水泥橡膠波

（1）使用橡膠水泥砂漿施工時，應先清理干凈施工表面，在多孔性材料表面施工時，應先用自來水浸潤施工表面。一次拌制的砂漿使用時間不超過4h。

（2）作抹面層時，一般厚度不應小于10mm。

（3）在水泥或磚石結(jié)構(gòu)的立面上抹面時，應分兩次進行，每次間隔不少于24h。

（4）在鋼結(jié)構(gòu)表面抹面時，按立面旋工要求進行。

（5）最后一次抹面時，應一次抹平，不得反復多次來回壓光。

（6）作塊材膠結(jié)材料時，宜采用揉擠法施工，先在平面上抹一層砂漿，中間稍厚，放上塊材，邊揉邊擠，控制縫寬及表面平整，縫寬按要求中規(guī)定。

（7）橡膠水泥砂漿的養(yǎng)護28天，應在干濕交替(先濕后干)條件下養(yǎng)護。

（1）施工后24～30h可走動，28天后抗壓強度達19.8MPa，抗折強度不小于7.4MPa；

（2）與鋼板粘接力1.25MPa；

（3）隔熱保溫性能好，在800℃下高溫加熱不燃不爆，隨基體變形而形，導熱系數(shù)與配方不同在0.01～0.58w/（m·K）；

（4）吸水率低，抗?jié)B性能好；

（5）耐稀的非氧化性酸和堿的腐蝕；

（6）具有彈性、行走有舒適感，施工方便成本低，無毒。

廢舊橡膠作為一種工業(yè)廢棄物，其數(shù)量在廢舊高分子材料中僅次于廢舊塑料居第二位，不僅污染環(huán)境，而且占用土地。做為新的固體污染源，廢舊橡膠具有很強的抗熱性、抗機械性，若深埋處理，上百年不會分解腐爛；若露天存放，不僅占用土地，而且極易滋生蚊蟲、引發(fā)傳染疾病、造成火災。隨著廢舊橡膠數(shù)量的增加，廢橡膠處理已成為世界性難題，如何將其合理處置越來越受到世界各國的關(guān)注。

從上個世紀80年代開始，很多學者和研究人員就將焦點移到了將廢輪胎橡膠摻加到混凝土的領(lǐng)域上。摻廢舊橡膠顆粒水泥混凝土是以混凝土為基材，摻入膠粉（包括粒徑較大的膠粒）制成的土木工程復合材料。膠粉主要通過物理作用改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不改變混凝土中各種材料的化學性能。有研究表明：橡膠混凝土的工程性能介于普通水泥混凝土（剛性）和瀝青混凝土（柔性）之間，混合了橡膠和水泥混凝土的特點。比起普通水泥混凝土，橡膠混凝土的抗裂性能好、能量吸收多、韌性高、變形能力大、低彈性模量和良好的隔熱、隔聲、減震性能，只是強度相對降低很多。

在水泥混凝土中摻入廢舊橡膠后，使混凝土無論是抗壓強度還是抗劈裂強度均有所降低。根據(jù)所摻膠粉的摻量、種類、粒徑、形狀等的不同，強度降低的程度有所差異。Eldin和Senonic分別用橡膠塊和橡膠粒部分取代粗、細骨料，結(jié)果顯示：隨著橡膠摻量的增大，混凝土的抗壓、抗劈裂強度均有所降低。并在試驗基礎上建立了橡膠混凝土破壞機理的數(shù)學模型。H.A.toutanji的試驗結(jié)果表明，采用細膠粉替代骨料的混凝土強度降幅比采用粗膠粉替代骨料的混凝土強度降幅小。朱涵認為橡膠微粒和水泥砂漿界面處存在大量微型空氣泡群，這是導致混凝土強度降低的一個重要原因。因此第一次提出了用超常量的超細粉料去填補這些空氣泡群的方法，并通過美國獨立實驗室試驗得到了成功證實。而陳波等的試驗表明，相同摻量條件下，摻粒徑為3~4mm膠粉顆粒的混凝土強度高于摻粒徑為0.140mm膠粉顆粒的混凝土強度。

