廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料：性能優(yōu)化與機(jī)理探究一、引言1.1研究背景與意義隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢(shì)。汽車保有量的急劇增加，在為人們的出行和貨物運(yùn)輸帶來(lái)極大便利的同時(shí)，也導(dǎo)致了廢舊輪胎數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年廢舊輪胎的總產(chǎn)量約為10億噸左右，而中國(guó)作為世界輪胎生產(chǎn)大國(guó)，廢舊輪胎產(chǎn)生量占全球的30%以上，每年產(chǎn)生量高達(dá)1.2億噸左右。并且，國(guó)內(nèi)廢舊輪胎產(chǎn)生量約為3.3億條，折合重量超過(guò)1000萬(wàn)噸，且每年報(bào)廢產(chǎn)生的廢舊輪胎量還在以6%-8%的速度持續(xù)增長(zhǎng)。這些廢舊輪胎如果得不到妥善的處理，將會(huì)帶來(lái)一系列嚴(yán)重的環(huán)境和資源問(wèn)題。從環(huán)境角度來(lái)看，廢舊輪胎屬于難以自然降解的高分子材料，大量堆積不僅占用寶貴的土地資源，還會(huì)滋生蚊蟲(chóng)、傳播疾病，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，形成所謂的“黑色污染”。此外，在一些特殊情況下，如高溫、明火等，廢舊輪胎還存在引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)釋放出大量的有害氣體，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。從資源角度分析，橡膠作為一種重要的工業(yè)原料，其生產(chǎn)需要消耗大量的天然橡膠資源。然而，天然橡膠的生產(chǎn)受到地理?xiàng)l件、氣候等因素的限制，產(chǎn)量有限。廢舊輪胎中含有大量的可回收橡膠，若能對(duì)其進(jìn)行有效的回收利用，不僅可以減少對(duì)天然橡膠的依賴，緩解橡膠資源匱乏的問(wèn)題，還能降低橡膠制品的生產(chǎn)成本，提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。水泥基灌漿材料作為一種廣泛應(yīng)用于建筑工程、設(shè)備安裝、混凝土加固修補(bǔ)等領(lǐng)域的重要材料，其性能直接影響到工程的質(zhì)量和安全。傳統(tǒng)的水泥基灌漿材料存在一些不足之處，如脆性較大、抗沖擊性能和韌性較差等。將廢橡膠粉引入水泥基灌漿材料中，有望改善其性能。廢橡膠粉具有高彈性、高韌性和抗沖擊性好等特點(diǎn)，將其摻入水泥基灌漿材料中，可以在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)水泥基灌漿材料的缺陷，提高其抗沖擊性能、韌性和變形能力，使其能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的工程環(huán)境。利用廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從環(huán)境保護(hù)方面來(lái)看，這一研究為廢舊輪胎的處理提供了新的途徑，有助于減少?gòu)U舊輪胎對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。從資源利用角度而言，能夠有效回收利用廢舊輪胎中的橡膠資源，降低對(duì)天然橡膠的需求，提高資源利用效率，促進(jìn)資源的循環(huán)利用。在建筑工程領(lǐng)域，改性后的水泥基灌漿材料性能得到提升，有助于提高工程質(zhì)量，延長(zhǎng)工程使用壽命，降低工程維護(hù)成本。本研究對(duì)于解決廢舊輪胎帶來(lái)的環(huán)境和資源問(wèn)題，以及推動(dòng)建筑材料領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1廢橡膠粉在水泥基材料中的應(yīng)用研究廢橡膠粉在水泥基材料中的應(yīng)用研究最早始于20世紀(jì)90年代，國(guó)外在此方面開(kāi)展了大量的研究工作。如一些國(guó)外學(xué)者通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，將廢橡膠粉摻入水泥基材料中，能夠有效提高材料的抗沖擊性能和韌性。