QL要］用于制备混凝土是废旧胶l合利用的重要途径之一Q橡胶凝土h较好的抗弯性能?qing)抗冲击性能、耐磨蚀性能以及(qing)降噪性能Q但也表现出较差的工作性能、力学性能、抗氯离子渗透性能和干~性能Q这也限制了(jin)胶混凝土的推广。本文探讨了(jin)胶混凝土的主要特点和缺点，q在分析对应成因的基上，探讨?jin)改善橡胶凝土性能的主要措施，包括l化胶颗粒Q外掺矿物掺合料以及(qing)胶表面Ҏ(gu)（NaOH 处理、氧化和化、UV 老化处理、预包覆、硅烷偶联剂Q等?
引言
每年世界各地产生大量的废旧轮胎，其中l大部分填埋处理或者直接露天堆放，对环境造成?jin)较大的负荷Q如何处|废旧轮胎已成ؓ(f)国内外研I的热点[1-3]。采用废旧轮胎制备橡胉_和胶_，q分别取代集料和胶凝材料用于制备胶混凝土，是国内外研究废旧轮胎处置的主要方向之一[4,5]。橡胶凝土h一pd优良的性能Q包括密度低、g展性较好、抗冲击能力高、减震降噪以?qing)隔热性能好等[6]。但׃胶颗粒与天焉料以?qing)橡胶粉与胶凝材料之间的差异较大Q得橡胶凝土与普通凝土在工作性能、力学性能、耐久性能{方面具有较大差异。众多学者指出[7-9]Q橡胶凝土的性能其是力学性能通常要劣于普通凝土Q如何改善橡胶凝土的性能也是废旧轮胎胶l合利用的要炏V?
1 胶混凝土的主要特点
1.1 抗弯性能?qing)抗冲击性能
胶混凝土的抗弯、抗冲击性能均优?sh)普通凝土Q主要是׃胶的弹性模量更[10]Q荷载作用下胶混凝土具有更好的变Ş能力。Al-Tayeb[11] 通过调整胶颗粒的掺量制备了(jin)Ҏ(gu)模量较普通凝土低约87% 的橡胶凝土QTuratsinze[7] 指出胶颗粒?x)减弯曲荷载下混凝土内部的裂纹扩展速率Q得橡胶凝土的变形能力更大；Miller[12] 指出大掺量橡胶凝土Q掺量＞60%Q具有较好的抗弯曲性能Q主要是胶增强?jin)凝土受弯时的应力吸收和释放能力，而这也赋予了(jin)胶混凝土更Ҏ(gu)的用途，如道路基垫层、公路\面施工、机道等QXue[13] 研究?jin)橡胉_取?%?0% 的粗集料后凝土的动态和?rn)态力学性能Qƈ指出胶颗粒能明昑֢加凝土的阻比Q增加约62%Q，且橡胶凝土的抗震能力要明显优(sh)对照l（提高U?7%Q；Gupta[14] 采用胶U维代替l集料制备的胶混凝土，光(rn)Ҏ(gu)模量和动态弹性模量较普通凝土均有较大的降低，说明胶混凝土有较高的弹性，其可作ؓ(f)建筑的抗扰动、冲ȝ成部分及(qing)防撞l构。此外，Liu[15] 指出胶颗粒取代l集料后混凝土的疲劳寿命很好的Weibull 分布Q在相同的应力水q下Q橡胶凝土的疲力_命和动态应变D高(sh)普通凝土?
1.2 耐磨蚀性能
胶混凝土的耐磨蚀性比普通凝土要好Q主要是׃蚀性能与凝土的抗拉强度以?qing)断裂韧性相养I而与抗压强度兌不大。KANG[16] 指出胶颗粒能提高凝土的耐磨性，q能协同灰{掺合料q一步改善凝土耐磨性；亢景付[17] 指出普通凝土表层体蚀后，裔R的骨料磨蚀力的扰动而生剥落，使得混凝土耐磨性较差；胶混凝土受蚀后裸露的胶可吸收磨蚀q程中的冲击能量Q故而表现出相对较高的耐磨蚀性；Thomas[2] 指出胶混凝土在蚀q程中，柔性的胶能像“刷子”一样弱化磨料对体的磨蚀作用。橡胶凝土耐磨性较佻I保?jin)其可用于\面以?qing)水工等?gu)凝土蚀性能要求较高的工E?
