摘要
携沙高速水流会对水工混凝土泄水建筑物造成严重的冲磨破坏，将橡胶颗粒掺入混凝土中，可减缓冲击荷载作用下混凝土的磨损破坏，缓解混凝土原材料资源短缺、废旧橡胶轮胎污染环境等问题。对此，本文研究了不同掺量下改性橡胶混凝土的抗冲磨性能，以强度等级为C40的混凝土为基准，选取2-4mm的橡胶颗粒，分别采用水洗、5%NaOH溶液改性、1%KH570+5%NaOH复合改性方式，按5%、10%、15%、20%的掺量等体积取代砂配制橡胶混凝土，并在传统水下钢球法的基础上增设近景摄影测量技术，研究了橡胶掺量和改性方式对混凝土力学及抗冲磨性能的影响，并通过扫描电镜观察橡胶、粗骨料与水泥基体间的界面过渡区。研究结果表明： （1）当橡胶掺量低于20%时，混凝土拌合物含气量随橡胶掺量的增大而增大，坍落度则先增大后减小。当掺量增加至20%时，坍落度几乎为零，含气量提升3.5%； （2）相较于基准组混凝土，橡胶混凝土的各项力学性能随橡胶掺量的增加而降低，但抗冲磨性能随掺量的增加而增强。三种改性方式中，复合溶液改性的橡胶混凝土的各项力学性能最优，当掺量为20%时，磨损率仅为1.4%，抗冲磨强度提升3.47倍，冲磨深度降低60.32%； （3）混凝土各项力学性能随橡胶掺量的增加而降低的主要原因：橡胶-水泥基体界面过渡区之间存在微小裂隙；橡胶自身抗压强度较小，受压时产生应力集中现象，使得橡胶颗粒成为薄弱点； （4）改性橡胶混凝土抗冲磨机理：在冲磨过程中，橡胶颗粒可将系统的机械能转化为弹性势能，具有“吸收能量”的作用；橡胶与水泥基体属于不同介质，橡胶-水泥基体界面过渡区具有“阻碍能量传递”的作用。
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