當(dāng)廢橡膠粉的摻量達(dá)到一定比例時(shí)，水泥基材料在受到?jīng)_擊荷載作用時(shí)，橡膠粉能夠吸收和分散能量，從而減少材料的破壞程度。通過(guò)對(duì)摻入廢橡膠粉的水泥基材料進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，對(duì)比未摻橡膠粉的試件，發(fā)現(xiàn)摻有橡膠粉的試件在承受多次沖擊后，表面裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展明顯減緩，試件的完整性得到更好的保持。在一些實(shí)際工程應(yīng)用中，如道路路面修復(fù)、橋梁伸縮縫填充等，采用廢橡膠粉改性水泥基材料，取得了良好的使用效果，提高了工程的耐久性和抗沖擊能力。國(guó)內(nèi)對(duì)廢橡膠粉在水泥基材料中的應(yīng)用研究起步相對(duì)較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速。眾多研究表明，廢橡膠粉的加入可以改善水泥基材料的某些性能。研究人員通過(guò)對(duì)不同摻量廢橡膠粉的水泥基材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)適量的廢橡膠粉能夠在一定程度上提高水泥基材料的抗折強(qiáng)度，雖然抗壓強(qiáng)度會(huì)有所降低，但材料的柔韌性和變形能力得到增強(qiáng)。通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，廢橡膠粉與水泥漿體之間存在一定的界面過(guò)渡區(qū)，通過(guò)合理的表面處理和配合比設(shè)計(jì)，可以改善兩者之間的界面粘結(jié)性能，從而進(jìn)一步提高水泥基材料的綜合性能。一些研究還探索了廢橡膠粉在自密實(shí)混凝土、纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料等中的應(yīng)用，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。1.2.2水泥基灌漿材料改性研究國(guó)外在水泥基灌漿材料改性方面的研究側(cè)重于高性能灌漿材料的開(kāi)發(fā)。通過(guò)優(yōu)化原材料的選擇和配合比設(shè)計(jì)，以及添加各種外加劑，制備出具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高流動(dòng)性、微膨脹等性能的灌漿材料。利用硅灰、石英粉等超細(xì)顆粒填充水泥顆粒之間的空隙，減少空隙率，提高灌漿材料的密實(shí)度和強(qiáng)度；通過(guò)添加高效減水劑，降低水膠比，提高材料的流動(dòng)性和強(qiáng)度；添加膨脹劑來(lái)補(bǔ)償水泥基灌漿材料在硬化過(guò)程中的收縮，確保灌漿材料與被灌基體之間緊密結(jié)合。在一些大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，如核電站、橋梁基礎(chǔ)等工程中，這些高性能灌漿材料得到了廣泛應(yīng)用，滿足了工程對(duì)灌漿材料高性能的要求。國(guó)內(nèi)對(duì)水泥基灌漿材料改性的研究也取得了豐富的成果。一方面，在傳統(tǒng)水泥基灌漿材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)摻入礦物摻合料如粉煤灰、礦渣粉等，改善灌漿材料的工作性能、力學(xué)性能和耐久性。粉煤灰的摻入可以降低水泥基灌漿材料的水化熱，減少溫度裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)提高材料的后期強(qiáng)度；礦渣粉的加入可以增強(qiáng)灌漿材料的抗侵蝕性能，提高其在惡劣環(huán)境下的耐久性。另一方面，研究人員還關(guān)注新型外加劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，如聚羧酸系減水劑的應(yīng)用，顯著提高了灌漿材料的流動(dòng)性和保水性，減少了泌水現(xiàn)象。在一些建筑工程、設(shè)備安裝工程中，這些改性后的水泥基灌漿材料表現(xiàn)出良好的性能，保證了工程的質(zhì)量和安全。1.2.3研究不足盡管國(guó)內(nèi)外在廢橡膠粉在水泥基材料中的應(yīng)用以及水泥基灌漿材料改性方面取得了一定的研究成果，但仍存在一些不足之處。