1.3 降噪性能
胶混凝土具有较好的降噪性能Q主要是׃胶起到?jin)吸收能量的作用Q杨若冲[18] 采用声波测试橡胶凝土的动模量Q用以间接反映橡胶凝土减振降噪Ҏ(gu)，l果表明随着胶掺量的增加，混凝土的动模量越来越低，x(chng)胶凝土h较好的降噪性能Q徐q锋[19] 采用胶球撞?yn)L凝土试块来模拟R轮与路面的碰撞噪韻Iq指出橡胶凝土能有效降低噪韛_贝，胶混凝土的降噪原理与引气剂怼Q胶_增大了(jin)混凝土内部孔隙，qvC(jin)耗散声L能量的作用；Zeno G[20] q指出，混凝土降噪特性与自n密度相关Q橡胶凝土的密度低Q故而吸声系数更大，降噪效果更佳Q因此橡胶凝土h更好的\用性能?
2 胶混凝土的主要~点
2.1 工作性能
胶颗粒与普通集料以?qing)橡胶粉与胶凝材料均有较大差异，使得胶?gu)凝土的性能有较大媄(jing)响。橡胉_是由废旧橡胶轮胎破制得，可用于取代粗l集料。Cairns[21] 采用20mm _径胶颗粒取代_集料，q指?gu)胶掺量大?0%Q则新拌混凝土几乎无坍落度；Guneyisi[22] 采用4.5mm _径胶颗粒取代l集料，q指出随着胶掺量的增加，混凝土的工作性能变差Q当掺量?0% 时凝土几乎丧失工作性能。橡胉_粒形差、表面粗p、颗_骨架结构差Q且吸水率较普通集料大Q得橡胉_取代集料后混凝土的工作性能变差。橡胶粉是由胶颗粒l粉制得，可用于取代胶凝材料：(x)Batayneh[23] 指出Q橡胶粉的密度远于胶凝材料Q随着掺量的增加浆体变轻，混凝土的坍落度随体密度降低而降低。此外，胶_表面粗p，需要更多浆体包覆，故而橡胶粉混凝土工作性较差。橡胶对混凝土性能的媄(jing)响与再生骨料以及(qing)机制砂类|可参照后者在实际工程应用中的改善措施Q如采用不同_颗粒合理搭配以Ş成嵌挤结构，外掺矿物掺合料降低浆体的_聚性ƈ提高混凝土密实度Q提高胶凝材料用量以?qing)用高效减水剂{。Bignozzi[4] 通过调整胶颗粒U配和减水剂掺量配制出橡胶掺量ؓ(f)22%?3%且工作性能较佳的凝土?
2.2 抗压强度
制约胶应用于凝土中的主要原因是其Ҏ(gu)凝土强度的媄(jing)响。橡胶硬度远低于普通集料和水惔体Q得橡胶凝土的抗压强度低于普通凝土Qƈ且橡胶掺量越大，混凝土强度降低越明显。Geso?lu[24] 指出胶混凝土强度增镉K率较普通凝土有明显下降，q最l导致橡胶凝土强度较低。Eldin[25] 指出Q橡胉_取代全部粗集料时凝土强度下降U?5%Q取代全部细集料时强度下降约65%。Shu[26] 指出Q橡胉低凝土强度主要是由于：(x)Q?Q表面憎水的特征使得胶与水泥之间的l合能力较差Q硬化后的界面结构较差；Q?Q橡胶掺入相当于在凝土中引入了(jin)大量“气孔”，受力时气孔位|受力集中故而更易生开裂。杨春峰[1] q指出橡胉以被水惔充分包裹，在浆体与胶的界面处形成大量孔隙Q增大了(jin)混凝土的孔隙率，故而降低凝土的强度。Fakhri[27] 则指出橡胉_取代细集料Ӟl集料易上Q使得试g剙胶颗粒q于密集QŞ成结构缺陷区q而降低凝土的强度?
但也有学者指出，在较低掺量下Q橡胶凝土的强度与普通凝土相当Q甚x(chng)佻I(x)Ganjian[28] 指出胶掺量Q取代细集料Q＜5% Ӟ混凝土强度不?x)生较大变化；Omid[29]指出随着胶颗粒掺量Q取代细集料Q增加，胶混凝土抗压强度整体呈降低势Q但当橡胉_掺量ؓ(f)5% Ӟ混凝土的强度几乎不变Q可能是׃胶颗粒改善?jin)粗集料和细集料所形成的骨架结构；Silva[30] 采用10% 胶颗粒取代河砂制备出强度较U河砂更高的路面砖，q指出含量一定且均匀分布的橡胉_反倒能够分散应力?
