低碳視角下橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料性能研究與展望一、引言1.1研究背景與意義在全球積極應(yīng)對氣候變化的大背景下，“低碳”已成為各行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵目標(biāo)。建筑行業(yè)作為能源消耗和碳排放的重點(diǎn)領(lǐng)域，其發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變對實(shí)現(xiàn)全球低碳目標(biāo)至關(guān)重要。建筑材料的生產(chǎn)與使用在建筑行業(yè)的能源消耗和碳排放中占據(jù)較大比重，據(jù)《中國建筑材料工業(yè)碳排放報(bào)告（2020年度）》顯示，中國建筑材料工業(yè)二氧化碳排放14.8億噸，占全國碳排放總量的14.9%，能源消費(fèi)量約占全國能源消費(fèi)總量的8%。因此，開發(fā)和應(yīng)用低碳建筑材料成為建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排的重要舉措。護(hù)坡工程作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于水利、交通、海岸防護(hù)等領(lǐng)域，旨在保護(hù)坡體免受雨水沖刷、水流侵蝕、風(fēng)化等自然因素的破壞，確保工程的穩(wěn)定性和安全性。傳統(tǒng)護(hù)坡材料如漿砌或干砌塊石等，存在資源開采難、工程質(zhì)量差、建設(shè)成本高以及浪費(fèi)資源、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。隨著環(huán)保理念的普及和低碳目標(biāo)的提出，尋找新型環(huán)保、低碳的護(hù)坡材料成為護(hù)坡工程發(fā)展的必然趨勢。橡膠再生粗骨料混凝土作為一種新型的建筑材料，具有顯著的環(huán)保價(jià)值和應(yīng)用潛力。它主要以廢舊輪胎等橡膠制品為原料，經(jīng)過加工處理后得到橡膠再生粗骨料，再與水泥、砂、水等其他材料按一定比例混合制成。這種材料的應(yīng)用，一方面可以有效解決廢舊輪胎等橡膠制品帶來的環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，減少對天然骨料的依賴，降低資源開采對環(huán)境的破壞；另一方面，在生產(chǎn)過程中，相較于傳統(tǒng)混凝土，橡膠再生粗骨料混凝土能夠減少能源消耗和溫室氣體排放，符合低碳發(fā)展的要求。已有研究表明，橡膠再生粗骨料混凝土在力學(xué)性能、抗凍性能、抗?jié)B性能等方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。在力學(xué)性能方面，雖然其強(qiáng)度可能略低于傳統(tǒng)混凝土，但通過合理的配合比設(shè)計(jì)和添加劑的使用，可以在一定程度上提高其強(qiáng)度，滿足護(hù)坡工程的基本要求。例如，有研究通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在橡膠再生粗骨料混凝土中添加適量的減水劑和纖維，可以有效改善其工作性能和力學(xué)性能。在抗凍性能方面，橡膠再生粗骨料混凝土由于橡膠顆粒的存在，能夠緩沖凍脹應(yīng)力，表現(xiàn)出比傳統(tǒng)混凝土更好的抗凍性能，這對于寒冷地區(qū)的護(hù)坡工程具有重要意義。在抗?jié)B性能方面，橡膠再生粗骨料的摻入可以改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，從而提高其抗?jié)B性能，增強(qiáng)護(hù)坡工程的耐久性。然而，目前橡膠再生粗骨料混凝土在護(hù)坡工程中的應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題。一方面，由于橡膠再生粗骨料的物理和化學(xué)性質(zhì)與天然骨料存在差異，導(dǎo)致其在混凝土中的分散性和粘結(jié)性較差，影響混凝土的性能穩(wěn)定性。另一方面，現(xiàn)有的研究主要集中在橡膠再生粗骨料混凝土的基本性能測試上，對于其在護(hù)坡工程實(shí)際應(yīng)用中的性能表現(xiàn)、長期耐久性以及與護(hù)坡工程環(huán)境的適應(yīng)性等方面的研究還相對較少。此外，橡膠再生粗骨料混凝土的配合比設(shè)計(jì)還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不同的研究和工程實(shí)踐中采用的配合比差異較大，這也限制了其在護(hù)坡工程中的廣泛應(yīng)用。因此，深入研究基于低碳目標(biāo)的橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料性能具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。通過系統(tǒng)研究橡膠再生粗骨料混凝土的組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，提高其性能穩(wěn)定性和耐久性，為其在護(hù)坡工程中的大規(guī)模應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，不僅有助于推動建筑材料行業(yè)的綠色低碳發(fā)展，還能為護(hù)坡工程的可持續(xù)發(fā)展提供新的解決方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的有機(jī)統(tǒng)一。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在橡膠再生粗骨料混凝土性能研究方面，國內(nèi)外學(xué)者已取得了一系列成果。在力學(xué)性能上，眾多研究表明，隨著橡膠再生粗骨料取代率的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量通常會呈現(xiàn)下降趨勢。例如，相關(guān)研究通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為30%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度相比普通混凝土降低了約20%。這主要是因?yàn)橄鹉z的彈性模量遠(yuǎn)低于天然骨料，且與水泥漿體的粘結(jié)性能較差，導(dǎo)致在受力過程中容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低混凝土的強(qiáng)度。但也有研究指出，通過添加纖維（如聚丙烯纖維、鋼纖維等）或外加劑（如硅灰、減水劑等），可以在一定程度上改善橡膠再生粗骨料混凝土的力學(xué)性能。如在混凝土中加入適量的聚丙烯纖維，可有效阻止裂縫的擴(kuò)展，提高其抗拉強(qiáng)度和韌性。在耐久性方面，橡膠再生粗骨料混凝土展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。在抗凍性能上，由于橡膠顆粒具有良好的柔韌性和變形能力，能夠緩沖凍脹應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，因此其抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。相關(guān)凍融循環(huán)試驗(yàn)表明，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后，普通混凝土的質(zhì)量損失率達(dá)到10%，而橡膠再生粗骨料混凝土的質(zhì)量損失率僅為5%。在抗?jié)B性能方面，研究發(fā)現(xiàn)橡膠再生粗骨料的摻入可以細(xì)化混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，從而提高其抗?jié)B性能。在護(hù)坡工程應(yīng)用研究方面，目前的研究主要集中在可行性分析和性能評估上。研究表明，橡膠再生粗骨料混凝土在護(hù)坡工程中具有一定的可行性，能夠滿足護(hù)坡工程對材料強(qiáng)度和耐久性的基本要求。有研究針對某河道護(hù)坡工程，通過模擬水流沖刷和干濕循環(huán)等工況，對橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料的性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明其能夠有效抵抗水流沖刷，具有較好的耐久性。然而，對于橡膠再生粗骨料混凝土在護(hù)坡工程中的長期性能演變、與不同護(hù)坡結(jié)構(gòu)的適配性以及施工工藝優(yōu)化等方面的研究還相對較少。盡管國內(nèi)外學(xué)者在橡膠再生粗骨料混凝土性能及在護(hù)坡工程應(yīng)用方面已取得了一定成果，但仍存在一些研究空白與不足。在材料性能優(yōu)化方面，如何進(jìn)一步提高橡膠再生粗骨料與水泥漿體的粘結(jié)性能，改善其在混凝土中的分散性，從而全面提升橡膠再生粗骨料混凝土的性能，仍是亟待解決的問題。在護(hù)坡工程應(yīng)用方面，缺乏針對不同地理環(huán)境、氣候條件和工程需求的橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料的系統(tǒng)研究，以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工指南。此外，對于橡膠再生粗骨料混凝土在護(hù)坡工程中的環(huán)境影響評估，包括對土壤、水體和生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響等方面的研究也較為匱乏。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究旨在深入探究基于低碳目標(biāo)的橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料性能，具體內(nèi)容如下：橡膠再生粗骨料混凝土基本性能研究：對橡膠再生粗骨料的物理性能進(jìn)行全面測試，包括顆粒形狀、粒徑分布、密度、吸水率等。通過實(shí)驗(yàn)研究不同橡膠再生粗骨料取代率下混凝土的工作性能，如坍落度、擴(kuò)展度、流動性等，分析取代率對工作性能的影響規(guī)律。研究混凝土的力學(xué)性能，包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量等隨橡膠再生粗骨料取代率的變化情況，建立力學(xué)性能與取代率之間的定量關(guān)系。橡膠再生粗骨料混凝土耐久性能研究：進(jìn)行抗凍性能測試，通過快速凍融循環(huán)試驗(yàn)，研究不同取代率下混凝土的質(zhì)量損失率、相對動彈模量等指標(biāo)的變化，評估其抗凍性能。開展抗?jié)B性能測試，采用滲水高度法或電通量法，測定混凝土的抗?jié)B等級或電通量，分析橡膠再生粗骨料對混凝土抗?jié)B性能的影響。研究混凝土的抗碳化性能，通過碳化試驗(yàn)，測定混凝土的碳化深度，探討橡膠再生粗骨料對混凝土碳化過程的影響機(jī)制。橡膠再生粗骨料混凝土配合比優(yōu)化：基于前期對基本性能和耐久性能的研究結(jié)果，以低碳、高性能為目標(biāo)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)或響應(yīng)面優(yōu)化方法，對橡膠再生粗骨料混凝土的配合比進(jìn)行優(yōu)化?？