熊军1 于海1 朱涵2 刘富森3
1天津市市政工程设计研究院；2天津大学；3河北工程大学
摘 要：橡胶颗粒混凝土是一种新型水泥基复合材料的应用，利用橡胶的柔性材料的特征，使其在混凝土中来改善可抵抗外界变形的能力。大量学者通过试验得出，橡胶颗粒被分为粒径更小的胶粉以及胶粒掺入到混凝土制作过程中。近几年来，由于实际工程中不同建筑的特殊性要求以及限制，越来越多的工程要求在保证混凝土具有较高的自身强度的同时，还需要在隔热性、抗开裂性、抗冻性、隔声性和耐久性等方面有所要求。橡胶颗粒混凝土具有很大的发展潜力和发展必要，本文通过研究不同掺量不同粒径的橡胶颗粒作为变量，来具体进一步研究橡胶颗粒混凝土的抗压性能的发展规律，系统分析研究了橡胶混凝土抗压性能，希望通过本文的研究能为橡胶混凝土研究领域提供数据基础及技术借鉴。
关键字：橡胶颗粒混凝土；抗开裂性；橡胶颗粒；抗压性能
1试验方案
混凝土的抗压性能指标是各项指标中最重要也是结构设计中最重要的指标，混凝土长久以来被惯有最佳耐久性材料之名，最直接原因就是混凝土表现出优越的抗压强度。诸多学者研究得出橡胶颗粒混凝土的掺入会降低混凝土的强度，但是自身的其他性能也会影响到强度的变化，例如抗渗性能、抗冻性能等；在诸多混凝土的指标里，最基本的一项为立方体抗压强度，抗压强度既可以明确表明混凝土的等级，而且还可以间接确定其基础力学数值等。
试验所浇筑的立方体抗压试件尺寸为 150mm×150mm×150mm，浇筑完成进行养护，分别测试不同龄期下的抗压强度，测试时使用 2000KN 压力试验机进行试验。所有试块测量结果精确度达到 0.1MPa，试块的抗压强度为每组试块的平均值。所取试块中最大值和最小值与中间值的差不得大于其 15%，若大于则试件结果无效。
2不同掺加量对混凝土抗压强度的影响研究
当橡胶颗粒粒径相同时，不同取代率掺量对混凝土抗压强度的变化规律其具体试验数据分析如下：
当龄期为 3d 橡胶颗粒掺加量增大 1%时，抗压强度则减小 1.14MPa 左右；设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了22.5%、32.1%、38.7%和 46.2%；当龄期为 7d 橡胶颗粒掺加量增大 1%时，抗压强度则减小 1.02MPa 左右；设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 17.8%、21.7%、29.0%和 35.3%；当龄期为 28d 橡胶颗粒掺加量增大 1%时，抗压强度则减小 2.34MPa 左右；设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 28.5%、35.3%、42.2%和 47.8%；在相同龄期时，当橡胶颗粒掺量增大，立方体抗压强度减小范围越大，呈反比的关系，比较不同龄期可以得出，28d 时橡胶颗粒混凝土立方体抗压强度减小幅度最大为 28.5%~47.8%，其次为 3d 龄期时，7d 时幅度最小为 17.8%~35.3%。
当龄期为 3d 橡胶颗粒掺加量增大 1%时，抗压强度则减小 0.96MPa 左右；设基准混凝土为参照组， 相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 18.9%、23.3%、29.6%和 39.5%；龄期为 7d 当橡胶颗粒掺加量增大 1%时，抗压强度则减小 0.64MPa 左右；设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 11.2%、17.5%、21.3%和 27.3%； 当龄期为 28d 时橡胶颗粒掺加量增大 1%时，抗压强度则减小 1.94MPa 左右；设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 23.7%、30.2%、33.7%和 40.2%；在相同龄期时，当橡胶颗粒掺量增大，立方体抗压强度减小范围越大，呈反比的关系，比较不同龄期可以得出，28d 时橡胶颗粒混凝土立方体抗压强度减小幅度最大为 23.7%~40.2%，其次为 3d 龄期时， 7d 时幅度最小为 11.2%~27.3%。