2.3 耐久性能
2.3.1 抗氯d渗透性能
胶Ҏ(gu)凝土抗氯d渗透性能的媄(jing)响目前比较有争议Q有学者认为橡胶不利于混凝土的抗渗透性能QGeso?lu[24] 指出胶混凝土的抗氯d渗透性能显著低于普通凝土Q且主要是较差的界面特征所_(d)Oikonomou[31] 指出?jin)当胶颗粒取?.5%?5% 的细集料Ӟ混凝土的抗氯d渗透性能降低14%?5%。有的学者认为橡胶对混凝土抗渗透性能影响不大QGupta[14] 研究?jin)不同水胶比Q?.4?.5Q及(qing)不同胶颗粒掺量Q??0%Q下胶混凝土的抗氯d渗透性能Qƈ指出各组抗氯d渗透性能的变化ƈ无规律性，x(chng)胶的掺量与凝土抗氯d渗透性能变化q不相关。还有的学者认为橡胶能够改善凝土的抗渗性能QDong[32] 指出掺橡胉_凝土Q??0%Q的抗氯d渗透系数较对照l高U?0%?0%QAl-Akhras[33] 指出5% ?0% 掺量下，胶_制得的胶混凝土抗氯离子渗透性能较普通性能更佳Qƈ且解释ؓ(f)颗_橡胶粉的填充效果降低了(jin)混凝土的含气量；Thomas[34] 指出胶颗粒取代l集料的比例?.5%?.5% Ӟ混凝土（W/C=0.4, 0.45Q的抗氯d渗透性能较普通凝土更佳。E异的研究l果主要是试验条件不l一造成的，故而应l合实际应用中的具体条gq行探讨?
2.3.2 q羃性能
胶U束体收羃变Ş能力，使得胶混凝土的收羃要比普通凝土的大Q不适用于体U稳定性要求较高的l构[35]。Sukontasukkul[36] 指出胶混凝土的q燥收羃与橡胶掺量及(qing)颗粒_径相关Q掺量越大，_径细Q凝土的收~量大Q?0% 掺量下橡胉_和胶_凝土的收~率分别?.0% ?.13%Q主要是׃胶_vC(jin)cM于“弹”的作用Q能与凝土协同变Şq而生较大收~。虽然橡胶凝土的干燥收~较大，但凝土抗开裂性能却比普通凝土更佳Q主要是胶混凝土具有更好的韧性。Turatsinze[37] 开展了(jin)掺橡胶细_砂的圆环开裂试验，q指出橡胶不仅可以g~开裂时_(d)q可以减裂~宽度和深度Q进而改善凝土的开裂性能QMohammadi[38] 通过研究胶颗粒混凝土试件的束缚(x)开裂性能指出Q随着胶掺量增加Q凝土q燥裂缝宽度呈先降低后增加的势Q?0% 掺量下凝土的裂~宽度最，即一定掺量的胶颗粒能改善凝土的开裂性能?
3 胶混凝土性能的主要改善措?/strong>
3.1 l化胶颗粒
不同寸的橡胉_外观见??
