科创中国

"项目简介：

以混凝土为代表的传统建材行业正在经历巨大的变革和创新进程，回收橡胶颗粒集料混凝土既减轻了废旧轮胎给环境带来的压力，又能够很好的改善普通混凝土的性能，是集环保与资源再利用的于一体的具有前瞻性的创新材料。在道路桥梁工程中，基于其抵抗各类荷载及野外恶劣环境作用下力学、耐久性能及降低行车胎噪的优点，在抗拉强度等级有一定需求、对抗裂韧性及环境噪声要求严格的市政道路、桥梁、通道、涵洞等公用工程中具有广阔的推广应用前景。

针对水泥基回收橡胶粒料混凝土在抗雨水侵渗、抗冻融损伤及抗裂韧性等三大路用性能方面的需求，实现了性能提升：（一），采用内掺法制备，以橡胶颗粒（橡胶粉）掺量按照细骨料体积固定百分比的原则掺入基准混凝土中，等体积替换相应的细骨料。基于快速冻融循环试验数据得到质量损失率Wl与冻融损伤量D两指标变化规律，得到了橡胶粉粒径和掺量相对最优配合比，建立了一种提高抗冻融耐久性的橡胶粉集料混凝土优化设计方法。此成果在降低冻融循环下质量损失与改善抗冻融性能方面具有较大的优势，应用于北方高冻融敏感性地区的道路与桥梁工程中，可实现废旧橡胶制品的无污染消化处理，达到节约能耗、保障恶劣环境下结构耐久性的目的；（二），基于渗水高度法试验数据得到各组内相对渗透系数，以及相对于基准混凝土的平均渗水高度指标变化规律，建立了一种提高抗冻融耐久性的橡胶粉集料混凝土优化设计方法。此成果应用于雨水量充沛地区的道路路面工程或桥面铺装工程中，不仅可实现废旧橡胶制品的无污染消化处理，解决资源短缺和环境污染两大问题，而且可以充分发挥其优良的抗水渗透性能，达到了节约能耗、保障恶劣环境下土木工程结构耐久性的目的；（三），通过在橡胶混凝土构件拉应力区域配置少量的构造钢筋而形成复合增韧材料，基于构件折压比试验数据得到韧性增大系数变化规律，获得了橡胶粒径和掺量相对最优配合比指标，建立了一种高韧性少筋水泥基橡胶混凝土的设计方法，既保证了材料具有较高的抗弯折强度又具有优良的韧性性能。此成果应用于对抗裂韧性及耐久性能要求严格的道路与桥梁工程构造物中，可实现废旧橡胶制品的无污染消化处理，充分发挥橡胶混凝土的优良的韧性性能，且构造钢筋的使用量大大减少，显著降低了工程成本。

项目成果已在西安市亚行星火路立交工程-道路箱涵工程项目与西宁市富星路下穿凤凰山快速路通道工程中的小试应用。可以看出，防裂和降噪性能驱动下的水泥基橡胶集料混凝土材料可针对性地应用于在市政道桥等强度等级要求不高但抗裂防渗较为严格的结构构造物中，部分减少甚至完全取代了钢筋使用，优势同时体现在施工与运营两阶段中。在施工过程中简化了施工工艺，缩短了建设工期；在建成运营的跟踪观测中，不仅抗裂效果显著而且有效吸能减振，减弱运营车辆产生的环境噪声，在周边建（构）筑物密集的市政道桥工程应用中显示出了巨大的优越性，规模化应用后必将推动以省会城市中心辐射至周边各地市市政公用设施工程的混凝土建材行业优化升级，具备了可观的经济和社会效益。

应用范围：市政道路桥梁工程、城市立交工程、机场工程、市政涵洞通道工程等

合作方式：技术授权、技术开发、技术服务

主要完成人：郭琦、孙虎平、张西安等"