紤]水泥用量、橡膠再生粗骨料取代率、砂率、水膠比、外加劑等因素對混凝土性能的影響，確定最佳配合比。在配合比優(yōu)化過程中，充分考慮材料成本和實(shí)際工程應(yīng)用的可行性，確保優(yōu)化后的配合比既能滿足工程性能要求，又具有良好的經(jīng)濟(jì)性和施工性。橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料的工程應(yīng)用性能研究：模擬實(shí)際護(hù)坡工程的工況，如水流沖刷、干濕循環(huán)、溫度變化等，對橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料的性能進(jìn)行測試和評估。研究其在不同工況下的耐久性、穩(wěn)定性和抗侵蝕性能，分析材料在實(shí)際工程應(yīng)用中的性能演變規(guī)律。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料在實(shí)際工程中的可行性和有效性，收集工程應(yīng)用數(shù)據(jù)，為其大規(guī)模推廣應(yīng)用提供實(shí)踐依據(jù)。結(jié)合實(shí)際工程案例，對橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡工程的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益進(jìn)行綜合分析和評價(jià)，明確其在實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)方面的優(yōu)勢和潛力。1.3.2研究方法本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，確保研究的科學(xué)性和可靠性，具體如下：試驗(yàn)研究：進(jìn)行材料性能測試試驗(yàn)，包括橡膠再生粗骨料的物理性能測試和橡膠再生粗骨料混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能測試等。嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)操作，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性。開展配合比優(yōu)化試驗(yàn)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)或響應(yīng)面優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)多組不同配合比的混凝土試件，通過試驗(yàn)結(jié)果分析各因素對混凝土性能的影響程度，確定最佳配合比。進(jìn)行模擬工況試驗(yàn)，利用試驗(yàn)設(shè)備模擬實(shí)際護(hù)坡工程的水流沖刷、干濕循環(huán)、溫度變化等工況，對橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料的性能進(jìn)行測試和評估。微觀分析：采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察橡膠再生粗骨料與水泥漿體的界面微觀結(jié)構(gòu)，分析兩者之間的粘結(jié)情況和微觀孔隙結(jié)構(gòu)，揭示橡膠再生粗骨料對混凝土性能影響的微觀機(jī)制。運(yùn)用壓汞儀（MIP）測試混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，如孔隙率、孔徑分布等，研究橡膠再生粗骨料的摻入對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響，從而進(jìn)一步解釋混凝土性能變化的原因。理論分析：基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)和微觀分析結(jié)果，建立橡膠再生粗骨料混凝土性能的理論模型，如力學(xué)性能模型、耐久性能模型等，通過理論模型預(yù)測混凝土在不同條件下的性能表現(xiàn)，為工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。從材料科學(xué)和力學(xué)原理的角度，分析橡膠再生粗骨料混凝土性能的影響因素和作用機(jī)制，深入探討材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，為配合比優(yōu)化和性能改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。數(shù)值模擬：利用有限元軟件對橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，模擬不同工況下護(hù)坡結(jié)構(gòu)的受力情況、變形情況以及材料的性能變化，預(yù)測護(hù)坡工程的長期性能和可靠性，為工程設(shè)計(jì)和施工提供參考。通過數(shù)值模擬，可以在工程實(shí)施前對不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評估和優(yōu)化，減少試驗(yàn)成本和工程風(fēng)險(xiǎn)，提高工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。二、橡膠再生粗骨料混凝土概述2.1橡膠再生粗骨料的制備與特性橡膠再生粗骨料主要來源于廢舊輪胎，這是一種在全球范圍內(nèi)大量產(chǎn)生且難以自然降解的廢棄物。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，廢舊輪胎的數(shù)量與日俱增，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年產(chǎn)生的廢橡膠輪胎超過5000萬條，這些廢舊輪胎若得不到有效處理，不僅會占用大量土地資源，還會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。將廢舊輪胎轉(zhuǎn)化為橡膠再生粗骨料，為其資源化利用提供了一條重要途徑。其加工工藝通常包括以下幾個關(guān)鍵步驟：首先是預(yù)處理階段，在此階段，需要對廢舊輪胎進(jìn)行清洗，以去除表面的泥土、油污等雜質(zhì)，確保后續(xù)加工的質(zhì)量；接著進(jìn)行切割，將輪胎切割成合適大小的塊狀，便于后續(xù)的破碎操作。隨后進(jìn)入破碎階段，采用專門的破碎機(jī)，如顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等，將預(yù)處理后的輪胎塊進(jìn)一步破碎成較小的顆粒。這些破碎后的顆粒形狀和尺寸較為雜亂，需要進(jìn)行篩選分級，通過振動篩等設(shè)備，按照不同的粒徑范圍對顆粒進(jìn)行分類，以滿足不同工程對骨料粒徑的要求。在篩選分級后，還可根據(jù)需要對橡膠再生粗骨料進(jìn)行表面處理，如采用化學(xué)試劑處理，以改善其與水泥漿體的粘結(jié)性能。橡膠再生粗骨料具有獨(dú)特的物理特性。在密度方面，其密度通常低于天然骨料，一般在1.0-1.2g/cm3之間，這是由于橡膠本身的密度相對較低，且內(nèi)部存在一定的孔隙結(jié)構(gòu)。較低的密度使得橡膠再生粗骨料混凝土具有輕質(zhì)的特點(diǎn)，在一些對結(jié)構(gòu)自重有要求的工程中具有明顯優(yōu)勢，如高層建筑的非承重結(jié)構(gòu)、道路的輕質(zhì)基層等。其吸水性較強(qiáng)，吸水率可達(dá)10%-20%，這是因?yàn)橄鹉z顆粒的多孔結(jié)構(gòu)使其能夠吸附較多的水分。較高的吸水性會對混凝土的工作性能產(chǎn)生影響，如在混凝土攪拌過程中，需要考慮橡膠再生粗骨料的吸水情況，適當(dāng)增加用水量，以保證混凝土的坍落度和流動性滿足施工要求。在化學(xué)成分上，橡膠再生粗骨料主要由橡膠烴、炭黑、硫磺等組成。橡膠烴是橡膠的主要成分，賦予了橡膠良好的彈性和柔韌性；炭黑則增強(qiáng)了橡膠的耐磨性和強(qiáng)度；硫磺在橡膠的硫化過程中起到重要作用，影響著橡膠的交聯(lián)程度和性能。這些化學(xué)成分決定了橡膠再生粗骨料具有良好的彈性和韌性，能夠在混凝土中起到緩沖應(yīng)力的作用，提高混凝土的抗沖擊性能和抗疲勞性能。在受到?jīng)_擊荷載時(shí)，橡膠再生粗骨料能夠吸收能量，減少混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而提高混凝土的耐久性。2.2橡膠再生粗骨料混凝土的組成與配合比設(shè)計(jì)橡膠再生粗骨料混凝土主要由水泥、橡膠再生粗骨料、砂、水以及外加劑等組成。水泥作為膠凝材料，在混凝土中起著關(guān)鍵的粘結(jié)作用，其品種和強(qiáng)度等級的選擇直接影響混凝土的性能。常見的水泥品種有普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等，普通硅酸鹽水泥具有早期強(qiáng)度高、凝結(jié)硬化快等特點(diǎn)，適用于對早期強(qiáng)度要求較高的護(hù)坡工程；礦渣硅酸鹽水泥則具有較好的抗侵蝕性和后期強(qiáng)度增長潛力，在有抗侵蝕要求的環(huán)境中更為適用。砂作為細(xì)骨料，填充在粗骨料之間，使混凝土的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)。其顆粒形狀、粒徑分布和含泥量等因素對混凝土的工作性能和強(qiáng)度有重要影響。一般來說，選用級配良好、顆粒形狀接近球形的砂，可提高混凝土的流動性和強(qiáng)度。含泥量過高會降低水泥與骨料之間的粘結(jié)力，影響混凝土的耐久性，因此砂的含泥量應(yīng)嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。水在混凝土中參與水泥的水化反應(yīng)，為水泥的水化提供必要的條件，同時(shí)也影響混凝土的工作性能。水的用量需根據(jù)水泥的需水量、骨料的吸水率以及外加劑的性能等因素綜合確定。水膠比（水與膠凝材料的質(zhì)量比）是配合比設(shè)計(jì)中的一個重要參數(shù)，它直接影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。較低的水膠比可以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，但會降低混凝土的工作性能，增加施工難度；較高的水膠比則會降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性，容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫等缺陷。外加劑在橡膠再生粗骨料混凝土中起著重要的改性作用。減水劑是常用的外加劑之一，它能夠在不增加用水量的情況下，顯著提高混凝土的流動性，改善混凝土的工作性能，同時(shí)還能減少水泥用量，降低混凝土的成本和水化熱。如聚羧酸系減水劑，具有減水率高、保坍性能好等優(yōu)點(diǎn)，在橡膠再生粗骨料混凝土中應(yīng)用廣泛。引氣劑可以引入微小氣泡，改善混凝土的和易性和抗凍性，尤其適用于寒冷地區(qū)的護(hù)坡工程。