胶颗粒取代_集料制备橡胶凝土Q相当于在凝土中引入粗大的气孔Q对混凝土的强度{性能极ؓ(f)不利Q解军_法之一是将其进行细化，利用胶l颗_取代细集料Q或者利用橡胶粉取代胶凝材料。Ganjian[28]研究?jin)橡胉_和胶_对混凝土力学性能的媄(jing)响，当掺量ؓ(f)7%?0%Ӟ胶颗粒混凝土强度降低约20%?0%Q而橡胶粉混凝土强度只降低U?0%?3%Q主要是承蝲时裂U会(x)围绕胶颗粒周围形成q快速扩展至整个l构Q而细化的胶可缓和应力集中现象，故而凝土性能更佳。Geso?lu[39]指出胶_颗_会(x)降低混凝土的抗渗性，相反胶l颗_会(x)提高混凝土的抗渗性，主要是由于橡胶细颗粒能填充在_集料的孔隙之中Q弱化了(jin)胶_颗_与混凝土的薄弱的界面。Mehmet[40]指出当橡胶粗颗粒、橡胶细颗粒?qing)橡胶粉分别取代_集料、细集料以及(qing)胶凝材料Ӟ胶_度细Q橡胶凝土的强度损q小Q抗L能好Q水渗透深度越低。橡胶粉混凝土具有较好的强度和抗渗性是׃Q（1Q橡胶粉可以填充混凝土内部的有害孔隙Q提高(sh)(jin)混凝土密实度Q（2Q橡胶粉的憎水特性增大了(jin)混凝土内部水的渗阻力，削弱?jin)毛l孔道的吸水作用。此外，Khalo[41]指出胶_还可以增加毛细孔道的曲折程度，L毛细孔道形成q箋(hu)、诏通的|状l构Q故可用橡胶粉部分取代胶凝材料制备Ҏ(gu)渗性有较高要求的凝土?
3.2 外掺矿物掺合?/strong>
矿物掺合料可改善混凝土的密实E度Q还能通过二次水化所产生的大量C-S-H 凝胶{水化物，改善混凝土的微观孔隙l构Q故而能够提高凝土的强度及(qing)耐久性能。硅灰的zL较高，能够有效~和胶混凝土的强度损失QElchalakani[42] 通过掺入灰Q?0%Q及(qing)胶颗粒Q取?0%?0% l集料）(j)制备Z(jin)比普通凝土更轻、强度适中且耐久性较好的胶混凝土；Guneyisi[43] 研究?jin)通过掺入灰制备?5% 的橡胉料能制备出强度ؓ(f)40MPa 的橡胶凝土QW/C=0.4Q硅灰掺?0%Q。还可掺入天然火q、矿渣粉、偏高岭土等zL矿物掺合料Qƈ均能不同E度改善混凝土的性能。此外，胶协同胶凝性固体废弃物共同制备混凝土，可实现固体废弃物的高效利用：(x)Boukour[44] 利用胶颗粒和废砖粉制备砂浆Qƈ指出20% 的橡胶粉?.0% ?.5% 的废砖粉制备的砂?8d 吸水率以?qing)收~率均小于空白组Q废砖粉的火qzL改善橡胶与水惔体之间较差的界面?
3.3 胶颗粒的表面处?/strong>
表面处理可以改变胶的憎水特性，提高其与水惔体之间的粘l性能。目前主要处理措施有NaOH 溶液(chng)、氧化及(qing)化、UV 老化、表面预包覆以及(qing)使用烷cd联剂{?
3.3.1 NaOH 溶液处理
低浓度的NaOH 溶液主要用于胶颗粒清洗Q以除去颗粒表面附着的灰和油脂{。马清文[45] 指出采用NaOH 溶液Q?% 度Q浸?0minQ处理的胶_制备的混凝土强度较高，主要是NaOH 能除L胶粉表面的硬脂酸锌等zd剂，提高?sh)(jin)胶_与水惔体之间的界面结合力。高?gu)度的NaOH溶液主要用于胶表面Ҏ(gu)处理：(x)Segre[46] 采用饱和NaOH 溶液Ҏ(gu)胉_进行处理（(chng)20minQ水zƈ风干Q，q指出改性橡胶凝土强度高(sh)未改性组Q且吸水率大q降低，主要是由于NaOH 能水解橡胶表面的酸性或者羧基基团，q且NaOH 度高Q对胶的改性效果越佟?
3.3.2 氧化?qing)硫化处?/strong>
氧化和硫化处理主要是通过在橡胶表面引?OH 以及(qing)-SO3- 以削弱其憎水Ҏ(gu)。Yang[48] 探讨?jin)分别经酸性KMnO4 处理和NaOH 处理的橡胉_对混凝土性能的媄(jing)响，q前者（氧化处理Q能更好地改善橡胶凝土的力学性能QLiang[49] 经NaOH z净后的胶先后q行KMnO4 溶液氧化?qing)NaHSO3 溶液化处理Qƈ指出氧化和硫化处理能极大的提高橡胶和体之间的结合能力：(x)Ҏ(gu)后胶与水之间的接触角显著降低Q未处理、氧化处理及(qing)化处理1h 后的接触角分别ؓ(f)95?Q?0.5??1?Q，且改性后的橡胶与水惔体之间的结合能力较Ҏ(gu)前提高U?1.1%Q掺4% Ҏ(gu)橡胶粉混凝土的抗压强度比未Ҏ(gu)组高约4 8.7%?