当龄期为 3d 橡胶掺加量增大 1% 时，抗压强度则减小 0.78MPa 左右；设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 18.2%、20.6%、23.7% 和 30.4%；当龄期为 7d 橡胶颗粒掺加量增加 1%时，抗压强度则减小 0.42MPa 左右； 设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 7.3%、10.5%、16.4%和 20.3%；当龄期为 28d 橡胶颗粒掺加量增加 1%时，抗压强度则减小 1.76MPa 左右；设基准混凝土为参照组，相同粒径四种不同掺加量的橡胶颗粒混凝土，与参照组相比立方体抗压强度分别降低了 21.5%、24.9%、30.7%和 34.9%；在相同龄期时，随着橡胶颗粒掺量的增多，立方体抗压强度减小幅度越大，呈反比的关系，比较不同龄期可以得出，28d 时橡胶颗粒混凝土立方体抗压强度减小幅度最大为 21.5%~34.9%， 其次为 3d 龄期时， 7d 时幅度最小为7.3%~20.3%。通过比较不同粒径不同龄期可以得出：当橡胶颗粒掺量增大，立方体抗压强度减小范围越大；当龄期不同时，28 天橡胶颗粒混凝土立方体抗压强度减小范围最大，其次为 3d 龄期时，7d 时幅度最小；基于此得出橡胶颗粒无论粒径多大都可呈现出在 28d 强度减小幅度最大，即为 28d>3d>7d，其中粒径越小，其立方体抗压强度下降越明显。
混凝土立方体抗压强度减小的原因如下：混凝土的自身性质与橡胶颗粒有较明显的差异性，导致其材料之前的粘结力较差，增加了材料内部的薄弱点致使强度下降； 橡胶颗粒的掺入导致水泥基水化能力下降，使得混凝土自身的密实程度减小，导致其自身强度的随着掺量的不同出现了不同幅度的降低。
3不同粒径对混凝土抗压强度的影响研究
在不同龄期的条件下，混凝土立方体抗压强度随橡胶颗粒尺寸的变化规律具体试验数据分析如下：
三种不同尺寸的橡胶颗粒混凝土立方体抗压强度，当其掺加量相同时，立方体抗压强度由橡胶颗粒粒径的增大而呈现出提高的趋势，当龄期在 3d 时，橡胶颗粒粒径每增大 1mm，则抗压强度提高约为 1.86MPa；设混凝土（胶粉）组为对照组，当相同龄期相同掺量的橡胶颗粒混凝土时，与对照组相比掺量为细骨料 5%时立方体抗压强度分别提高了 4.6%和 9.2%，与对照组相比掺量为细骨料10%时立方体抗压强度分别提高了 12.8%和 16.9%，与对照组相比掺量为细骨料 15%时立方体抗压强度分别提高了 14.8%和 24.5%，与对照组相比掺量为细骨料 20%时立方体抗压强度分别提高了 12.5%和 29.3%；混凝土 W-m（粒径 2-4mm）组增幅最大为9.2%~29.3%。
当龄期在 7d 时，橡胶颗粒粒径每增大 1mm，则抗压强度增大约 2.47MPa；与对照组相比掺量为细骨料 5%时立方体抗压强度分别提高了 8.1%和 12.8%，与对照组相比掺量为细骨料 10%时立方体抗压强度分别提高了 5.4%和 14.3%，与对照组相比掺量为细骨料 15%时立方体抗压强度分别提高了 10.8%和 17.7%，与对照组相比掺量为细骨料 20%时立方体抗压强度分别提高了 12.4%和 23.2%；混凝土 W-m（粒径 2-4mm） 组增幅最大为 12.8%~23.2%，与龄期 3d 相比幅度出现下降。当龄期在 28d 时，橡胶颗粒粒径每增大 1mm，则抗压强度增大约 4.12MPa；以混凝土 R-m（胶粉）组为对照组， 当相同龄期相同掺量的橡胶颗粒混凝土时，与对照组相比掺量为细骨料 5%时立方体抗压强度分别提高了 6.8%和 9.9%，与对照组相比掺量为细骨料 10%时立方体抗压强度分别提高了 7.9%和 16.2%，与对照组相比掺量为细骨料 15%时立方体抗压强度分别提高了 14.7%和 19.8%，与对照组相比掺量为细骨料 20%时立方体抗压强度分别提高了 14.5%和 24.8%；通过以上不同龄期对比可以看出，相同掺量下，粒径越大其立方体抗压强度增加越明显；随着龄期的延续，单位粒径增加的抗压强度也呈现正大的趋势。
基于此可以看出，橡胶颗粒混凝土随粒径的增大，其抗压强度成增大趋势。原因如下：橡胶与水泥之间的结合能力较差，导致其相容性能表现较弱，直接影响其完整性，导致自身薄弱点增多以及空隙加大；当相同龄期相同掺量时，比表面积的增大， 整体上直接导致混凝土的抗压强度出现下降。
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