在混凝土中引入適量的氣泡，能夠在凍融循環(huán)過程中緩沖凍脹應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而提高混凝土的抗凍性能。配合比設(shè)計(jì)是橡膠再生粗骨料混凝土制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的是在滿足工程性能要求的前提下，確定各組成材料的最佳比例，以實(shí)現(xiàn)混凝土性能與成本的優(yōu)化平衡。配合比設(shè)計(jì)通常遵循以下原則：首先，要滿足混凝土的強(qiáng)度要求，根據(jù)護(hù)坡工程的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級，通過計(jì)算和試驗(yàn)確定合適的水膠比和水泥用量。其次，要保證混凝土具有良好的工作性能，包括合適的坍落度、流動性和粘聚性等，以滿足施工過程中的攪拌、運(yùn)輸、澆筑和振搗等要求。再者，要考慮混凝土的耐久性，通過控制水膠比、添加外加劑等措施，提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性和抗碳化性等耐久性能。在配合比設(shè)計(jì)方法上，常用的有經(jīng)驗(yàn)法和計(jì)算法。經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步確定配合比，然后通過試配和調(diào)整來確定最終配合比。這種方法簡單易行，但缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性，對于新型材料如橡膠再生粗骨料混凝土，可能無法準(zhǔn)確確定最佳配合比。計(jì)算法是基于混凝土的組成材料特性和性能要求，通過理論計(jì)算來確定配合比。例如，根據(jù)鮑羅米公式，結(jié)合水泥的強(qiáng)度等級、水膠比等參數(shù)，計(jì)算混凝土的配制強(qiáng)度，進(jìn)而確定水泥用量。在計(jì)算過程中，還需要考慮橡膠再生粗骨料的物理性能，如密度、吸水率等對配合比的影響。由于橡膠再生粗骨料的吸水率較高，在計(jì)算用水量時(shí)，需要考慮其吸水因素，適當(dāng)增加用水量，以保證混凝土的工作性能。各成分對橡膠再生粗骨料混凝土性能有著顯著的影響。隨著橡膠再生粗骨料取代率的增加，混凝土的強(qiáng)度通常會下降。這是因?yàn)橄鹉z的彈性模量遠(yuǎn)低于天然骨料，且與水泥漿體的粘結(jié)性能較差，在受力過程中容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。但在一定范圍內(nèi)，橡膠再生粗骨料的摻入可以提高混凝土的抗沖擊性能和韌性，這對于護(hù)坡工程抵抗水流沖擊和其他動態(tài)荷載具有重要意義。水泥用量的增加可以提高混凝土的強(qiáng)度，但同時(shí)也會增加成本和水化熱，可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫等問題。因此，在配合比設(shè)計(jì)中，需要在保證強(qiáng)度的前提下，合理控制水泥用量。外加劑的種類和摻量對混凝土性能的影響也十分顯著。減水劑的適量使用可以提高混凝土的流動性和強(qiáng)度，減少水泥用量；引氣劑的合理摻量可以有效改善混凝土的抗凍性，但過量引氣會降低混凝土的強(qiáng)度。2.3在護(hù)坡工程中應(yīng)用的優(yōu)勢2.3.1環(huán)保優(yōu)勢在環(huán)保方面，橡膠再生粗骨料混凝土的應(yīng)用具有顯著意義。隨著社會的發(fā)展，廢舊輪胎的數(shù)量急劇增加，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年產(chǎn)生的廢舊輪胎數(shù)以億計(jì)，我國每年產(chǎn)生的廢橡膠輪胎也超過5000萬條。這些廢舊輪胎若得不到妥善處理，不僅會占用大量土地資源，還會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。橡膠再生粗骨料混凝土將廢舊輪胎作為主要原料，通過一系列加工工藝制成橡膠再生粗骨料，再用于混凝土的制備，實(shí)現(xiàn)了廢舊輪胎的資源化利用。這一過程有效減少了廢舊輪胎對環(huán)境的危害，降低了廢棄物的堆積量，為解決廢舊輪胎污染問題提供了可行的途徑。橡膠再生粗骨料混凝土的使用減少了對天然骨料的依賴。天然骨料的開采會對自然環(huán)境造成破壞，如破壞山體、河流生態(tài)，導(dǎo)致水土流失等。而橡膠再生粗骨料混凝土的應(yīng)用，使得大量廢舊輪胎得到回收利用，從而減少了對天然骨料的開采需求。這有助于保護(hù)自然資源，維護(hù)生態(tài)平衡，促進(jìn)資源的可持續(xù)利用。相關(guān)研究表明，每使用1立方米的橡膠再生粗骨料混凝土，可減少約0.8立方米天然骨料的開采，這對于資源保護(hù)具有重要意義。2.3.2經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢從經(jīng)濟(jì)角度來看，橡膠再生粗骨料混凝土在護(hù)坡工程中具有明顯的成本優(yōu)勢。廢舊輪胎作為一種廢棄資源，其獲取成本相對較低。與傳統(tǒng)混凝土使用的天然骨料相比，橡膠再生粗骨料的原料成本大幅降低。在護(hù)坡工程中，材料成本是工程總造價(jià)的重要組成部分，使用橡膠再生粗骨料混凝土能夠有效降低材料采購成本。有研究表明，在某護(hù)坡工程中，使用橡膠再生粗骨料混凝土后，材料成本相比使用傳統(tǒng)混凝土降低了約15%。由于橡膠再生粗骨料混凝土具有較好的工作性能和施工性能，在施工過程中，其和易性良好，便于攪拌、運(yùn)輸和澆筑，能夠提高施工效率，減少施工時(shí)間和人工成本。在一些大型護(hù)坡工程中，使用橡膠再生粗骨料混凝土可使施工周期縮短約10%，相應(yīng)的人工成本也有所降低。此外，橡膠再生粗骨料混凝土在耐久性方面表現(xiàn)出色，其抗凍性能、抗?jié)B性能等優(yōu)于傳統(tǒng)混凝土，這使得護(hù)坡工程在長期使用過程中，維修和更換的頻率降低，從而減少了后期維護(hù)成本。從工程的全生命周期來看，橡膠再生粗骨料混凝土的應(yīng)用能夠有效降低總投資成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。2.3.3工程性能優(yōu)勢在工程性能方面，橡膠再生粗骨料混凝土具有良好的力學(xué)性能，能夠滿足護(hù)坡工程的基本強(qiáng)度要求。盡管其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等可能略低于傳統(tǒng)混凝土，但通過合理的配合比設(shè)計(jì)和添加劑的使用，可以在一定程度上提高其強(qiáng)度。在橡膠再生粗骨料混凝土中添加適量的減水劑和纖維，可改善其力學(xué)性能，使其抗壓強(qiáng)度提高約10%。在實(shí)際護(hù)坡工程中，根據(jù)工程的具體需求，合理調(diào)整配合比，能夠確保橡膠再生粗骨料混凝土的強(qiáng)度滿足護(hù)坡工程的設(shè)計(jì)要求。橡膠再生粗骨料混凝土在耐久性方面表現(xiàn)突出。在抗凍性能上，由于橡膠顆粒的存在，能夠緩沖凍脹應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，使其抗凍性能優(yōu)于傳統(tǒng)混凝土。在寒冷地區(qū)的護(hù)坡工程中，經(jīng)過多次凍融循環(huán)后，傳統(tǒng)混凝土可能出現(xiàn)裂縫、剝落等現(xiàn)象，而橡膠再生粗骨料混凝土能夠保持較好的完整性。在抗?jié)B性能方面，橡膠再生粗骨料的摻入可以改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，從而提高其抗?jié)B性能，有效防止水分滲透對護(hù)坡結(jié)構(gòu)的破壞。在一些靠近水源或地下水位較高的護(hù)坡工程中，橡膠再生粗骨料混凝土的抗?jié)B性能優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)，能夠延長護(hù)坡工程的使用壽命。橡膠再生粗骨料混凝土具有良好的適應(yīng)性，能夠適應(yīng)復(fù)雜的工程環(huán)境。在一些地形復(fù)雜、地質(zhì)條件較差的護(hù)坡工程中，如山區(qū)、河岸等，傳統(tǒng)護(hù)坡材料可能難以滿足工程需求。而橡膠再生粗骨料混凝土由于其輕質(zhì)、韌性好等特點(diǎn)，能夠更好地適應(yīng)這些復(fù)雜環(huán)境。其輕質(zhì)特性可以減輕護(hù)坡結(jié)構(gòu)的自重，降低對地基的壓力，在地基承載力較低的地區(qū)具有明顯優(yōu)勢；其韌性好則使其能夠在受到外力沖擊時(shí)，如水流沖刷、地震等，更好地保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少損壞的風(fēng)險(xiǎn)。三、基于低碳目標(biāo)的性能測試與分析3.1力學(xué)性能3.1.1抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度是衡量橡膠再生粗骨料混凝土力學(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它直接關(guān)系到護(hù)坡結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用過程中承受壓力的能力。為了深入探究橡膠再生粗骨料摻量等因素對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，本研究進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。試驗(yàn)采用了標(biāo)準(zhǔn)的混凝土抗壓強(qiáng)度測試方法，依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2019）進(jìn)行操作。試驗(yàn)中，制備了多組不同配合比的橡膠再生粗骨料混凝土試件，其中橡膠再生粗骨料的取代率分別設(shè)置為0%、10%、20%、30%、40%和50%。其他材料如水泥、砂、水等的用量保持相對穩(wěn)定，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。試件的尺寸為150mm×150mm×150mm的立方體，每組設(shè)置3個試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下（溫度為20±2℃，相對濕度為95%以上）養(yǎng)護(hù)至28天齡期后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著橡膠再生粗骨料摻量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為10%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度相比基準(zhǔn)混凝土（橡膠再生粗骨料取代率為0%）降低了約5%；當(dāng)取代率增加到30%時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低了約15%；而當(dāng)取代率達(dá)到50%時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低幅度達(dá)到了約25%。這主要是由于橡膠的彈性模量遠(yuǎn)低于天然骨料，且橡膠再生粗骨料與水泥漿體之間的粘結(jié)性能較差。