在《材料》杂志上的一篇新论文 评估了含有废轮胎橡胶和再生轮胎钢纤维的混凝土的性能。该研究由来自塞浦路斯和英国的科学家进行。

用废料代替混凝土中的骨料

混凝土制造是二氧化碳排放的主要贡献者，全球城市发展和基础设施的快速发展正在增加对这种破坏环境的材料的需求。

为了解决建筑业和人类社会面临的问题，利用丰富的废料来替代混凝土中的骨料和普通波特兰水泥已成为近年来可行的研究领域。

已经研究了几种工业废物流作为混凝土材料替代物对建筑行业的好处。对粉煤灰、铸造渣、观赏石和回收拆迁废料进行了探索，在可持续性、成本效益、环境友好、循环性、减少废物以及机械和物理化学性能改善方面带来了好处。

橡胶混凝土

一种可广泛用于替代可持续混凝土中的骨料的潜在材料是橡胶。研究表明，加入橡胶颗粒有助于提高混凝土的能量吸收能力。

然而，加入大量橡胶颗粒可能会带来技术挑战。橡胶可以显着降低混凝土的抗压强度，这导致研究人员告诫不要加入这些大量材料。研究表明，橡胶颗粒可以增强特定的混凝土力学性能，并且可以在地震和冲击载荷下提供增强的性能。

利用废轮胎

使用废物流为橡胶混凝土提供橡胶符合循环经济的目标，减少通常送往垃圾填埋场或在环境中处置的废物量。每年产生超过 10 亿个报废轮胎，这是废橡胶的主要来源。这带来了重大的环境挑战。

轮胎具有复杂的化学成分以及钢纤维，这使得它们难以用传统方式回收。化学成分可以转化为生物燃料，最近的研究集中在使用废橡胶颗粒和钢纤维作为混凝土骨料替代品和混凝土的增强元件。

当与橡胶颗粒结合使用时，废钢纤维可以提高混凝土的抗弯强度等性能，同时增强能量吸收。文献中已经介绍了新型纤维增强混凝土的几种用途，将它们结合到钢筋混凝土应用中，例如提供改进的结构强度的桥梁和梁。

研究表明，从轮胎中回收的钢纤维是一种有效的混凝土增强材料，具有与人造钢纤维相当甚至更优越的机械性能和性能。多项研究调查了不同数量的回收废轮胎橡胶颗粒和钢纤维的使用以及它们提高混凝土机械性能的能力。

研究

到目前为止，只有一项研究调查了 PVA 纤维增强橡胶水泥复合材料的性能。增强橡胶复合材料替代传统骨料并提供性能增强的潜力是有希望的。

这项新研究旨在评估混凝土的性能增强，其中包含大量橡胶颗粒和从报废轮胎废料中获得的回收钢纤维。作者研究了用橡胶颗粒代替 60% 的常规混凝土骨料的效果。研究中生产的环保混凝土被称为钢纤维增强橡胶混凝土。

在研究中研究了机械性能和耐久性。进行了几项测试，包括循环和静态负载、冲击负载、弯曲弯曲和耐久性测试。耐久性测试是在环境条件下进行的，特别是冻融循环和氯化物暴露。对获得的实验数据进行了数值分析，可以与传统的强化技术进行比较。

研究结果

由于大量回收的报废材料，使用这些废料可以在可持续性和循环性方面带来好处。此外，所生产的混凝土具有出色的应变能力，有望用于承受循环载荷。尽管抗压强度低，但该材料可承受长期的循环载荷，使其成为一种很有前途的结构材料。

通过掺入大量橡胶颗粒可以显着提高阻尼比，这对这种新型钢纤维增强橡胶混凝土的能量吸收能力产生了积极影响。此外，该材料在腐蚀性环境和冻融循环下具有足够的耐用性。

数值评估表明，与传统加固策略相比，该材料可以提高由钢筋混凝土制成的结构元件的性能。虽然这是可持续混凝土研究的一个很大程度上尚未探索的领域，但该研究为钢纤维增强橡胶混凝土提供了有希望的前景，这在可持续性和性能增强方面具有好处。

作者已经确定了未来的研究方向，例如用这种新型材料改造现有结构并将其应用于隔震基础系统。未来的研究将使这些材料在结构工程和建筑元件中的工业规模应用成为可能。