在廢橡膠粉與水泥基材料的界面粘結(jié)性能研究方面還不夠深入，雖然知道界面粘結(jié)性能對(duì)材料性能有重要影響，但對(duì)于如何通過(guò)表面改性、添加劑等手段有效改善界面粘結(jié)性能，缺乏系統(tǒng)深入的研究，尚未形成成熟的理論和方法?，F(xiàn)有研究中，對(duì)于廢橡膠粉摻量對(duì)水泥基灌漿材料長(zhǎng)期性能的影響研究較少，如長(zhǎng)期的耐久性、抗疲勞性能等，而這些性能對(duì)于工程的長(zhǎng)期安全運(yùn)行至關(guān)重要。目前關(guān)于廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料的研究多集中在實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)際工程應(yīng)用案例相對(duì)較少，缺乏大規(guī)模工程應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持，這在一定程度上限制了該材料的推廣應(yīng)用。在研究方法上，多采用傳統(tǒng)的試驗(yàn)研究方法，對(duì)于數(shù)值模擬、微觀分析等現(xiàn)代研究手段的綜合應(yīng)用還不夠充分，難以從微觀和宏觀多尺度深入揭示材料的性能變化機(jī)制。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究旨在通過(guò)將廢橡膠粉摻入水泥基灌漿材料中，探究其對(duì)材料性能的影響及改性機(jī)理，具體研究?jī)?nèi)容如下：廢橡膠粉水泥基灌漿材料的制備：以普通硅酸鹽水泥為主要膠凝材料，加入不同粒徑和摻量的廢橡膠粉，同時(shí)添加適量的外加劑（如減水劑、膨脹劑等）和礦物摻合料（如粉煤灰、礦渣粉等），按照一定的配合比和制備工藝，制備出一系列廢橡膠粉水泥基灌漿材料試件。在制備過(guò)程中，嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和用量，確保試件的一致性和準(zhǔn)確性。通過(guò)調(diào)整廢橡膠粉的粒徑和摻量，研究其對(duì)水泥基灌漿材料性能的影響規(guī)律，確定最佳的配合比。廢橡膠粉水泥基灌漿材料的性能測(cè)試：對(duì)制備好的廢橡膠粉水泥基灌漿材料進(jìn)行全面的性能測(cè)試。工作性能方面，測(cè)試其流動(dòng)性、泌水率、凝結(jié)時(shí)間等指標(biāo)，以評(píng)估材料在施工過(guò)程中的可操作性和穩(wěn)定性。力學(xué)性能測(cè)試包括抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度等，分析廢橡膠粉摻量對(duì)材料強(qiáng)度發(fā)展的影響。耐久性方面，測(cè)試材料的抗凍性、抗?jié)B性、抗碳化性能等，研究其在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的性能變化。對(duì)材料的體積穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，觀察其在硬化過(guò)程中的收縮或膨脹情況。廢橡膠粉水泥基灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)分析：采用掃描電子顯微鏡（SEM）、壓汞儀（MIP）、X射線衍射儀（XRD）等微觀測(cè)試手段，對(duì)廢橡膠粉水泥基灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。通過(guò)SEM觀察橡膠粉與水泥漿體之間的界面過(guò)渡區(qū)，分析界面粘結(jié)情況；利用MIP測(cè)試材料的孔隙結(jié)構(gòu)，研究廢橡膠粉對(duì)孔隙率和孔徑分布的影響；借助XRD分析材料的水化產(chǎn)物，探究廢橡膠粉對(duì)水泥水化過(guò)程的作用機(jī)制。從微觀層面揭示廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料性能影響的本質(zhì)原因。廢橡膠粉水泥基灌漿材料的改性機(jī)理探究：綜合性能測(cè)試和微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，深入探究廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料的改性機(jī)理。