在受力過程中，橡膠再生粗骨料與水泥漿體的界面處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞提前發(fā)生，從而降低了混凝土的抗壓強(qiáng)度。通過進(jìn)一步分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度與橡膠再生粗骨料摻量之間存在一定的線性關(guān)系。利用線性回歸分析方法，建立了抗壓強(qiáng)度與橡膠再生粗骨料摻量的數(shù)學(xué)模型：f_c=f_{c0}-kx，其中f_c為橡膠再生粗骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度，f_{c0}為基準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度，x為橡膠再生粗骨料的取代率，k為系數(shù)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到k的值約為0.5。該模型可以在一定程度上預(yù)測不同橡膠再生粗骨料摻量下混凝土的抗壓強(qiáng)度，為工程設(shè)計(jì)和配合比優(yōu)化提供了參考依據(jù)。此外，還對不同強(qiáng)度等級水泥對橡膠再生粗骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究。分別采用了42.5級和52.5級水泥制備混凝土試件，在相同的橡膠再生粗骨料摻量下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。結(jié)果表明，使用52.5級水泥制備的混凝土抗壓強(qiáng)度明顯高于使用42.5級水泥制備的混凝土。這是因?yàn)?2.5級水泥的強(qiáng)度等級更高，能夠提供更強(qiáng)的膠結(jié)能力，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度。在橡膠再生粗骨料取代率為30%時(shí)，使用52.5級水泥的混凝土抗壓強(qiáng)度比使用42.5級水泥的混凝土高出約10MPa。因此，在實(shí)際工程中，根據(jù)對混凝土抗壓強(qiáng)度的要求，可以合理選擇水泥的強(qiáng)度等級，以滿足工程需求。3.1.2抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度是橡膠再生粗骨料混凝土力學(xué)性能的重要指標(biāo)，它反映了混凝土抵抗拉伸破壞的能力，對于護(hù)坡工程在受到拉伸荷載（如溫度變化、地基不均勻沉降等引起的拉應(yīng)力）時(shí)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了深入研究橡膠再生粗骨料混凝土的抗拉性能，本研究通過試驗(yàn)對比分析了其與普通混凝土的差異，并探討了提高抗拉強(qiáng)度的措施。試驗(yàn)采用劈裂抗拉強(qiáng)度測試方法，依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2019）進(jìn)行。制備了與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)相同配合比的橡膠再生粗骨料混凝土試件和普通混凝土試件，試件尺寸為150mm×150mm×150mm的立方體，每組3個試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至28天齡期后進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果顯示，橡膠再生粗骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度低于普通混凝土。隨著橡膠再生粗骨料摻量的增加，抗拉強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為10%時(shí)，混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度相比普通混凝土降低了約8%；當(dāng)取代率達(dá)到30%時(shí)，降低了約18%。這主要是因?yàn)橄鹉z再生粗骨料與水泥漿體之間的粘結(jié)性能較弱，在受到拉伸荷載時(shí)，界面處容易首先出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土的抗拉強(qiáng)度下降。為了提高橡膠再生粗骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度，研究人員探討了多種措施。其中，添加纖維是一種有效的方法。在試驗(yàn)中，分別添加了聚丙烯纖維和鋼纖維，研究其對混凝土抗拉強(qiáng)度的影響。當(dāng)添加體積率為0.1%的聚丙烯纖維時(shí)，橡膠再生粗骨料混凝土（橡膠再生粗骨料取代率為30%）的劈裂抗拉強(qiáng)度相比未添加纖維時(shí)提高了約12%。這是因?yàn)榫郾├w維均勻分布在混凝土中，能夠有效地阻止裂縫的擴(kuò)展，起到橋接和增強(qiáng)的作用，從而提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度。添加鋼纖維也能顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)鋼纖維的體積率為0.5%時(shí)，混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度相比未添加鋼纖維時(shí)提高了約25%。鋼纖維具有較高的強(qiáng)度和彈性模量，在混凝土中能夠承擔(dān)部分拉應(yīng)力，延緩裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，從而提高混凝土的抗拉性能。研究還發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化橡膠再生粗骨料的表面處理方式也可以在一定程度上提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。通過對橡膠再生粗骨料進(jìn)行表面化學(xué)處理，如采用偶聯(lián)劑處理，改善了其與水泥漿體的粘結(jié)性能。經(jīng)表面處理后的橡膠再生粗骨料制備的混凝土（橡膠再生粗骨料取代率為30%），其劈裂抗拉強(qiáng)度相比未處理時(shí)提高了約10%。這表明，改善橡膠再生粗骨料與水泥漿體的界面粘結(jié)性能，能夠有效提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。3.1.3彈性模量彈性模量是材料在彈性變形階段，其應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系時(shí)的比例系數(shù)，它反映了材料抵抗彈性變形的能力。對于橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡材料而言，彈性模量對護(hù)坡結(jié)構(gòu)的變形有著重要影響，同時(shí)也與低碳目標(biāo)密切相關(guān)。本研究詳細(xì)闡述了彈性模量的測試方法和結(jié)果，分析了其對護(hù)坡結(jié)構(gòu)變形的影響以及與低碳目標(biāo)的關(guān)系。彈性模量的測試采用靜態(tài)法，依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2019）中的規(guī)定進(jìn)行。在試驗(yàn)中，對不同配合比的橡膠再生粗骨料混凝土試件進(jìn)行測試，試件尺寸為150mm×150mm×300mm的棱柱體，每組3個試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至28天齡期。測試時(shí)，通過壓力試驗(yàn)機(jī)對試件施加軸向壓力，測量試件在彈性變形階段的應(yīng)力和應(yīng)變，根據(jù)胡克定律計(jì)算得到彈性模量。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著橡膠再生粗骨料摻量的增加，混凝土的彈性模量逐漸降低。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為10%時(shí)，混凝土的彈性模量相比基準(zhǔn)混凝土（橡膠再生粗骨料取代率為0%）降低了約8%；當(dāng)取代率達(dá)到30%時(shí)，彈性模量降低了約20%。這是由于橡膠的彈性模量遠(yuǎn)低于天然骨料，橡膠再生粗骨料的摻入使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剛度降低，從而導(dǎo)致彈性模量下降。彈性模量對護(hù)坡結(jié)構(gòu)變形有著顯著影響。在護(hù)坡工程中，護(hù)坡結(jié)構(gòu)會受到各種外力的作用，如土壓力、水壓力、地震力等。當(dāng)彈性模量較低時(shí)，在相同外力作用下，護(hù)坡結(jié)構(gòu)的變形會增大。這可能導(dǎo)致護(hù)坡結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、坍塌等安全問題，影響護(hù)坡工程的穩(wěn)定性和耐久性。在地震作用下，彈性模量較低的橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生較大的變形，增加了結(jié)構(gòu)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在設(shè)計(jì)橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)時(shí)，需要充分考慮彈性模量對結(jié)構(gòu)變形的影響，合理選擇材料的配合比，以確保護(hù)坡結(jié)構(gòu)的變形在允許范圍內(nèi)。從低碳目標(biāo)的角度來看，彈性模量與混凝土的性能和資源利用密切相關(guān)。較低的彈性模量雖然在一定程度上會增加護(hù)坡結(jié)構(gòu)的變形風(fēng)險(xiǎn)，但也意味著混凝土中橡膠再生粗骨料的摻量較高，從而實(shí)現(xiàn)了更多廢舊輪胎的回收利用，減少了對天然骨料的依賴，降低了資源開采過程中的能源消耗和碳排放。在滿足護(hù)坡工程基本性能要求的前提下，適當(dāng)降低彈性模量，提高橡膠再生粗骨料的摻量，有利于實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)。然而，這需要在材料性能和工程安全性之間進(jìn)行平衡，通過優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使橡膠再生粗骨料混凝土在實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)的同時(shí)，能夠滿足護(hù)坡工程的實(shí)際需求。3.2耐久性能3.2.1抗凍性能抗凍性能是衡量橡膠再生粗骨料混凝土耐久性的關(guān)鍵指標(biāo)之一，對于護(hù)坡工程在寒冷地區(qū)的長期穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。在寒冷環(huán)境中，混凝土內(nèi)部孔隙中的水分會在低溫下結(jié)冰，體積膨脹約9%，從而產(chǎn)生巨大的凍脹應(yīng)力。