橡胶颗粒混凝土抗压强度试验研究

　第6期总第256期

内蒙古科技与经济

InnerMongoliaScienceTechnology&EconomyMarch2012

No.6TotalNo.256

橡胶颗粒混凝土抗压强度试验研究

孙　杰1,魏树梅2

󰀁

(1.内蒙古建筑职业技术学院工程管理学院;2.内蒙古建筑职业技术学院建筑工程学院,内蒙古呼和浩特　010070)　　摘　要:将橡胶颗粒作为外加掺和料加入混凝土中,按照不同的橡胶颗粒粒径以及掺量制备橡胶颗粒混凝土,并进行相应的抗压强度试验,测试其强度变化,分析了变化原因,进而得出相应结论,为实际工程中大量使用橡胶颗粒混凝土提供理论依据。关键词:橡胶颗粒;混凝土;抗压强度;掺量;粒径　　中图分类号:TU528.041　　文献标识码:A　　文章编号:1007—6921(2012)06—0097—02　　混凝土材料是当今社会各种工程应用的基础,混凝土的性能指标有很多种,而衡量混凝土性能的最主要的指标是混凝土的强度,现代混凝土技术发展的核心仍是围绕着强度来进行的。橡胶颗粒混凝土是在普通混凝土的基础上掺入橡胶颗粒而制成的水泥基复合材料。笔者认为,能否将橡胶颗粒混凝土应用于工程中面临的首要问题是研究橡胶颗粒混凝土的强度变化规律。如果橡胶颗粒的掺入一方面能够改善混凝土的某些性能,另一方面却使混凝土的强度大大降低,将得不偿失。因此,只有充分研究了橡胶颗粒的粒径、掺量与橡胶颗粒混凝土强度三者的相互关系,才能为工程实际中大量使用橡胶颗粒这一资源打下基础。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,主要起到物理和力学作用。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压强度变化。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。橡胶颗粒混凝土的编号为XJm-n,其中m代表橡胶颗粒的目数,n代表橡胶颗粒的掺量。如X8-3表示该试验中8目的橡胶颗粒掺量为3%,基准混凝土编号为XJ0。外加剂选用RSD-8型高效减水剂。表1　橡胶颗粒混凝土配合中各种材料用量

水灰比

水泥用量m280Kg

3

试验机的底板上,调整试块的位置,使试件中心与压力试验机上下压板中心在一条直线上,并且使与上下压板接触的面为成型面,自由面不得与上下压板接触。开动试验机,开始进行橡胶颗粒混凝土抗压试验。󰀁实验加载速度应当连续均匀,加载速度保持在3kN/s～5kN/s,待试件破坏后,记录试件破坏时的荷载,并乘以0.95的折减系数。对实验结果的处理:每个龄期的试块取3个试块抗压强度的平均值作为该组试件的抗压强度值,并精确值0.1MPa;如发现3个数值中的最大值或最小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15%,则把最大及最小值一并舍除,取中间值作为该组试件的抗压强度值;如果最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%,则该组试件的试验结果无效,本次试验未出现试验结果无效的情况。2　抗压试验结果及结果分析2.1　抗压试验结果不同的橡胶颗粒粒径和掺量下,混凝土3d、28d龄期抗压强度试验数据见表2～表4。表2　8目橡胶颗粒混凝土抗压强度试验结果(MPa)

编号XJ0XJ8-3XJ8-6XJ8-9XJ8-12XJ8-15

7d25.023.224.321.518.218.0

28d40.836.634.532.328.828.2

砂子石子外加剂

不同粒径橡胶颗粒掺量(Kg)3%

6%16.8

9%25.2

12%33.6

15%42

表3　16目橡胶颗粒混凝土抗压强度试验结果(MPa)编号XJ16-3XJ16-6XJ16-9XJ16-12XJ16-15

7d17.916.614.313.111.2

28d32.823.620.126.323.6

0.5469212881.0%

8.4

　　实验用橡胶颗粒混凝土尺寸为100mm×l00mm×l00mm的立方体试块,按规定所测强度乘以0.95的折减系数。实验步骤如下:󰀁将养护至规定龄期的试块从标准养护箱中取出,并将试块表面以及压力机上下承压板面清除干净。󰀁将所测试件放在压力󰀁

收稿日期:2011-12-22

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　　表4　28目橡胶颗粒混凝土抗压强度试验结果(MPa)

编号XJ28-3XJ28-6XJ28-9XJ28-12XJ28-15

7d17.315.412.610.29.3

28d31.626.223.319.616.8

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33.367(R2=0.9487)7d　16目橡胶颗粒:y=24.994x-0.418(R2=0.9783)7d　28目橡胶颗粒:y=25.709x-0.5458(R2=0.9787)28d　8目橡胶颗粒:y=-2.5314x+42.393(R2=0.9708)28d　16目橡胶颗粒:y=-0.5312x4+7.1921x3-31.292x2+43.97x+21.383(R2=0.9947)28d　28目橡胶颗粒:y=-13.185Ln(x)+40.842(R2=0.998)3　结论混凝土的强度的大小主要取决于以下3个方面:󰀁水泥石的强度;󰀁水泥石与骨料的界面黏结强度;󰀁骨料的强度。虽然橡胶颗粒加入普通混凝土不会改变混凝土的性质,但由于橡胶颗粒的掺入,增加了混凝土内部薄弱点数量,削弱了混凝土内部各材料结合面的黏结强度,且内部受力不均衡性增大,最终导致其抗压强度降低。通过试验测试了不同橡胶颗粒粒径和掺量下橡胶颗粒混凝土7d、28d龄期抗压强度的变化规律,得出的结论如下:󰀁橡胶颗粒的掺入降低了橡胶颗粒混凝土抗压强度,且均低于基准试件相应的抗压强度,通过试验结果可以发现橡胶颗粒掺量变化对强度降低的影响程度大于橡胶颗粒粒径变化产生的影响;󰀁同一种粒径下,橡胶颗粒混凝土7d、28d龄期抗压强度随橡胶颗粒掺量的增加均表现出降低的趋势;󰀁在橡胶颗粒掺量相同的情况下,橡胶颗粒混凝土7d、28d龄期抗压强度均随橡胶颗粒粒径的减小而降低。2.2　抗压试验结果分析从表2～表4中可以看出,橡胶颗粒的掺入使混凝土7d、28d龄期的抗压强度均降低,且均低于基准混凝土的强度。究其原因主要有以下3方面:󰀁橡胶颗粒是一种有机弹性材料,它的抗压强度远远低于传统混凝土的强度,将橡胶颗粒加入到混凝土中,导致混凝土内部的薄弱结合点数量增多,混凝土承受荷载的能力减弱,实际受截面积减少,最终降低了橡胶颗粒混凝土的受力性能;󰀁在外力作用下,橡胶颗粒的变形与包裹在橡胶颗粒周围的水泥浆体的变形不同步,于是从橡胶颗粒的周围开始产生微小裂缝,并逐渐增大,最终导致了整个橡胶颗粒混凝土结构的破坏;󰀁橡胶颗粒是一种人工制的高分子弹性材料,不具有吸水性,填充到混凝土中后,导致橡胶颗粒与混凝土内部各材料的结合面变得很脆弱,当橡胶颗粒混凝土受外荷载作用时,橡胶颗粒混凝土很容易沿着结合面破坏。通过Excel进行回归分析,拟合不同橡胶颗粒粒径下橡胶颗粒混凝土抗压强度y掺量x的数学关系为:7d　8目橡胶颗粒:y=0.1542x4-1.9991x3+8.5486x2-15.17x+・98・