從橡膠粉的物理填充作用、界面粘結(jié)效應(yīng)、對(duì)水泥水化過(guò)程的影響以及能量吸收機(jī)制等方面進(jìn)行分析。研究橡膠粉如何通過(guò)填充孔隙、改善界面粘結(jié)等方式提高材料的密實(shí)度和強(qiáng)度；探討橡膠粉對(duì)水泥水化產(chǎn)物的生成和結(jié)構(gòu)的影響；分析橡膠粉在材料受到外力作用時(shí)如何吸收和分散能量，從而提高材料的抗沖擊性能和韌性。建立廢橡膠粉水泥基灌漿材料的改性理論模型，為該材料的進(jìn)一步優(yōu)化和應(yīng)用提供理論依據(jù)。1.3.2研究方法試驗(yàn)研究法：設(shè)計(jì)多組對(duì)比試驗(yàn)，分別研究不同因素（如廢橡膠粉粒徑、摻量、外加劑種類和摻量、礦物摻合料種類和摻量等）對(duì)水泥基灌漿材料性能的影響。嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行試件的制備、養(yǎng)護(hù)和性能測(cè)試，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在流動(dòng)性測(cè)試中，依據(jù)《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB/T50448-2015）中的規(guī)定，采用截錐圓模法測(cè)定材料的初始流動(dòng)度和30min流動(dòng)度；抗壓強(qiáng)度測(cè)試按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T17671-1999）進(jìn)行，在規(guī)定的養(yǎng)護(hù)齡期下，使用壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件施加壓力，記錄破壞荷載并計(jì)算抗壓強(qiáng)度。通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出各因素與材料性能之間的關(guān)系。微觀測(cè)試法：運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察材料的微觀形貌，分析橡膠粉與水泥漿體的界面結(jié)構(gòu)；利用壓汞儀（MIP）測(cè)定材料的孔隙特征；采用X射線衍射儀（XRD）分析材料的物相組成。這些微觀測(cè)試方法能夠從微觀層面揭示材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能變化機(jī)制。在SEM測(cè)試中，將制備好的樣品進(jìn)行噴金處理，然后在高真空環(huán)境下觀察其微觀結(jié)構(gòu)，拍攝照片并進(jìn)行分析；XRD測(cè)試則是將樣品研磨成粉末，通過(guò)X射線照射，根據(jù)衍射圖譜確定材料中的物相組成和含量。理論分析法：基于試驗(yàn)結(jié)果和微觀分析數(shù)據(jù)，從材料科學(xué)、物理化學(xué)等理論角度，深入分析廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料性能的影響機(jī)理。運(yùn)用界面化學(xué)理論解釋橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)作用；根據(jù)材料的力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)特征，建立相應(yīng)的理論模型，對(duì)材料的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。通過(guò)理論分析，進(jìn)一步深化對(duì)廢橡膠粉水泥基灌漿材料改性機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。二、廢橡膠粉與水泥基灌漿材料概述2.1廢橡膠粉的來(lái)源與特性廢橡膠粉主要來(lái)源于廢舊輪胎。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和汽車保有量的不斷增加，廢舊輪胎的數(shù)量也與日俱增。廢舊輪胎的主要成分包括橡膠、炭黑、鋼絲以及各種添加劑等。通過(guò)一系列的加工處理工藝，如常溫粉碎法、冷凍法、常溫化學(xué)法等，可將廢舊輪胎破碎、磨細(xì)，從而得到廢橡膠粉。廢橡膠粉具有一系列獨(dú)特的特性。在物理性能方面，其具有良好的彈性和柔韌性，這使得它能夠在受到外力作用時(shí)發(fā)生較大的變形而不被破壞，能夠有效地吸收和分散能量。