橡胶粉再生混凝土研究
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摘要：本文介绍了橡胶粉再生混凝土，分析了其国内外研究现状与发展形势，并提出了再生混凝土中掺入橡胶粉所面临的问题。
关键词：橡胶粉；再生混凝土；发展形势；面临问题
1. 引言
随着全球橡胶工业的迅速发展，目前橡胶制品已经广泛应用于生活中的每一个角落，而这些橡胶制品使用后处理不当就可能会给环境带来严重的污染，同时造成资源的浪费[1]。废弃轮胎既是一种固体废弃物，同时也是一种再生资源，如何合理的处理这些废弃物走可持续发展的道路，已经成为许多国家和科研机构研究的一个课题。
据统计，2007我国废旧轮胎产量1.5亿条，约340多万吨，其中有近70%的废轮胎资源没有被回收利用。据有关方面推测，到2010年我国汽车保有量将达到7000万辆，同时废旧轮胎产生量将超过2亿条[2]。针对废弃橡胶再利用问题，国内外学者研究开发了橡胶粉再生混凝土，同时也做了很多关于再生混凝土性能的科学研究。橡胶粉再生混凝土将废弃橡胶破碎成橡胶粉应用于混凝土中，既可以处理废弃橡胶，又可以改善混凝土的性能，成为废弃橡胶综合利用和混凝土改性的研究热点。
2. 国内外研究现状
废橡胶粉在公路行业中特别是沥青和沥青混凝土中的应用在国际上已有比较悠久的历史。这一研究领域从上世纪80年代起得到世界发达国家科研工作者的重视。在20世纪80年代末，美国的Sshuai Ahmad教授就首先利用橡胶颗粒取代粗细集料的方法制备橡胶改性混凝土[3]。2003年6月在美国亚力桑那州北部建造了世界上第一条废橡胶粉弹性混凝土路面，因其性能良好，同年十月该州交通部及其它单位又建筑了多个弹性试验段，包括停车泊位、网球场和房屋建筑基础等。将废弃橡胶用于混凝土既可以处理废旧橡胶，又可以充分利用再生资源，摆脱资源匮乏，减少环境污染，改善人类的生存环境。
我国的有关研究报告起步相对较晚。有研究表明，橡胶改性水泥混凝土有许多的普通混凝土所不具备的独特优点，例如轻质，弹性减震、降噪隔音、透气透水、延性和韧性好等。并且通过实验选择好的再生混凝土取代率，替代天然骨料制备再生混凝土在很多研究中已经证明是可行的。我国亦有些省市如江西、湖北、广州、北京等地，相机铺设橡胶混凝土路面。废橡胶再生混凝土能够将弹性模量小的废橡胶破碎成橡胶粉应用于再生混凝土中，既可以处理废弃橡胶，保护环境，又可以改善再生混凝土的性能，带来巨大的经济和环境效益。已有研究表明，胶粉的掺人提高了混凝土的抗冻性能，特别是提高了混凝土表面的抗冻能力。即可大幅度减小混凝土的质量损失率，且在掺量小于15%的前提下，掺量越多，粒径越小，质量损失率越小。
3. 橡胶再生混凝土的发展趋势
首先我们应该看到随着人类在现代生活中对环境质量要求的提高和由于再生胶生产能耗大，生产中产生的噪音、臭味及废水对环境的二次污染日益严重之间的矛盾冲突，使得对废旧橡胶的重利用需进行根本性的调整。橡胶粉的生产和应用是最有希望的方式之一[4]。将废旧的橡胶粉用在道路中也是国际公认的无害化、资源化处理“黑色污染”的较好方法。橡胶混凝土是一种把橡胶微粒作为水泥混凝土的组成材料配制而成的新型混凝土，又称为弹性混凝土。将废旧汽车轮胎经机械破碎、研磨、除尘、清洗后得到的橡胶细颗粒制成的橡胶改性混凝土根据混凝土所用胶凝材料的不同可分为橡胶改性沥青混凝土和橡胶改性水泥混凝土。将水泥及橡胶微粒这两种材料制成复合材料，既能够变废橡胶为宝，减少黑色污染，又可以充分发挥两种材料的特性，改善混凝土的性能，获得经济效益。
