橡胶颗粒对砂浆性能的影响
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摘 要：采用20目、40 目、60目的废旧轮胎橡胶颗粒以等体积代换砂浆中的砂，对砂浆强度、弹性模量进行研究。结果表明：橡胶砂浆力学性能有所下降，橡胶掺量超过15%时，下降速率变快；砂浆弹性模量有所下降，当橡胶掺量超过15%时，弹性模量会上升。
关键词：橡胶砂浆；强度；弹性模量
每年汽车行业会产生大量的废旧橡胶轮胎，。橡胶是一种具有很好的的弹性、抗震、保温隔热、耐磨且自重较轻的材料，其在建筑行业的应用研究也逐渐提上日程 。橡胶混凝土是利用废旧的橡胶，进过破碎、清洗、筛分形成的颗粒掺入到砂浆。
1、实验
1.1原材料
（1）水泥为开封孟电 P・O42.5 普 通 硅 酸 盐 水 泥， 比 表 面 积398 m2/kg 。砂为河砂最大粒径为4.75mm，连续级配，细度模数2.59，表观密度为2537kg/m3。
（2）橡胶颗粒为开封橡胶颗粒加工有限公司生产。粒径为20 目、40 目、80目。堆积密度为1237kg/m3、875kg/m3、637kg/m3。
2.2实验设计
（1）实验采用 20 目、40 目、60目的废旧轮胎橡胶颗粒以等体积代换砂浆中的砂（代换量分别为10%、15%、20%）。灰砂比 1：3，水灰比 0.55。砂浆震动成型后，24小时拆模，并进行标准养护。
（2）粉煤灰分别在20 目、40 目、60目的橡胶颗粒掺量下等质量取代20%、40%的水泥。灰砂比 1：3，水灰比 0.55。砂浆震动成型后，24小时拆模，并进行标准养护。
2、实验结果分析
2.1橡胶颗粒等体积代替砂28天抗压强度、抗折强度。
由于橡胶颗粒本身的强度较低、弹性变形较大。故当水泥砂浆掺入是橡胶颗粒后，砂浆的抗折强度、抗压强度都会有一定的变化。详见图1、图2。
图1橡胶水泥砂浆的28天抗折强度
图2 橡胶水泥砂浆的28天抗压强度
通过上图可以看住，砂浆的抗折强度、抗压强度都随着橡胶颗粒掺量的增加而减小。并且，橡胶颗粒粒径越大，砂浆强度降低的越明显。当橡胶颗粒掺量超过15%时，砂浆的强度下降速率加快。由此可以看出，橡胶颗粒的粒径、掺量的多少对砂浆强度有着十分显著的影响。由此可见，橡胶颗粒的掺量在15%时，砂浆的强度能够达到一个相对较好值。
这是因为在相同离得作用下，橡胶颗粒的变形远远大于砂和水泥石的变形量，这使砂浆强度降低。并且，橡胶颗粒由于是一种成分复杂的有机物，它和水泥砂浆的粘结情况不好，并在水泥石中形成许多新的界面，这些界面是一个受力薄弱区。同时，橡胶颗粒的加入，会在砂浆中引入大量的气泡，使砂浆内部气泡含量增多，这也是砂浆强度降低的一个原因。但是，橡胶颗粒越小，会对砂浆中的气泡进行细化，是气泡变小，这也是为什么在相同掺量下橡胶粒径越小，对砂浆强度影响越小的原因。
值得注意的是，随着橡胶颗粒的减小，砂浆强度减小的趋势减缓，并且在砂浆试件破坏时，试件有很大的弹性变形，甚至能保证试件的完整性。这是因为香蕉颗粒在砂浆内部起到一个“弹簧效应”，可以限制破坏裂缝的发展。
2.2橡胶颗粒等体积代替砂28天弹性模量。
砂浆计算方法按国家规范（GB/T 7897.6-2008）《钢丝网水泥用砂浆力学性能试验方法》进行，其计算公式为：
Pa―Po
Em= ――――――
A（ξa―ξo）
式中：Em―砂浆弹性模量， Gpa Pa―控制荷载，KN
Po―初始荷载，取0.8KN ξa ―控制荷载下的应变
ξo―初始荷载下的应变 A―试件截面面积，取1600mm2
砂浆在不同橡胶掺量下的弹性模量见图3。
图3不同橡胶掺量下砂浆弹性模量
可以看出，砂浆的弹性模量随着橡胶掺量的增大而减小，但是，当橡胶掺量到一定值时，砂浆弹性模量下降趋势变缓。当橡胶掺量超过15%时，砂浆的弹性模量由上升趋势。并且，在相同掺量下，橡胶颗粒的粒径越小，砂浆的弹性模量下降值越小。橡胶砂浆和普通砂浆的受力机理不一样，在橡胶砂浆中，试件破坏是因为橡胶集料周围水泥基材料受力而破坏，橡胶本身有很好的弹性性能，能吸收较多的能量，从而限制试件的破坏。同时，相对于砂，可以把砂浆看成砂浆中科细小空隙，砂浆粒径越小，相应的孔径越小，砂浆的弹性模量增大。
3、结论
（1）橡胶颗粒的掺入会降低砂浆的强度，不同粒径的橡胶，对砂浆强度的影响结果不一样，橡胶颗粒粒径越小，强度降低至越小。并且在橡胶颗粒掺量的15%时为最佳。
（2）不同橡胶颗粒对砂浆弹性模量的影响也不一样。随着橡胶颗粒的掺入，砂浆的弹性模量会降低。但当掺量超过15%时，砂浆弹性模量会上升。
（3）目前对橡胶在水泥基材料中的微观界面没有形成一套成熟的理论研究，可以考虑在微观上进行橡胶砂浆分析。
参考文献：
[1]刘日鑫，侯文顺，徐永红，徐开胜.废橡胶颗粒对混凝土力学性能的影响[J].建筑材料学报，2009（3）.
[2]严捍东，麻秀星，陈秀峰，黄国晖，李长太.废橡胶粉对混合砂浆性能影响的研究[J].环境工程学报，2008（3）.
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