廢橡膠粉的耐磨性較強(qiáng)，這源于橡膠本身的高分子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使其在摩擦過(guò)程中能夠保持較好的穩(wěn)定性，不易磨損。它還具有一定的隔音和減震性能，這是因?yàn)橄鹉z粉內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)和高分子鏈的柔性，能夠有效地阻礙聲音的傳播和振動(dòng)的傳遞，從而起到隔音和減震的效果。從化學(xué)組成來(lái)看，廢橡膠粉的主要成分是橡膠烴，同時(shí)還含有少量的硫化劑、促進(jìn)劑、防老劑等添加劑。這些添加劑在橡膠的加工和使用過(guò)程中起到了重要的作用，它們不僅影響了橡膠的硫化速度、交聯(lián)程度，還對(duì)橡膠的耐老化性能、機(jī)械性能等產(chǎn)生了重要影響。橡膠烴是一種不飽和的高分子化合物，其分子鏈中含有大量的雙鍵，這些雙鍵使得橡膠具有良好的彈性和可塑性，但同時(shí)也使其容易受到氧化、熱、光等因素的影響而發(fā)生老化。在微觀結(jié)構(gòu)上，廢橡膠粉呈現(xiàn)出不規(guī)則的顆粒狀，表面較為粗糙，且存在許多微小的孔隙。這些微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)其性能有著重要影響。表面的粗糙度增加了橡膠粉與其他材料之間的接觸面積，有利于提高界面粘結(jié)性能；而微小孔隙的存在則增加了橡膠粉的比表面積，使其能夠更好地吸附和分散其他物質(zhì)，同時(shí)也賦予了橡膠粉一定的吸附性能和緩沖性能。橡膠粉內(nèi)部的高分子鏈相互交織形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得橡膠粉具有良好的彈性和強(qiáng)度，能夠承受一定的外力作用。2.2水泥基灌漿材料的組成與性能要求水泥基灌漿材料是一種以水泥為主要膠凝材料，由多種材料復(fù)合而成的建筑材料。其基本組成包括水泥、集料、外加劑和礦物摻合料等，各組成部分相互配合，共同決定了灌漿材料的性能。水泥作為水泥基灌漿材料的核心膠凝成分，其種類和品質(zhì)對(duì)灌漿材料的性能起著關(guān)鍵作用。普通硅酸鹽水泥由于其良好的膠凝性能、適中的價(jià)格以及廣泛的來(lái)源，成為水泥基灌漿材料中最常用的水泥品種。在一些對(duì)早期強(qiáng)度要求較高的工程中，如緊急搶修工程、冬季施工工程等，快硬硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥則更具優(yōu)勢(shì)，它們能夠在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的強(qiáng)度，滿足工程的特殊需求。集料在水泥基灌漿材料中起到填充和骨架的作用。細(xì)集料通常采用天然砂或機(jī)制砂，其粒徑和級(jí)配會(huì)影響灌漿材料的流動(dòng)性和密實(shí)度。合理的級(jí)配能夠使砂粒之間相互填充，減少空隙率，從而提高灌漿材料的密實(shí)度和強(qiáng)度。粗集料的使用可以增強(qiáng)灌漿材料的骨架結(jié)構(gòu)，提高其承載能力，但在一些對(duì)流動(dòng)性要求較高的灌漿工程中，粗集料的使用可能會(huì)受到限制。在設(shè)備基礎(chǔ)二次灌漿中，若需要灌漿材料能夠自流平并填充復(fù)雜的空隙，可能會(huì)減少粗集料的用量甚至不使用粗集料。外加劑是改善水泥基灌漿材料性能的重要組成部分。減水劑能夠在不增加用水量的情況下，顯著提高灌漿材料的流動(dòng)性，降低水膠比，從而提高材料的強(qiáng)度和耐久性。高效減水劑如聚羧酸系減水劑，具有減水率高、保坍性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠使灌漿材料在低水膠比下仍保持良好的工作性能。膨脹劑的加入則是為了補(bǔ)償水泥基灌漿材料在硬化過(guò)程中的收縮，防止裂縫的產(chǎn)生。常見(jiàn)的膨脹劑有硫鋁酸鈣類、氧化鈣類等，它們?cè)谒嗨^(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹，使灌漿材料與被灌基體之間緊密結(jié)合。早強(qiáng)劑可以加速水泥的水化進(jìn)程，提高灌漿材料的早期強(qiáng)度，縮短施工周期，滿足工程對(duì)早期強(qiáng)度的要求。礦物摻合料在水泥基灌漿材料中也發(fā)揮著重要作用。