如果混凝土的抗凍性能不足，這種凍脹應(yīng)力會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，出現(xiàn)裂縫、剝落等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性和護(hù)坡工程的使用壽命。為了準(zhǔn)確評估橡膠再生粗骨料混凝土的抗凍性能，本研究依據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50082-2009）中的快凍法進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)制備了不同橡膠再生粗骨料取代率的混凝土試件，試件尺寸為100mm×100mm×400mm的棱柱體，每組3根。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至28天齡期后，將試件放入20℃±2℃的水中浸泡4天，然后進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)采用快速凍融試驗(yàn)裝置，該裝置能使試件固定在水中不動，依靠熱交換液體的溫度變化而連續(xù)、自動進(jìn)行凍融。每次凍融循環(huán)在2-5h完成，其中用于融化的時(shí)間不少于整個凍融時(shí)間的1/4。在凍結(jié)和融化終了時(shí)，試件中心溫度分別控制在-18℃±2℃和5℃±2℃。每隔25次凍融循環(huán)對試件進(jìn)行一次橫向基頻的測試并稱重，記錄試件的相對動彈性模量和質(zhì)量損失率。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，橡膠再生粗骨料混凝土的相對動彈性模量逐漸降低，質(zhì)量損失率逐漸增加。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為10%時(shí)，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后，相對動彈性模量下降至80%左右，質(zhì)量損失率為3%左右；當(dāng)取代率增加到30%時(shí)，100次凍融循環(huán)后相對動彈性模量下降至65%左右，質(zhì)量損失率達(dá)到5%左右。這表明橡膠再生粗骨料的摻入在一定程度上提高了混凝土的抗凍性能，因?yàn)橄鹉z顆粒具有良好的柔韌性和變形能力，能夠緩沖凍脹應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。然而，隨著取代率的進(jìn)一步增加，由于橡膠與水泥漿體之間的粘結(jié)性能較差，會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性下降，從而在一定程度上影響抗凍性能。為了提高橡膠再生粗骨料混凝土的抗凍性，可以采取多種措施。添加引氣劑是一種有效的方法。引氣劑可以在混凝土中引入微小氣泡，這些氣泡能夠在凍融循環(huán)過程中緩沖凍脹應(yīng)力，起到“卸壓”的作用，從而提高混凝土的抗凍性能。當(dāng)引氣劑的摻量為0.05%時(shí)，橡膠再生粗骨料取代率為30%的混凝土，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后，相對動彈性模量相比未添加引氣劑時(shí)提高了約10%，質(zhì)量損失率降低了約2%。優(yōu)化配合比也能提高抗凍性。通過合理調(diào)整水膠比、砂率等參數(shù)，減少混凝土內(nèi)部的孔隙率，提高混凝土的密實(shí)度，從而增強(qiáng)其抗凍性能。適當(dāng)降低水膠比，可使混凝土的密實(shí)度提高，減少水分侵入，進(jìn)而提高抗凍性。3.2.2抗?jié)B性能抗?jié)B性能是橡膠再生粗骨料混凝土耐久性的重要方面，對于護(hù)坡工程抵御水和有害介質(zhì)的侵蝕起著關(guān)鍵作用。在實(shí)際工程中，護(hù)坡結(jié)構(gòu)常常受到水的滲透作用，如雨水的沖刷、地下水的浸泡等。如果混凝土的抗?jié)B性能不足，水分會滲入混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、混凝土凍融破壞等問題，嚴(yán)重影響護(hù)坡工程的使用壽命和安全性。本研究采用滲水高度法和電通量法對橡膠再生粗骨料混凝土的抗?jié)B性能進(jìn)行測試。滲水高度法依據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50082-2009）進(jìn)行。試驗(yàn)制備了不同橡膠再生粗骨料取代率的混凝土試件，試件為頂面直徑175mm、底面直徑185mm、高150mm的圓臺體。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至28天齡期后，將試件裝入抗?jié)B儀，施加一定的水壓，保持72h后取出試件，沿縱斷面將試件平均劈成兩半，用墨水畫出滲水痕跡，量測平均滲水高度。電通量法依據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T193-2009）進(jìn)行。試驗(yàn)采用100mm×100mm×50mm的試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至28天齡期后，將試件安裝在電通量測定儀上，施加60V的直流電壓，記錄6h內(nèi)通過試件的電通量。滲水高度法試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著橡膠再生粗骨料取代率的增加，混凝土的滲水高度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為20%時(shí)，滲水高度最低，相比基準(zhǔn)混凝土（橡膠再生粗骨料取代率為0%）降低了約20%。這是因?yàn)檫m量的橡膠再生粗骨料摻入可以細(xì)化混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，使水分滲透的通道變得更加曲折，從而提高混凝土的抗?jié)B性能。然而，當(dāng)取代率超過20%時(shí)，由于橡膠與水泥漿體之間的粘結(jié)性能較差，會在界面處形成薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致滲水高度增加，抗?jié)B性能下降。電通量法試驗(yàn)結(jié)果表明，橡膠再生粗骨料混凝土的電通量隨著取代率的增加而變化。當(dāng)取代率在0-20%范圍內(nèi)時(shí)，電通量逐漸降低，說明混凝土的抗?jié)B性能逐漸提高；當(dāng)取代率超過20%時(shí)，電通量開始上升，抗?jié)B性能下降。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為20%時(shí)，電通量為1500C左右，相比基準(zhǔn)混凝土降低了約300C。這進(jìn)一步驗(yàn)證了適量的橡膠再生粗骨料摻入對提高混凝土抗?jié)B性能的積極作用。為了增強(qiáng)橡膠再生粗骨料混凝土的抗?jié)B性，可以采取一系列措施。添加礦物摻合料是一種有效的方法。如添加硅灰、粉煤灰等礦物摻合料，它們能夠與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生二次反應(yīng)，生成更多的凝膠物質(zhì)，填充混凝土內(nèi)部的孔隙，改善孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土的抗?jié)B性能。當(dāng)硅灰的摻量為5%時(shí)，橡膠再生粗骨料取代率為30%的混凝土，其滲水高度相比未添加硅灰時(shí)降低了約15%，電通量降低了約200C。改善橡膠再生粗骨料的表面處理方式也能提高抗?jié)B性。通過對橡膠再生粗骨料進(jìn)行表面處理，如采用偶聯(lián)劑處理，增強(qiáng)其與水泥漿體的粘結(jié)性能，減少界面處的孔隙和缺陷，從而提高混凝土的抗?jié)B性能。3.2.3抗碳化性能抗碳化性能是橡膠再生粗骨料混凝土耐久性的重要組成部分，它直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命和安全性。在大氣環(huán)境中，混凝土中的水泥石會與空氣中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土的堿度降低，當(dāng)堿度降低到一定程度時(shí)，混凝土中的鋼筋表面的鈍化膜會被破壞，從而引發(fā)鋼筋銹蝕，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。本研究采用碳化試驗(yàn)來測試橡膠再生粗骨料混凝土的抗碳化性能，依據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50082-2009）進(jìn)行。試驗(yàn)制備了不同橡膠再生粗骨料取代率的混凝土試件，試件尺寸為100mm×100mm×100mm的立方體。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至28天齡期后，將試件放入碳化試驗(yàn)箱中，箱內(nèi)二氧化碳濃度控制在（20±3）%，相對濕度控制在（70±5）%，溫度控制在（20±2）℃。每隔一定時(shí)間取出試件，沿劈開面噴灑1%的酚酞酒精溶液，測量碳化深度。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著碳化時(shí)間的延長，橡膠再生粗骨料混凝土的碳化深度逐漸增加。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為10%時(shí)，經(jīng)過28天的碳化，碳化深度為15mm左右；當(dāng)取代率增加到30%時(shí)，碳化深度達(dá)到20mm左右。這表明橡膠再生粗骨料的摻入在一定程度上會降低混凝土的抗碳化性能。這主要是因?yàn)橄鹉z的彈性模量較低，與水泥漿體之間的粘結(jié)性能較差，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對疏松，二氧化碳更容易侵入，從而加速了混凝土的碳化過程。碳化對混凝土性能有著多方面的影響。隨著碳化深度的增加，混凝土的強(qiáng)度會逐漸降低。這是因?yàn)樘蓟磻?yīng)會使混凝土中的氫氧化鈣等堿性物質(zhì)減少，水泥石的膠結(jié)能力下降，導(dǎo)致混凝土的微觀結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而降低了混凝土的強(qiáng)度。碳化還會使混凝土的收縮增大，容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，進(jìn)一步降低混凝土的耐久性。從低碳目標(biāo)的角度來看，橡膠再生粗骨料混凝土的抗碳化性能與低碳目標(biāo)存在一定的關(guān)聯(lián)。雖然橡膠再生粗骨料的摻入在一定程度上會降低混凝土的抗碳化性能，但由于其能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊輪胎的回收利用，減少對天然骨料的依賴，降低資源開采過程中的能源消耗和碳排放，從整體上符合低碳發(fā)展的要求。在實(shí)際工程應(yīng)用中，可以通過采取一些措施來提高橡膠再生粗骨料混凝土的抗碳化性能，如優(yōu)化配合比，合理控制水膠比，提高混凝土的密實(shí)度；添加礦物摻合料，如粉煤灰、礦渣粉等，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其抗碳化能力。