對于摻入廢舊橡膠顆粒后的混凝土強度降低的另一影響因素是它的母材橡膠。由于橡膠屬于有機高分子材料，一般未改性的橡膠表面惰性強，與水泥基粘結(jié)性差，導致水泥基復合材料的力學性能降低。因此，為提高橡膠顆粒與水泥基的粘結(jié)性，國內(nèi)外很多研究者對橡膠的表面改性進行了大量研究。Eldin和Senonic用水浸泡橡膠，去處表面污物，最終使得橡膠混凝土強度比未處理前提高16%。Segre和Joekes等用NaOH溶液對橡膠粉先進行浸泡處理，處理后提高了水泥膠砂與膠粉的粘結(jié)力，進而提高了混凝土的強度。黃少文等將膠粉用表面活性劑和樹脂進行改性處理，使混凝土的強度相對未改性前得到了很大改善。李悅等對橡膠顆粒表面用PVA和硅烷偶聯(lián)劑預處理，有效地提高了橡膠混凝土的抗壓強度。

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的逐漸展開，我國正在或需要在惡劣環(huán)境條件下興建大量的大型基礎工程，如跨海大橋、海洋設施、地下空間結(jié)構(gòu)、西部大開發(fā)過程的配套基礎沒施，這些工程舉足輕重；同時，為了適應我國經(jīng)濟發(fā)展的要求，現(xiàn)有大量的基礎設施需要進行改造。因此，迫切需要進一步改善傳統(tǒng)混凝土材料延性差、易于開裂以及抵抗環(huán)境介質(zhì)侵蝕能力較差的性能特點。利用廢舊橡膠組分的優(yōu)點，對傳統(tǒng)水泥混凝土進行改性是非常有效的技術(shù)途徑。在優(yōu)化橡膠顆粒粒徑和摻量等技術(shù)參數(shù)的基礎上，按混凝土結(jié)構(gòu)性能要求合理設計其配制技術(shù)，那么廢舊橡膠水泥混凝土的應用領(lǐng)域會進一步擴展；同時，也有可能從簡單的利廢發(fā)展到對現(xiàn)有水泥混凝土改性的高附加值應用。廢舊橡膠水泥混凝土除在土木工程中的傳統(tǒng)領(lǐng)域應用外，在以下兩方面的推廣應用將更顯優(yōu)勢：

水泥橡膠波高速公路路面新材料

采用廢舊橡膠改性的水泥混凝土，具有良好的彈塑性、能吸收噪聲、耐重壓、不易磨損、抗沖擊性好、耐久性好等優(yōu)異的性能。因而，橡膠改性混凝土應用于道路路面建設中，既具有瀝青路面的優(yōu)點，又具有比瀝青路面高得多的耐久性，因此具有明顯的優(yōu)越性。國外亦正在進行工程實踐。

水泥橡膠波新型鐵道工程建設制品

韓國發(fā)明了將廢輪胎膠粉、砂石、水泥混合，用模具壓制成鐵路枕木，這種材料制作的鐵路枕木具有重量輕、抗沖擊和耐腐蝕等優(yōu)點，還能減少火車行駛中的噪聲和振動。此項技術(shù)已在美國獲得了專利。這種技術(shù)已在美國等國家的鐵路平交道口中大量應用，實踐證明采用這種技術(shù)生產(chǎn)平交道口新型鋪面板，能夠提高道口鋪面壽命，減少維修，增加道口安全性，極大地降低了重載車輛對線路的沖擊作用，并能減振降噪，是良好的地面絕緣性材料。我國將建成十多萬公里的鐵路線，平交道口多如繁星，若用橡膠改性混凝土鋪面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水泥混凝土預應力軌枕、平交道口鋪面板和橋面板等，將產(chǎn)生顯著的技術(shù)、經(jīng)濟效益。

