弹性混凝土试验及应用

康利栋，白探平

（山西省方山县绿华园建筑材料有限公司绿华搅拌站技术创新组，山西 吕梁 033000）

弹性混凝土试验及应用

康利栋，白探平

（山西省方山县绿华园建筑材料有限公司绿华搅拌站技术创新组，山西 吕梁 033000）

本文研究了某工程用弹性混凝土的配制、性能、生产和施工要点、工程效果。研究结果表明，该弹性混凝土工作性能良好，混凝土中的弹性颗粒分布均匀，并未出现上浮现象；混凝土 28 天强度达到 41.6MPa，弹性模量为 22.3GPa；经检测混凝土表面无裂缝，无明显色差。该弹性混凝土各项性能均达到设计要求，取得了良好的应用效果。

弹性混凝土；橡胶颗粒；应用

0 引言

随着经济的飞速发展，在城市及道路建设中大批的桥梁涌现出来。伸缩缝是桥梁工程中极其重要的组成，伸缩缝的施工质量直接关系到桥梁的运营使用。传统的伸缩缝是钢筋混凝土，后来逐步发展为钢纤维混凝土，但局限于混凝土的抗挤压性差，在桥梁运行过程中由于结构热胀冷缩及梁体位移等因素，伸缩缝均会出现不同程度的裂缝，严重影响桥梁的耐久性。橡胶为弹性体，包括天然橡胶及合成橡胶，是无定形的高聚物，具有良好的伸缩性和复原性。弹性混凝土由于加入大量的橡胶颗粒，使得混凝土能够承受一定程度的挤压，在桥梁工程的应用中可以避免因为热胀冷缩、位移等因素引发的裂缝。本文就弹性混凝土的研究及应用进行概述，希望能对桥梁的设计及施工提供参考。

1 工程概况

吕梁新城某桥梁工程是吕梁新城建设中连接吕梁大道与新城大道、盛地大道的重要交通枢纽。桥梁跨度 146 米，宽40 米，采用水下桩基础、扩大基础、独立承台，桥梁为现浇C50 钢筋混凝土，桥面 C50 钢纤维混凝土，沥青路面，总计混凝土用量约 1.2 万 m³。设计单位考虑到桥梁冲击力及地震等对桥梁耐久性的影响，在桥梁伸缩缝设计中采用弹性混凝土。该混凝土具有抗冲击力强、稳定性好、噪音小等优点，但同时具有工艺新颖、技术含量高、施工难度大等特点。设计要求弹性混凝土弹性模量不大于 24.0GPa。

2 配合比试验

2.1 试验方法

试验方法参照 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》和 GB/T 50082—2009《混凝土长期性能和耐久性能试验方法》的有关规定进行，测试项目包括混凝土的坍落度、扩展度、弹性模量和 3d、7d、28d 抗压强度。

2.2 原材料

试验通过调整配合比中橡胶颗粒的用量来检测混凝土弹性模量及强度的变化。试验材料均为搅拌站日常生产所用材料。

（1）水：地下水。

（2）水泥：华润 P·O52.5 水泥，28d 强度 58.2MPa。

（3）粉煤灰：柳林电厂Ⅱ级灰，需水量 93%，细度22%。

（4）矿粉：中钢 S95 级。

（5）弹性颗粒：河北永新橡胶颗粒，粒径 2～5mm，堆积密度 523kg/m³。

（6）砂：混合砂，机制砂 60%，河砂 40%。

（7）石子：碎石 5～20mm 连续级配。

（8）外加剂：聚羧酸减水剂。

2.3 试验配合比

通过调整砂率、外加剂用量使得混凝土和易性、坍落度大致相同。由于弹性颗粒体积较轻，为防止其在生产及施工过程中随浆体上浮，在配制混凝土时坍落度不宜过大，试验时控制坍落度 (160±20)mm。混凝土配合比见表 1。

表1　配合比 kg/m3

3 试验结果及分析

对各配合比混凝土的工作性能和力学性能进行检测，结果见表 2。

由试验结果可知，随着橡胶颗粒用量增加，其弹性模量会大幅下降，表明混凝土的刚性下降，柔性变好。随着弹性颗粒的增加，由于橡胶颗粒和砂浆界面处存在大量微型空气泡群，使混凝土抗压强度会大幅下降，当橡胶颗粒用到 1%时，其强度会下降 50% 左右；添加橡胶颗粒后可以显著地提高混凝土的抗冲击性、变形量。试验中测试 06 号混凝土试件的 28d 强度为 33.5MPa，测试之后（即承受过抗压强度荷载之后）试件仍保持原有形状，并不像普通混凝土一样立刻破碎，试件表面甚至看不见任何破坏现象，第二次接受抗压试验，其平均强度仍可以达到 31.2MPa，试件依旧保持原有形状。

图 1a) 为 03 号试验 3 天混凝土试件截面，图 1b) 为 28 天混凝土试件截面，可以看出混凝土中的弹性颗粒分布均匀，并未出现上浮现象。

表2　混凝土性能检测结果

图1　03 号混凝土试件截面

4 生产与施工

4.1 生产

（1）由于设计要求弹性模量低于 24.0GPa，且强度不低于C30，结合上述试验数据决定采用 05 配合比，调整后的生产配合比见表 3。

（2）生产配料采用计算机自动控制，电子秤对混凝土所需的原材料进行精确计量。当班人员随机抽取样品，并在出厂前检测每车混凝土的坍落度及和易性，出厂坍落度为155mm，运距 12 公里，现场检测坍落度 150mm。

表3　生产配合比 kg/m3

4.2 施工与养护

组织现场施工，每车混凝土的摊铺、振捣、整平、压面连续进行，为防止拌合物离析，摊铺时采用“扣锹”法，严禁抛掷和耧耙。振捣时采用插入式振动器，根据混凝土的坍落度掌握振捣时间，避免过振或漏振，并采用二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

在浇筑完成后立即进行薄膜覆盖，养护周期 14 天。图2为施工现场图。

图2　施工现场图

5 工程效果

经双方检测表面无裂缝，无明显色差，混凝土 28 天强度达到 41.6MPa，弹性模量为 22.3GPa，达到设计要求。弹性混凝土在桥梁中的应用可以极大地减小桥梁在运行过程中冲击力、热胀冷缩、梁体位移等因素对桥梁的影响，提高建筑的使用寿命，同时增加路面的柔度，从根本上改善水泥混凝土高噪声、高震动的缺点。

［通讯地址］山西省吕梁市离石区凤山路北城王府小区 3 号楼 1301 室（033000）

康利栋，男，现任方山县绿华园建筑材料有限公司绿华搅拌站试验室主任，主要从事混凝土及其它预制构件等的生产与研发。