泥基体界面结合提供了新途径．
收稿日期：２０１２—０５—１０；修订日期：２０１２－０８～１５基金资助：国家自然科学基金资助项目（Ｕ１２０４５１３）；河南省教育厅自然科学基金资助项目（２００８Ａ５６０００５）第一作者：张海波（１９７４一），男，河南焦作人，河南理工大学副教授，博士．Ｅｍａｉｌ：ｚｚｈｂ＠ｈｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
万方数据第５期张海波，等：温度对橡胶混凝土外观及抗压强度的影响８５９１试验１．１原材料水泥：焦作坚固水泥有限公司产Ｐ・Ｏ４２．５普通硅酸盐水泥；粗集料：粒径５～１９ｍｍ碎石；细集料：建筑用中砂，连续级配，细度模数２．７；橡胶微粒：北京泛洋华腾公司产４０００肚ｍ（５目）和１４９／ｚｍ
（１００目）橡胶微粒，
１．２试验设计混凝土配合比如表１所示．表１中ＲＣ为普通硅酸盐混凝土，ＲＣｍ一１０，ＲＣｍ一２０，ＲＣｍ一３０（ｍ表示橡胶微粒目数）为用上述２种橡胶微粒等体积取代混凝土中的细集料，取代量分别为１０％，２０％，３０％的橡胶混凝土．每一配合比都制备１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ立方体试样１５块，在标准条件下带模养护１ｄ后脱模，脱模后试样继续在标准条件下养护２８ｄ，取出所有试样，将３块存放于实验室自然条件下，作为对比试样，其余试样３块为１组分别进行４种温度作用过程．观察温度作用后试样表面变化，测试对比试样及温度作用后试样抗压强度．为方便起见，实验室自然条件称为室温作用，简称ＲＴ，４种温度作用过程分别简称为２５０℃（Ｖ），２５０℃，５００℃，８００℃，其详细作用方法如下所述．２５０℃（Ｖ）：在真空烘箱中进行，升温速率为５℃／ｒａｉｎ，当温度达到２５０℃后，保温３ｈ，停止加热，保持真空，试样随烘箱一起冷却到室温；２５０℃：在马弗炉中进行，空气气氛，升温速率为５℃／ｍｉｎ，当温度达到２５０℃后，保温３ｈ，停止加热，试样随烘箱一起冷却到室温；５００℃：在马弗炉中进行，空气气氛，升温速率５℃／ｒａｉｎ，加热到５００℃后保温１ｈ，停止加热，试样随炉冷却至室温；８００℃：在马弗炉中进行，空气气氛，升温速率５℃／ｍｉｎ，加热到８００℃后停止加热，试样随炉冷却至室温．表１混凝土配合比Ｔａｂｌｅ１Ｍｉｘｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｋｇ／ｍ３
试样ＲＣｌ００一ｌＯ分别经ＲＴ，２５０℃（Ｖ），２５０，５００℃作用后，取尺寸小于５ｍｍ的试样块，用Ａｕ—
ｔｏｐｏｒｅＩＶ全自动压汞仪测试孔结构．用ＪＳＭ一６３９０ＬＶ型电子扫描显微镜观察ＲＴ和２５０℃（Ｖ）作用后的试样ＲＣｌ００—１０中橡胶颗粒与水泥基体界面变化．２试验结果与讨论２．１温度作用前后混凝土试样外观变化在２５０℃（Ｖ）温度作用过程中，试样没有明显变化，试样表面颜色较温度作用前稍显发黄．在２５０℃温度作用过程中，２００℃左右开始有黑烟产生，一直到温度作用过程结束，橡胶颗粒含量越高，黑烟越浓，温度作用后试样表面发黄．在５００℃温度作用过程中，２００℃时有黑烟产生，橡胶颗粒含量越大，黑烟越浓，高于３００℃时，试样ＲＣ５—３０，ＲＣｌ００—３０炉内出现火焰，温度作用后试样表面孑Ｌ洞较作用前明显增多，试样表面颜色更加焦黄，有斑状烟熏色，且橡胶颗粒含量越多，黑斑越多．８００℃温度作用过程中发生了和５００℃温度作用过程中相同的现象，温度作用后试样表面出现粗大裂纹，试样表面烟熏斑颜色变浅．