本書從橡膠水泥土的基本理論出發(fā)，對橡膠水泥土的性能應用進行分析探討，具體內(nèi)容包括：橡膠水泥土的強度特性；橡膠水泥土模量與泊松比；橡膠水泥土抗侵蝕滲透性能；橡膠水泥土的抗凍性能；橡膠水泥土的電阻率；橡膠水泥土的動力特性；橡膠水泥土塑性損傷分析；橡膠水泥土樁復合地基試驗。

前言

1 緒論 1

1.1 水泥土的研究應用現(xiàn)狀 1

1.2 廢棄橡膠輪胎在土木工程中的應用現(xiàn)狀 2

1.2.1 廢棄橡膠輪胎的生產(chǎn)及利用現(xiàn)狀 2

1.2.2 廢棄橡膠輪胎在土木工程中應用的研究進展 5

1.3 橡膠水泥土研究的意義 8

參考文獻 9

2 橡膠水泥土的強度特性 11

2.1 橡膠水泥土的硬化機理 11

2.1.1 水泥的水解和水化反應 11

2.1.2 黏土顆粒與水泥水化物的作用 12

2.1.3 碳酸化作用 13

2.2 橡膠水泥土強度試驗 14

2.2.1 試驗材料及設備 14

2.2.2 試驗過程 14

2.3 橡膠水泥土的容重 16

2.4 橡膠水泥土的應力-應變曲線 18

2.4.1 典型應力-應變曲線 18

2.4.2 應力-應變曲線特征分析 19

2.4.3 齡期影響 21

2.5 橡膠水泥土抗壓強度的影響因素 22

2.5.1 水泥摻量 22

2.5.2 橡膠粉摻量 25

2.5.3 橡膠粉粒徑 27

2.5.4 養(yǎng)護齡期 30

2.6 橡膠水泥土抗壓強度公式 31

2.7 本章小結(jié) 33

參考文獻 33

3 橡膠水泥土模量與泊松比 35

3.1 橡膠水泥土模量和泊松比的計算方法 35

3.2 模量的演變規(guī)律 36

3.3 橡膠水泥土模量的復合材料理論 40

3.4 變形模量和無側(cè)限抗壓強度的關(guān)系 43

3.5 泊松比的演變規(guī)律 44

3.6 本章小結(jié) 46

參考文獻 47

4 橡膠水泥土抗侵蝕滲透性能 48

4.1 橡膠水泥土抗侵蝕性能 48

4.1.1 試驗過程 48

4.1.2 侵蝕對容重和應力-應變曲線的影響 49

4.1.3 侵蝕后無側(cè)限抗壓強度及影響分析 53

4.2 侵蝕機理分析 57

4.2.1 NaCl 溶液侵蝕作用機理分析 57

4.2.2 Na2SO4 溶液侵蝕作用機理分析 58

4.3 橡膠水泥土抗氯離子滲透性能試驗 59

4.3.1 氯離子的擴散機理 59

4.3.2 氯離子滲透試驗 61

4.3.3 試驗結(jié)論分析 64

4.3.4 橡膠水泥土抗氯離子滲透的作用機理 68

4.4 橡膠水泥土抗鹽蝕結(jié)晶性能 69

4.4.1 鹽結(jié)晶膨脹腐蝕的機理 69

4.4.2 試驗方法及原理 70

4.4.3 試驗結(jié)論分析 73

4.4.4 橡膠水泥土及鹽蝕結(jié)晶溶液的質(zhì)量變化 73

4.4.5 橡膠粉摻量的影響 75

4.4.6 不同溶液的影響 77

4.4.7 結(jié)晶抑制劑的影響 78

4.5 鹽蝕機理 79

4.6 本章小結(jié) 81

參考文獻 81

5 橡膠水泥土的抗凍性能 83

5.1 橡膠水泥土初期受凍 83

5.1.1 凍后養(yǎng)護與標準養(yǎng)護抗壓強度對比分析 84

5.1.2 初期受凍后應力-應變曲線分析 87

5.2 凍融循環(huán)對橡膠水泥土的影響 89

5.2.1 橡膠粉摻量變化對強度的影響 89

5.2.2 凍融循環(huán)次數(shù)對強度的影響 90

5.2.3 橡膠粉摻量和水泥摻量對強度的影響 91