3.3.3 UV 老化处理
UV 可通过多种方式Ҏ(gu)胶表面进行改性，线的能量能够断开胶表面聚合物的化学键，且U(ku)V 老化q程中生的臭氧Q可以通过强氧化作用得橡胉_表面生成更多的自由基，增强胶与水泥浆体之间的l合能力。Ossola[50] 研究?jin)掺UV 老化胶集料的凝土的性能Qƈ指出未处理的胶集料?x)显著降低凝土的强度，而UV 老化胶集料制备的凝土强度只比对照l低U?%?
3.3.4 预包覆处?/strong>
预包覆技术是指利用胶凝材料对胶q行包覆处理Q包覆后胶颗粒表面的粉犉_物能够提供成核点，增强胶颗粒表面早期的水泥水化反应，大量水化产物的生成优化了(jin)胶表面与水泥浆体之间的界面Q故而改善了(jin)胶混凝土的各项性能[48]。Onuaguluchi[51] 通过橡胉_、水以及(qing)石灰石粉按照100:15:5.25 比例在低速下预Q室内干?4h 后密存储以制备预包覆橡胉_，q研I了(jin)预包覆橡胉_对混凝土性能的媄(jing)响：(x)预包覆的胶颗粒能明显提高凝土的强度、表面电(sh)ȝ和抗氯离子渗透性能?
3.3.5 烷偶联剂处?/strong>
使用烷偶联剂预处理胶颗粒l构的变化见??
烷偶联剂一般含有环氧基、乙烯基以及(qing)甲氧基，在水解作用下能生成羟基，q能通过氢键作用或者后期脱水羃合而与水惔水化产物q行_结Q从而改善橡胶与水惔体之间的粘l性能。Yu[52] 以硅酔R为反应前w体Q引入含亲水基团的有机硅氧烷Q采用sol-gel 法制备了(jin)Ҏ(gu)橡胶粉Q通过定掺橡胶粉水惔的水化放热和Ca2 释放速率指出Ҏ(gu)橡胶粉?x)对初期的水化过Ev?j)进作用Q通过XPS Ҏ(gu)化物表征指出改性橡胶粉表面的Si-O-Si l构与水泥浆中的钙、硅在水化早期Ş成了(jin)Si-O-Ca l构Q改善了(jin)胶_与水惔体的界面结构进而改善水泥基材料的各Ҏ(gu)能?
此外Q硅烷偶联剂可与其它措施共同施加QAlbano[47] 先后采用NaOH 溶液和硅烷偶联剂Ҏ(gu)胉_进行处理，q指出掺5% ?0% 的改性橡胉_凝土的密度、抗压和劈裂抗拉强度较未Ҏ(gu)组均有所提高QDong[32] 先后使用烷偶联剂和水惔预包覆对胶颗粒q行处理Qƈ?00℃下加热处理以强化偶联剂与橡胉_及(qing)水惔颗粒之间的键合，q指出改性橡胉_凝土的强度较未改性组高约10%?0%Q抗氯离子渗透性能提高U?0%QShen[53] 则指出硅烷协同水泥预包覆处理后的胶所制备的凝土Q强度较未处理的提高U?10%Q主要由于是在硅烷偶联剂和预包覆的水泥在胶颗粒表面形成?jin)坚的“外壳”，增强?jin)橡胉_与水惔体在硬度上的匹配性?
4 l论与展?/strong>
胶混凝土具有比普通凝土更好的\用性能Q但也具有较差的工作性能、强度，主要是由于橡胶的憎水Ҏ(gu)得其与水泥浆体之间的_结性能较差Q以?qing)其与天焉料或者硬化浆体强度上的差异造成的，解决思\是改善浆体与胶之间的界面特征，q可通过胶颗粒l化、矿物掺合料以及(qing)Ҏ(gu)胶进行改性来实现。橡胶凝土的应用研I多集中在国外，q也与国内尚未成熟的Z废旧物回收及(qing)分类体制有关Q作为处|废旧橡胶轮胎的主要方向之一Q橡胶凝土所带来的潜在环境效益是相当可观的?nbsp;