在各温度作用下，所有试样均未发生爆裂现象，这可能是由于普通混凝土具有较多孔隙，在高温下一般不会发生爆裂现象［１…，而橡胶微粒经高温燃烧后进一步为混凝土中水气逸出提供了通道，有利于改善混凝土的抗爆裂性．２．２温度作用前后混凝土抗压强度测试不同混凝土试样的强度，结果如表２所示．由表２可见，随橡胶颗粒取代量的增加，橡胶混凝土强度有所降低，１４９ｈｉｍ橡胶混凝土强度的降低速率大于４０００灶ｍ橡胶混凝土。但随作用温度的升高，强度降低速率逐渐减小，经８００℃温度作用后的４０００／ｚｍ橡胶混凝土强度已随橡胶颗粒取代量的增加而增加．经ＲＴ或２５０℃（Ｖ）作用后，１４９肚ｍ橡胶混凝土强度高于相同橡胶含量的４０００“ＩＴＩ橡胶混凝土，而在５００℃或８００℃作用条件下，结果正好相反．对于空白试样ＲＣ，经２５０℃（Ｖ）或２５０℃作用后其强度与室温下的强度相比几乎没有变化，而经５００℃或８００℃作用后，其强度分别下降３４．０％和６５．２％．对于橡胶混凝土，在相同橡胶取代量下，经２５０℃（Ｖ）作用后的强度均高于室温下的强度，试样ＲＣ５—１０，ＲＣ５—２０，ＲＣ５—３０，ＲＣｌ００—１０，ＲＣｌ００—２０，ＲＣｌ００—３０的强度分别提高１２．５％，３．７％，７．０％，１７．２％，２０．０％，２１．１％；经２５０℃作用后的强度与常温下的强度无显著区别；但经５００℃或８００℃作用后的强度又会低于常温试样强度，且１４９／Ｌｍ橡胶混凝土强度低于相同橡胶取代量下４０００／ｚｍ橡胶混凝土强度．
万方数据８６０建筑材料学报第１６卷
２．３微观分析试样ＲＣｌ００—１０分别经ＲＴ，２５０℃（Ｖ），２５０℃，５００℃作用后的孔隙率变化如图ｌ所示．由图１可见，经２５０℃（Ｖ）作用后试样孔隙率较室温下有明显降低，而经５００℃作用后试样孔隙率有显著提高．经２５０℃作用后试样孔隙率变化不明显．ＲＣｌ００一１０经不同温度作用后的孔径分布如罔２所示（图２中Ｄ表示孔直径，、，表示累积孑Ｌ体积）．由图２可见，ＲＴ试样孑Ｌ径在３０～１００ｎｍ分布较多，而经５００℃作用后。大孑Ｌ（１０００～１０００００ｎｍ）含量增加较多，
严重影响了试样强度．餮◆
ＲＴ２５０。Ｃ（Ｖ１２５０。Ｃ５０（）。ＣＰｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
图１不同温度作用后试样ＲＣｌ００一１０的孔隙率Ｆｉｇ．１ＰｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆＲＣｌ００—１０ａｆｔｅｒｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
Ｉｇ（Ｄ／ｎｍ）图２不同温度作用后试样ＲＣｌ００一１０的孔径分布Ｆｉｇ．２ＰｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＲＣｌ００—１０ａｆｔｅｒ
ｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
图３为试样ＲＣｌ００—１０经ＲＴ和２５０℃（Ｖ）作用后橡胶颗粒一水泥基体界面ＳＥＭ背散射电子图像．由图３可见，室温下橡胶颗粒与水泥基体界面结合薄弱，存在着较大的孔隙。而经２５０℃（Ｖ）作用后橡胶颗粒与水泥基体界面有了明显改善，界面孑Ｌ隙减小，黏接良好．２．４结果讨论陈磊等１１认为，在３００℃之前，水泥混凝土结构基本保持稳定．仅有部分水分挥发，强度不会发生明显变化；高于３００℃以后，混凝土本身会发生Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶脱水分解，Ｃａ（（）Ｈ）：和ＣａＣ｛）。分解，结构遭