5.3 凍融機理分析 92

5.4 鹽蝕-凍融循環(huán)試驗結(jié)果分析 93

5.5 本章小結(jié) 99

參考文獻 99

6 橡膠水泥土的電阻率 101

6.1 電阻率法的基本原理 101

6.1.1 土的電阻率計算模型 101

6.1.2 水泥土的電阻率計算模型 102

6.2 電阻率測量的基本方法 104

6.2.1 按電路分類 104

6.2.2 按電極數(shù)量分類 105

6.3 橡膠水泥土電阻率的影響因素 107

6.4 鹽蝕下橡膠水泥土的電阻率 109

6.5 普通凍融循環(huán)下橡膠水泥土的電阻率 111

6.6 鹽蝕-凍融循環(huán)下橡膠水泥土的電阻率 112

6.7 本章小結(jié) 114

參考文獻 114

7 橡膠水泥土的動力特性 116

7.1 動強度的測定 116

7.2 試驗方案 118

7.2.1 試件分組和試驗方案 118

7.2.2 試件制備過程 119

7.3 動強度試驗結(jié)果分析 121

7.3.1 軸向動應變與振動次數(shù)的關(guān)系 121

7.3.2 圍壓的影響 122

7.3.3 橡膠粉摻量的影響 124

7.3.4 置換率的影響 125

7.4 動彈性模量和阻尼比的測定 126

7.4.1 動彈性模量和阻尼比的基本理論 126

7.4.2 動彈性模量和阻尼比的試驗結(jié)果 129

7.5 橡膠水泥土動彈性模量的影響因素 132

7.5.1 應變 132

7.5.2 圍壓 133

7.5.3 橡膠粉摻量 134

7.5.4 置換率 135

7.6 橡膠水泥土阻尼比的影響因素 136

7.6.1 應變 136

7.6.2 圍壓 137

7.6.3 橡膠粉摻量 137

7.6.4 置換率 138

7.7 最大動彈性模量和阻尼比的確定 139

7.7.1 最大動彈性模量和阻尼比的計算方法 139

7.7.2 橡膠粉摻量對最大動彈性模量和最大阻尼比的影響 141

7.7.3 置換率對最大動彈性模量和最大阻尼比的影響 142

7.8 最大動彈性模量和阻尼比應變歸一化曲線 144

7.8.1 橡膠粉摻量對動彈性模量和阻尼比應變歸一化曲線的影響 144

7.8.2 置換率對動彈性模量和阻尼比應變歸一化曲線的影響 148

7.9 本章小結(jié) 150

參考文獻 151

8 橡膠水泥土塑性損傷分析 152

8.1 損傷原理 152

8.2 損傷試驗 154

8.3 損傷分析 155

8.4 橡膠水泥土損傷變量和損傷演化規(guī)律 156

8.4.1 損傷模量的測定方法 156

8.4.2 損傷試驗結(jié)果 157

8.4.3 損傷演化規(guī)律 159

8.4.4 損傷演化方程 159

8.5 本章小結(jié) 160

參考文獻 161

9 橡膠水泥土樁復合地基試驗 162

9.1 復合地基的基本理論 162

9.1.1 復合地基的兩個基本概念 162

9.1.2 位移協(xié)調(diào)條件 164

9.1.3 復合地基的破壞形式 165

9.2 橡膠水泥土樁復合地基的豎向荷載試驗 166

9.2.1 試驗準備及過程 166

9.2.2 橡膠水泥土樁復合地基荷載傳遞規(guī)律 169

9.2.3 橡膠粉摻量對荷載性狀的影響 172

9.3 橡膠水泥土樁復合地基的水平荷載試驗 174

9.3.1 試驗過程 174

9.3.2 單樁復合地基水平荷載性能 175

9.3.3 群樁復合地基試驗 179

9.4 本章小結(jié) 187

參考文獻 188 2100433B