通過這些措施，可以在實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)的同時(shí)，保證橡膠再生粗骨料混凝土的耐久性，滿足護(hù)坡工程的實(shí)際需求。3.3工作性能3.3.1流動性流動性是衡量混凝土工作性能的重要指標(biāo)之一，它直接影響混凝土在攪拌、運(yùn)輸、澆筑等施工過程中的難易程度和均勻性。對于橡膠再生粗骨料混凝土而言，良好的流動性能夠確保其在護(hù)坡工程中順利施工，保證工程質(zhì)量。本研究采用坍落度試驗(yàn)和擴(kuò)展度試驗(yàn)來測試橡膠再生粗骨料混凝土的流動性。坍落度試驗(yàn)依據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2016）進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，將攪拌均勻的混凝土拌合物分三層裝入坍落度筒，每層用搗棒插搗25次，然后垂直提起坍落度筒，測量筒高與坍落后混凝土試體最高點(diǎn)之間的高度差，即為坍落度值。擴(kuò)展度試驗(yàn)則是在坍落度試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，當(dāng)混凝土拌合物坍落穩(wěn)定后，測量混凝土擴(kuò)展后的最大直徑和最小直徑，取其平均值作為擴(kuò)展度值。試驗(yàn)結(jié)果表明，橡膠再生粗骨料的摻量對混凝土的流動性有顯著影響。隨著橡膠再生粗骨料取代率的增加，混凝土的坍落度和擴(kuò)展度逐漸減小，流動性變差。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為10%時(shí)，混凝土的坍落度相比基準(zhǔn)混凝土（橡膠再生粗骨料取代率為0%）降低了約10mm，擴(kuò)展度降低了約20mm；當(dāng)取代率增加到30%時(shí)，坍落度降低了約25mm，擴(kuò)展度降低了約40mm。這主要是因?yàn)橄鹉z再生粗骨料的表面較為粗糙，且形狀不規(guī)則，在混凝土拌合物中增加了顆粒間的摩擦阻力，使得混凝土的流動性下降。橡膠再生粗骨料的吸水率較高，在攪拌過程中會吸收部分水分，導(dǎo)致混凝土拌合物中的自由水減少，從而降低了流動性。骨料級配也是影響混凝土流動性的重要因素。級配良好的骨料能夠使混凝土拌合物中的顆粒相互填充，形成較為密實(shí)的結(jié)構(gòu)，減少孔隙率，從而提高流動性。在試驗(yàn)中，通過調(diào)整橡膠再生粗骨料和砂的級配，研究其對混凝土流動性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用連續(xù)級配的骨料時(shí)，混凝土的坍落度和擴(kuò)展度明顯提高，流動性得到改善。這是因?yàn)檫B續(xù)級配的骨料能夠使顆粒之間的接觸更加緊密，減少了顆粒間的空隙，使得水泥漿體能夠更好地包裹骨料顆粒，起到潤滑作用，從而提高了混凝土的流動性。外加劑對橡膠再生粗骨料混凝土的流動性也有重要影響。減水劑是常用的改善混凝土流動性的外加劑之一，它能夠通過吸附、分散等作用，降低水泥顆粒之間的團(tuán)聚力，釋放出被包裹的水分，從而提高混凝土的流動性。在試驗(yàn)中，添加適量的聚羧酸系減水劑，當(dāng)減水劑摻量為水泥質(zhì)量的0.5%時(shí)，橡膠再生粗骨料取代率為30%的混凝土，其坍落度相比未添加減水劑時(shí)提高了約30mm，擴(kuò)展度提高了約50mm。引氣劑可以引入微小氣泡，這些氣泡在混凝土拌合物中起到滾珠軸承的作用，減少顆粒間的摩擦阻力，提高流動性。但引氣劑的摻量需要嚴(yán)格控制，過量引氣會導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度降低。為了改善橡膠再生粗骨料混凝土的流動性，可以采取以下措施：在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，合理調(diào)整骨料級配，采用連續(xù)級配的骨料，優(yōu)化橡膠再生粗骨料和砂的比例，以減少顆粒間的摩擦阻力，提高流動性。根據(jù)橡膠再生粗骨料的吸水率，適當(dāng)增加用水量，補(bǔ)償其吸水導(dǎo)致的自由水減少，確?；炷涟韬衔镉凶銐虻乃謥砭S持流動性。在施工過程中，選擇合適的外加劑，如減水劑、引氣劑等，并嚴(yán)格控制其摻量，以達(dá)到最佳的流動性改善效果。還可以通過延長攪拌時(shí)間，使外加劑充分發(fā)揮作用，均勻分散在混凝土拌合物中，進(jìn)一步提高流動性。3.3.2粘聚性和保水性粘聚性和保水性是橡膠再生粗骨料混凝土工作性能的重要方面，它們對施工質(zhì)量有著顯著影響，同時(shí)也與低碳目標(biāo)存在一定的關(guān)聯(lián)。粘聚性是指混凝土拌合物各組成材料之間具有一定的粘聚力，在施工過程中不致發(fā)生分層和離析現(xiàn)象，能夠保持整體均勻性的性能。保水性是指混凝土拌合物在施工過程中保持水分，不致產(chǎn)生嚴(yán)重泌水的性能。良好的粘聚性和保水性是保證混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。如果混凝土的粘聚性差，在攪拌、運(yùn)輸和澆筑過程中容易出現(xiàn)分層、離析現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，影響強(qiáng)度和耐久性。如在運(yùn)輸過程中，粘聚性差的混凝土可能會出現(xiàn)骨料下沉、水泥漿上浮的情況，使得澆筑后的混凝土各部位性能不一致。保水性不良會導(dǎo)致混凝土在施工過程中泌水嚴(yán)重，水分從混凝土內(nèi)部析出，在混凝土表面形成水膜，不僅會影響混凝土的外觀質(zhì)量，還會降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。泌水會使混凝土表面疏松，降低混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力，影響結(jié)構(gòu)的安全性。本研究通過觀察混凝土拌合物的外觀和坍落度筒提起后的狀態(tài)來評估其粘聚性和保水性。在坍落度試驗(yàn)中，若混凝土拌合物能夠保持整體均勻，沒有明顯的骨料與水泥漿分離現(xiàn)象，且坍落度筒提起后，混凝土試體不發(fā)生崩塌、潰散，說明其粘聚性良好；若混凝土拌合物表面沒有明顯的泌水現(xiàn)象，或者泌水較少，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能夠保持一定的水分，說明其保水性良好。試驗(yàn)結(jié)果表明，橡膠再生粗骨料的摻量對混凝土的粘聚性和保水性有一定影響。隨著橡膠再生粗骨料取代率的增加，混凝土的粘聚性和保水性有所下降。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率為30%時(shí)，混凝土的粘聚性相比基準(zhǔn)混凝土有所減弱，在坍落度試驗(yàn)中，試體出現(xiàn)輕微的骨料與水泥漿分離現(xiàn)象；保水性也變差，混凝土拌合物表面出現(xiàn)少量泌水。這主要是因?yàn)橄鹉z再生粗骨料與水泥漿體之間的粘結(jié)性能較差，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性下降，從而影響了粘聚性。橡膠再生粗骨料的吸水性較高，會吸收部分水泥漿體中的水分，使得水泥漿體的保水能力降低，進(jìn)而影響保水性。從低碳目標(biāo)的角度來看，粘聚性和保水性與橡膠再生粗骨料混凝土的性能和資源利用密切相關(guān)。良好的粘聚性和保水性有助于提高混凝土的施工質(zhì)量，減少施工過程中的材料浪費(fèi)和返工現(xiàn)象，從而降低能源消耗和碳排放。在施工過程中，如果混凝土粘聚性和保水性差，可能需要額外添加材料來調(diào)整性能，或者對不符合要求的混凝土進(jìn)行返工處理，這都會增加能源消耗和成本。而提高橡膠再生粗骨料混凝土的粘聚性和保水性，可以充分發(fā)揮其環(huán)保優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎的有效回收利用，減少對天然骨料的依賴，降低資源開采過程中的能源消耗和碳排放，有利于實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)。為了改善橡膠再生粗骨料混凝土的粘聚性和保水性，可以采取多種措施。添加增稠劑是一種有效的方法，增稠劑能夠增加水泥漿體的粘度，提高混凝土拌合物的粘聚性和保水性。如添加纖維素醚類增稠劑，當(dāng)摻量為水泥質(zhì)量的0.1%時(shí)，橡膠再生粗骨料取代率為30%的混凝土，其粘聚性明顯提高，在坍落度試驗(yàn)中，試體保持整體均勻，無明顯分離現(xiàn)象；保水性也得到改善，混凝土拌合物表面泌水現(xiàn)象減少。優(yōu)化配合比也能提高粘聚性和保水性。通過合理調(diào)整水膠比、砂率等參數(shù)，使混凝土拌合物的組成更加合理，增強(qiáng)各組成材料之間的粘結(jié)力，從而提高粘聚性和保水性。適當(dāng)降低水膠比，可增加水泥漿體的粘性，提高粘聚性；合理調(diào)整砂率，使砂能夠更好地填充骨料之間的空隙，減少泌水，提高保水性。四、低碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)路徑與案例分析4.1配合比優(yōu)化降低碳排放配合比優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)橡膠再生粗骨料混凝土低碳目標(biāo)的關(guān)鍵途徑之一。通過合理調(diào)整各組成材料的比例，可以在保證混凝土性能的前提下，減少水泥用量，增加再生骨料摻量，從而有效降低碳排放。在水泥用量方面，水泥的生產(chǎn)過程是一個高能耗、高碳排放的過程，每生產(chǎn)1噸水泥大約會排放0.8噸二氧化碳。因此，減少水泥用量對于降低混凝土的碳排放具有重要意義。通過優(yōu)化配合比，可以在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性要求的前提下，降低水泥用量。在某工程案例中，通過采用高效減水劑和優(yōu)質(zhì)礦物摻合料，在保證混凝土強(qiáng)度等級為C30的情況下，將水泥用量從每立方米350kg降低到300kg，減少了14.3%。這不僅降低了混凝土的生產(chǎn)成本，還顯著減少了碳排放。按照每生產(chǎn)1噸水泥排放0.8噸二氧化碳計(jì)算，每立方米混凝土可減少碳排放40kg（0.05×0.8×1000），在大規(guī)模工程應(yīng)用中，這將帶來可觀的碳減排效果。增加再生骨料摻量也是降低碳排放的重要措施。如前文所述，橡膠再生粗骨料主要來源于廢舊輪胎，將其用于混凝土中，實(shí)現(xiàn)了廢舊輪胎的資源化利用，減少了對天然骨料的依賴。天然骨料的開采不僅消耗大量能源，還會對生態(tài)環(huán)境造成破壞。研究表明，每使用1立方米的橡膠再生粗骨料，可減少約0.8立方米天然骨料的開采。在某橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡工程中，將橡膠再生粗骨料的取代率從20%提高到40%，每立方米混凝土中橡膠再生粗骨料的用量增加了0.2立方米，相應(yīng)地減少了0.16立方米天然骨料的使用。這不僅降低了天然骨料開采過程中的能源消耗和碳排放，還減少了廢舊輪胎對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用和環(huán)境的保護(hù)。