对再生混凝土的研究始于第二次世界大战研究发展至今技术已经相当的成熟。在2005年“生态环境与混凝土技术国际学术研讨会”上，专家学者认为，在当今年世界能源紧张、环境污染加剧的形势下，应加强节省资源和能源的生态混凝土技术开发，实现混凝土技术与生态环境的协调发展。而废弃混凝土的回收利用符合循环经济发展模式（循环经济即充分利用自然资源，在生产和消费过程中最大限度地降低污染，减少废弃物，并通过回收提高废弃物的再生利用水平。以“减量化、再利用、再循环”为行为准则），所以再生混凝土在当下及以后的建筑物中应用会更加广泛，对其深入研究更为不可阻挡的趋势。目前再生骨料生产工艺还未能得到很好的解决，投资高、耗能大、二次环境污染等问题。为提高再生混凝土骨料生产的工业化程度，降低生产成本，需着眼解决两个关键性的问题：一是研制经济合理的再生混凝土骨料加工设备；再一个是开发成套化、体积化、可移动的循环再生混凝土骨料制备工艺装置。
但是对废弃混凝土作为骨料和橡胶粉同时应用于混凝土的研究还相对较少，因此如何合理的综合利用这两种均符合可持续发展模式的废弃物，从而减少对不可再生的自然资源的使用，降低废弃物对环境的污染具有很强的现实意义。
4. 再生混凝土中掺入橡胶粉所存在的问题
目前所制备的废弃橡胶粉水泥混凝土复合材料虽然能在一定程度上有效提高材料的弹性，但目前在橡胶粉-混凝土复合材料的研究与应用等方面还存在较多不足，主要表现在：
1. 已有的文献大都是把橡胶颗粒以细集料的形式掺入到水泥混凝土中研究其对混凝土物理力学性能，如强度、变形、抗冲击、防震等方面的影响，但这种“集料”掺入到砂浆中会使得混凝土内部微细观结构产生较大的变化，并可能引起负面效应而造成某些宏观性能降低，如导致抗压强度较大幅度下降等。如何避免或减少橡胶颗粒的不利因素而充分利用其正面作用需要进一步探索。
2. 由于胶粉表面的憎水性，使得胶粉与水泥混凝土界面结合较差；即使是采用了胶粉改性技术，但由于改性效果欠佳，造成混凝土工作性能和强度性能明显下降，这是由于对胶粉在水泥水化过程中的作用和反应机理以及胶粉在水泥石结构中的存在形式研究不足，缺少足够的理论指导。如何通过有效的表面改性使得胶粉与水泥浆体界面结合紧密也需要进行研究。
3. 耐久性作用机理方面。初步研究表明橡胶轮胎颗粒对混凝土耐久性如抗冻融能力、抗开裂能力具有改善作用，但对其中的作用机理的阐述不够清楚，有待研究。
4. 目前掺加橡胶粉和再生骨料的橡胶粉再生混凝土的研究还很少，大部分只是存在于其力学和工作性方面，对于橡胶粉再生混凝土的耐久性方面尚需进一步研究。
5. 结论
当前我国经济发展已经进入了一个新的发展阶段，节约资源已引起了广泛重视，加快建设资源节约型环境友好型社会已成为国家可持续发展的基本战略之一。橡胶粉再生混凝土既减轻了废旧轮胎给环境带来的压力，又能够很好的改善混凝土的性能，是集环保与资源再利用的于一体的具有前瞻性的创新。随着研究的不断深入及国家相关法规制度的建立，橡胶粉再生混凝土将在我国的建设领域中有着广泛的前景。
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