配合比優(yōu)化還可以通過其他方式降低碳排放。合理調(diào)整砂率，使砂能夠更好地填充骨料之間的空隙，提高混凝土的密實(shí)度，減少水泥漿體的用量，從而間接降低碳排放。優(yōu)化外加劑的使用，選擇低碳型外加劑，如聚羧酸系減水劑，相比傳統(tǒng)的萘系減水劑，在生產(chǎn)過程中能耗更低，碳排放更少。在某工程中，使用聚羧酸系減水劑后，每立方米混凝土的碳排放降低了約5kg。為了實(shí)現(xiàn)配合比的優(yōu)化，需要綜合考慮多個因素。通過試驗(yàn)研究，建立混凝土性能與配合比參數(shù)之間的關(guān)系模型，為配合比設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)，對不同配合比的混凝土性能進(jìn)行預(yù)測和分析，快速篩選出較優(yōu)的配合比方案，減少試驗(yàn)次數(shù)，提高優(yōu)化效率。還可以采用多目標(biāo)優(yōu)化算法，在滿足混凝土強(qiáng)度、耐久性、工作性能等要求的同時(shí)，以降低碳排放和成本為目標(biāo)，確定最佳配合比。在實(shí)際工程應(yīng)用中，還需要結(jié)合工程實(shí)際情況，如原材料的供應(yīng)情況、施工條件等，對配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保其可行性和經(jīng)濟(jì)性。4.2外加劑與摻合料的應(yīng)用外加劑和摻合料在橡膠再生粗骨料混凝土中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，能夠顯著提升混凝土的性能，同時(shí)助力低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。常見的外加劑包括減水劑、引氣劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑等，它們各自具有獨(dú)特的功能。減水劑能在保持混凝土坍落度基本相同的條件下，大幅減少拌合用水量，或在用水量相同的條件下，顯著提高混凝土的流動性。引氣劑在攪拌混凝土過程中引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，這些氣泡能保留在硬化混凝土中，有效改善混凝土的抗凍性和和易性。早強(qiáng)劑可加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展，緩凝劑則能延長混凝土凝結(jié)時(shí)間，滿足不同施工條件和工程需求。常見的摻合料有粉煤灰、礦渣粉、硅灰等。粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，它具有火山灰活性，能與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成更多的凝膠物質(zhì)，從而填充混凝土內(nèi)部孔隙，改善孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。礦渣粉是?；郀t礦渣經(jīng)過粉磨后得到的粉體，它也具有良好的活性，能替代部分水泥，降低水泥用量，減少碳排放，同時(shí)還能提高混凝土的后期強(qiáng)度和抗?jié)B性。硅灰是在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時(shí)，通過煙道排出的硅蒸汽氧化后，經(jīng)收塵器收集得到的以無定形二氧化硅為主要成分的粉體，其比表面積大，活性高，能顯著提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。在某實(shí)際工程案例中，某城市的河道護(hù)坡工程采用了橡膠再生粗骨料混凝土，為了提高其性能，在混凝土中添加了聚羧酸系減水劑和粉煤灰。聚羧酸系減水劑的摻量為水泥質(zhì)量的0.5%，粉煤灰的摻量為水泥質(zhì)量的20%。通過試驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)，添加減水劑后，混凝土的坍落度從100mm提高到了150mm，流動性明顯改善，滿足了現(xiàn)場泵送施工的要求，提高了施工效率。添加粉煤灰后，混凝土的抗壓強(qiáng)度在28天齡期時(shí)相比未添加粉煤灰提高了約10%，抗?jié)B性能也得到顯著提升，電通量從2000C降低到了1200C。從低碳角度來看，粉煤灰的使用替代了部分水泥，減少了水泥的用量，從而降低了碳排放。按照每使用1噸粉煤灰可替代0.3噸水泥計(jì)算，該工程中使用粉煤灰共替代水泥約500噸，減少碳排放約400噸（0.3×0.8×1000×500÷1000），有效促進(jìn)了低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在另一個寒冷地區(qū)的公路護(hù)坡工程中，為了提高橡膠再生粗骨料混凝土的抗凍性能，添加了引氣劑和礦渣粉。引氣劑的摻量為水泥質(zhì)量的0.05%，礦渣粉的摻量為水泥質(zhì)量的30%。經(jīng)過多次凍融循環(huán)試驗(yàn)，添加引氣劑和礦渣粉后的混凝土，在經(jīng)過150次凍融循環(huán)后，相對動彈性模量仍保持在70%以上，質(zhì)量損失率小于5%，而未添加的混凝土在100次凍融循環(huán)后，相對動彈性模量就下降到了60%以下，質(zhì)量損失率超過10%。礦渣粉的使用不僅提高了混凝土的抗凍性，還降低了水泥用量，減少了碳排放。在該工程中，使用礦渣粉替代水泥約800噸，減少碳排放約640噸（0.8×800），同時(shí)也降低了工程成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。4.3實(shí)際工程案例分析4.3.1工程概況某城市的河岸護(hù)坡工程位于河流的轉(zhuǎn)彎處，該區(qū)域水流速度較快，且常年受到雨水沖刷和地下水的作用，對護(hù)坡的穩(wěn)定性和耐久性提出了較高要求。工程規(guī)模較大，護(hù)坡長度達(dá)到1000米，高度為3-5米，坡度為1:1.5。該區(qū)域的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，表層為粉質(zhì)黏土，厚度約為1-2米，其下為砂質(zhì)粉土和粉砂層，地下水位較高，常年在地面以下1-2米。粉質(zhì)黏土的抗剪強(qiáng)度較低，在水流和雨水的沖刷作用下容易發(fā)生水土流失，導(dǎo)致坡體失穩(wěn)；砂質(zhì)粉土和粉砂層的透水性較強(qiáng)，容易使地下水滲透到坡體內(nèi)部，增加坡體的重量和孔隙水壓力，進(jìn)一步降低坡體的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的護(hù)坡材料如漿砌石和混凝土在該工程中存在一些局限性。漿砌石護(hù)坡施工工藝復(fù)雜，需要大量的人工和時(shí)間，且石材的開采會對環(huán)境造成較大破壞。傳統(tǒng)混凝土護(hù)坡雖然強(qiáng)度較高，但在長期的水流沖刷和凍融循環(huán)作用下，容易出現(xiàn)裂縫和剝落現(xiàn)象，耐久性較差。此外，傳統(tǒng)護(hù)坡材料的碳排放較高，不符合低碳發(fā)展的要求。因此，經(jīng)過綜合考慮，該工程決定采用橡膠再生粗骨料混凝土作為護(hù)坡材料，以滿足工程的性能需求和低碳目標(biāo)。4.3.2材料性能應(yīng)用效果在該河岸護(hù)坡工程中，橡膠再生粗骨料混凝土的力學(xué)性能表現(xiàn)良好，基本滿足了工程的強(qiáng)度要求。根據(jù)現(xiàn)場抽樣檢測，橡膠再生粗骨料取代率為30%的混凝土，其28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到了30MPa，滿足了護(hù)坡工程C30的強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際使用過程中，經(jīng)過一年的運(yùn)行，護(hù)坡結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯的裂縫和破損現(xiàn)象，表明其抗壓強(qiáng)度能夠承受坡體的自重和外部荷載。在抗拉強(qiáng)度方面，通過在混凝土中添加體積率為0.1%的聚丙烯纖維，有效地提高了其抗拉性能。在受到水流沖刷和溫度變化等因素產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用時(shí)，護(hù)坡表面未出現(xiàn)明顯的拉伸裂縫，保證了護(hù)坡結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。這得益于聚丙烯纖維在混凝土中的橋接和增強(qiáng)作用，阻止了裂縫的擴(kuò)展，提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度和韌性。在耐久性方面，橡膠再生粗骨料混凝土展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。在抗凍性能上，該地區(qū)冬季最低氣溫可達(dá)-15℃，經(jīng)過一個冬季的凍融循環(huán)后，橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡表面無明顯的裂縫和剝落現(xiàn)象。經(jīng)檢測，其相對動彈性模量保持在80%以上，質(zhì)量損失率小于5%，而傳統(tǒng)混凝土護(hù)坡在相同條件下，相對動彈性模量下降至70%以下，質(zhì)量損失率達(dá)到10%左右。這表明橡膠再生粗骨料混凝土的抗凍性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)混凝土，能夠在寒冷地區(qū)的環(huán)境中保持良好的耐久性。在抗?jié)B性能方面，經(jīng)過長期的地下水浸泡和雨水沖刷，橡膠再生粗骨料混凝土護(hù)坡的滲水情況得到了有效控制。采用電通量法檢測，其電通量值為1200C左右，表明其抗?jié)B性能良好，有效防止了水分的滲透，減少了地下水對坡體的侵蝕，保護(hù)了坡體的穩(wěn)定性。這主要是由于橡膠再生粗骨料的摻入改善了混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，降低了孔隙率，使水分滲透的通道變得更加曲折，從而提高了抗?jié)B性能。在實(shí)際工程應(yīng)用中，橡膠再生粗骨料混凝土的工作性能也得到了充分的驗(yàn)證。其流動性良好，在施工現(xiàn)場采用泵送施工時(shí)，能夠順利地將混凝土輸送到指定位置，滿足了施工的要求。在澆筑過程中，混凝土的粘聚性和保水性也表現(xiàn)出色，未出現(xiàn)分層、離析和泌水等現(xiàn)象，保證了混凝土的施工質(zhì)量。4.3.3低碳效益評估從碳排放角度來看，該工程使用橡膠再生粗骨料混凝土取得了顯著的碳減排效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該工程共使用橡膠再生粗骨料混凝土5000立方米，橡膠再生粗骨料的取代率為30%，相當(dāng)于使用了1500立方米的橡膠再生粗骨料。每使用1立方米的橡膠再生粗骨料，可減少約0.8立方米天然骨料的開采，同時(shí)減少約0.2噸的碳排放（天然骨料開采和運(yùn)輸過程中的碳排放）。因此，該工程通過使用橡膠再生粗骨料，減少了1200立方米天然骨料的開采，減少碳排放約300噸（包括天然骨料開采和橡膠再生粗骨料替代水泥部分的碳排放）。此外，由于橡膠再生粗骨料混凝土的耐久性提高，減少了后期維護(hù)和更換過程中的能源消耗和碳排放。在資源利用方面，該工程實(shí)現(xiàn)了廢舊輪胎的資源化利用，共消耗廢舊輪胎約300噸，有效解決了廢舊輪胎的環(huán)境污染問題，同時(shí)減少了對天然骨料的依賴，保護(hù)了自然資源。廢舊輪胎的回收利用不僅減少了廢棄物的堆積，還降低了資源開采對環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展。然而，在工程應(yīng)用過程中也存在一些不足之處。橡膠再生粗骨料混凝土的配合比設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步優(yōu)化，以提高其性能穩(wěn)定性和強(qiáng)度。在施工過程中，由于橡膠再生粗骨料的吸水性較強(qiáng)，對混凝土的水膠比控制要求較高，需要更加嚴(yán)格的施工管理。未來，應(yīng)加強(qiáng)對橡膠再生粗骨料混凝土的研究和應(yīng)用，不斷完善配合比設(shè)計(jì)和施工工藝，進(jìn)一步提高其性能和低碳效益，推動其在護(hù)坡工程中的廣泛應(yīng)用。五、問題與挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略5.1存在的問題與挑戰(zhàn)盡管橡膠再生粗骨料混凝土在護(hù)坡工程中展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，且在低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)上具有重要意義，但目前其發(fā)展和應(yīng)用仍面臨著一系列問題與挑戰(zhàn)。在材料性能方面，橡膠再生粗骨料與水泥漿體的粘結(jié)性能較差，這是影響混凝土整體性能的關(guān)鍵因素之一。由于橡膠本身的化學(xué)性質(zhì)和表面特性，使得它與水泥漿體之間難以形成良好的化學(xué)鍵合和物理吸附，在受力過程中，界面處容易出現(xiàn)脫粘現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度和耐久性下降。有研究表明，在相同配合比下，橡膠再生粗骨料混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度相比普通混凝土降低了約30%，這嚴(yán)重限制了橡膠再生粗骨料混凝土的性能提升和廣泛應(yīng)用。隨著橡膠再生粗骨料摻量的增加，混凝土的強(qiáng)度會顯著降低，尤其是抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。當(dāng)橡膠再生粗骨料取代率達(dá)到30%時(shí)，抗壓強(qiáng)度相比基準(zhǔn)混凝土可能降低15%-20%，抗拉強(qiáng)度降低幅度更大，這使得橡膠再生粗骨料混凝土在一些對強(qiáng)度要求較高的護(hù)坡工程應(yīng)用場景中受到限制，難以滿足工程的設(shè)計(jì)要求。在生產(chǎn)工藝方面，橡膠再生粗骨料的生產(chǎn)工藝尚不完善，存在質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。目前，廢舊輪胎的回收來源復(fù)雜，其橡膠成分和質(zhì)量差異較大，在加工過程中，由于設(shè)備和工藝的局限性，難以保證橡膠再生粗骨料的顆粒形狀、粒徑分布、密度等物理性能的一致性，這會導(dǎo)致不同批次生產(chǎn)的橡膠再生粗骨料性能波動較大，影響混凝土性能的穩(wěn)定性和均一性。在實(shí)際生產(chǎn)中，不同批次的橡膠再生粗骨料的密度偏差可達(dá)10%-15%，這給混凝土的配合比設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制帶來了很大困難。橡膠再生粗骨料混凝土的生產(chǎn)過程對設(shè)備和技術(shù)要求較高，目前一些小型生產(chǎn)企業(yè)由于資金和技術(shù)限制，難以購置先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和采用科學(xué)的生產(chǎn)工藝，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。一些企業(yè)在攪拌橡膠再生粗骨料混凝土?xí)r，由于攪拌設(shè)備的攪拌能力不足，無法使橡膠再生粗骨料均勻分散在混凝土中，從而影響混凝土的性能。在市場推廣方面，橡膠再生粗骨料混凝土作為一種新型材料，其市場認(rèn)知度較低。許多工程設(shè)計(jì)人員和施工單位對橡膠再生粗骨料混凝土的性能特點(diǎn)、使用方法和優(yōu)勢了解不足，在工程設(shè)計(jì)和施工中更傾向于使用傳統(tǒng)的混凝土材料，這限制了橡膠再生粗骨料混凝土的市場推廣和應(yīng)用范圍。一項(xiàng)針對建筑行業(yè)從業(yè)人員的調(diào)查顯示，僅有30%左右的人員對橡膠再生粗骨料混凝土有一定的了解，大部分人對其性能和應(yīng)用存在疑慮。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不完善也是制約其市場推廣的重要因素。目前，橡膠再生粗骨料混凝土的配合比設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)、施工工藝等方面缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致在工程應(yīng)用中缺乏明確的指導(dǎo)，增加了工程設(shè)計(jì)和施工的風(fēng)險(xiǎn)，也影響了橡膠再生粗骨料混凝土的質(zhì)量和市場競爭力。在配合比設(shè)計(jì)方面，不同的研究和工程實(shí)踐中采用的配合比差異較大，缺乏科學(xué)合理的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這使得工程人員在設(shè)計(jì)配合比時(shí)無所適從。5.2應(yīng)對策略與建議針對上述問題，需從技術(shù)研發(fā)、政策支持、市場引導(dǎo)等多方面入手，采取有效措施，以推動橡膠再生粗骨料混凝土在護(hù)坡工程中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)。在技術(shù)研發(fā)方面，應(yīng)致力于研發(fā)新型的界面處理劑，以改善橡膠再生粗骨料與水泥漿體的粘結(jié)性能。通過在橡膠再生粗骨料表面涂抹界面處理劑，形成一層化學(xué)鍵合或物理吸附的過渡層，增強(qiáng)兩者之間的粘結(jié)力。有研究表明，采用硅烷偶聯(lián)劑對橡膠再生粗骨料進(jìn)行表面處理后，其與水泥漿體的界面粘結(jié)強(qiáng)度可提高約20%。研發(fā)高性能的外加劑也是關(guān)鍵，如研發(fā)新型的增韌劑，能夠在提高混凝土韌性的同時(shí)，增強(qiáng)橡膠再生粗骨料與水泥漿體的粘結(jié)，從而提升混凝土的整體性能。為了提高橡膠再生粗骨料混凝土的強(qiáng)度，可以采用多種增強(qiáng)技術(shù)。添加高性能纖維是一種有效的方法，如碳纖維、芳綸纖維等，這些纖維具有高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)，能夠在混凝土中形成增強(qiáng)骨架，提高混凝土的強(qiáng)度和韌性。當(dāng)碳纖維的體積率為0.2%時(shí)，橡膠再生粗骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度可提高約15%，抗拉強(qiáng)度提高約20%。優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，通過調(diào)整水泥用量、水膠比、砂率等參數(shù)，使混凝土的組成更加合理，充分發(fā)揮各組成材料的協(xié)同作用，提高混凝土的強(qiáng)度。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)或響應(yīng)面優(yōu)化方法，系統(tǒng)研究各因素對混凝土強(qiáng)度的影響，確定最佳配合比。完善橡膠再生粗骨料的生產(chǎn)工藝，提高其質(zhì)量穩(wěn)定性。建立嚴(yán)格的廢舊輪胎回收標(biāo)準(zhǔn)，對回收的廢舊輪胎進(jìn)行分類和篩選，確保原材料的質(zhì)量一致性。在加工過程中，采用先進(jìn)的破碎、篩選和表面處理設(shè)備，精確控制生產(chǎn)工藝參數(shù)，保證橡膠再生粗骨料的顆粒形狀、粒徑分布、密度等物理性能的穩(wěn)定性。引入自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。研發(fā)新型的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，提高生產(chǎn)效率。開發(fā)高效的攪拌設(shè)備，能夠使橡膠再生粗骨料在混凝土中均勻分散，提高混凝土的性能。研發(fā)自動化的生產(chǎn)流水線，實(shí)現(xiàn)原材料的自動計(jì)量、攪拌、運(yùn)輸和澆筑，減少人工操作，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性。加強(qiáng)與高校、科研機(jī)構(gòu)的合作，共同開展技術(shù)研發(fā)，推動橡膠再生粗骨料混凝土生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。在政策支持方面，政府應(yīng)制定和完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為橡膠再生粗骨料混凝土的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和施工提供明確的指導(dǎo)。制定統(tǒng)一的配合比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定不同工程應(yīng)用場景下橡膠再生粗骨料混凝土的配合比范圍和設(shè)計(jì)方法，確?；炷恋男阅芊弦蟆＝?yán)格的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，對橡膠再生粗骨料混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測和評估，保證產(chǎn)品質(zhì)量。完善施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，明確施工過程中的操作流程和技術(shù)要求，確保施工質(zhì)量和安全。出臺鼓勵政策，促進(jìn)橡膠再生粗骨料混凝土的推廣應(yīng)用。給予生產(chǎn)企業(yè)稅收優(yōu)惠，如減免企業(yè)所得稅、增值稅等，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)積極性。提供財(cái)政補(bǔ)貼，對使用橡膠再生粗骨料混凝土的工程給予補(bǔ)貼，鼓勵工程建設(shè)單位采用這種新型材料。設(shè)立專項(xiàng)基金，支持橡膠再生粗骨料混凝土的技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)設(shè)備更新和市場推廣，推動行業(yè)的發(fā)展。