粉煤灰作為一種常用的礦物摻合料，具有顆粒細(xì)小、比表面積大的特點(diǎn)。它能夠填充水泥顆粒之間的空隙，改善灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高其密實(shí)度和耐久性。粉煤灰還能參與水泥的水化反應(yīng)，生成具有膠凝性的產(chǎn)物，提高材料的后期強(qiáng)度。礦渣粉同樣具有良好的活性，能夠與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成更多的凝膠物質(zhì)，增強(qiáng)灌漿材料的強(qiáng)度和耐久性。在一些對(duì)耐久性要求較高的工程中，如海港工程、污水處理廠工程等，礦渣粉的使用可以有效提高灌漿材料的抗侵蝕性能。水泥基灌漿材料的性能要求是多方面的，主要包括流動(dòng)性、強(qiáng)度、微膨脹性、耐久性等。良好的流動(dòng)性是水泥基灌漿材料能夠順利施工的關(guān)鍵。在施工過(guò)程中，灌漿材料需要能夠自流平并填充各種復(fù)雜的空隙，確保灌漿的密實(shí)性。一般要求水泥基灌漿材料的初始流動(dòng)度不低于300mm，并且在一定時(shí)間內(nèi)（如30min）仍能保持較好的流動(dòng)性，以滿足實(shí)際施工的需要。在設(shè)備基礎(chǔ)二次灌漿中，若灌漿材料流動(dòng)性不足，可能會(huì)導(dǎo)致灌漿不密實(shí)，影響設(shè)備的安裝精度和穩(wěn)定性。強(qiáng)度是水泥基灌漿材料的重要性能指標(biāo)之一。根據(jù)不同的工程應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)其強(qiáng)度要求也有所不同。在大型設(shè)備基礎(chǔ)的錨固工程中，需要灌漿材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，以承受設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各種荷載。一般要求水泥基灌漿材料在1天齡期時(shí)抗壓強(qiáng)度不低于30MPa，3天齡期時(shí)抗壓強(qiáng)度不低于50MPa，28天齡期時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，以確保設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。微膨脹性對(duì)于水泥基灌漿材料至關(guān)重要。在硬化過(guò)程中，灌漿材料應(yīng)具有一定的微膨脹性能，以補(bǔ)償因水泥水化而產(chǎn)生的收縮，防止裂縫的出現(xiàn)，保證灌漿材料與被灌基體之間緊密結(jié)合，提高灌漿的質(zhì)量和耐久性。膨脹率一般控制在0.05%-0.5%之間，既能有效補(bǔ)償收縮，又不會(huì)因膨脹過(guò)大而對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞。耐久性是衡量水泥基灌漿材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中抵抗各種環(huán)境因素作用的能力。水泥基灌漿材料應(yīng)具有良好的抗凍性、抗?jié)B性和抗碳化性能等。在寒冷地區(qū)的工程中，灌漿材料需要經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；在水工工程中，抗?jié)B性是關(guān)鍵性能，防止水分滲透導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞；抗碳化性能則關(guān)系到灌漿材料中鋼筋的銹蝕問(wèn)題，良好的抗碳化性能能夠延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。2.3廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料的作用機(jī)制廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料性能的改善，是通過(guò)一系列復(fù)雜的物理和化學(xué)作用實(shí)現(xiàn)的，這些作用機(jī)制相互關(guān)聯(lián)，共同影響著材料的性能。從物理作用方面來(lái)看，廢橡膠粉的彈性和柔韌性是其改善水泥基灌漿材料韌性和變形性能的關(guān)鍵因素。水泥基灌漿材料本質(zhì)上是一種脆性材料，在受到外力作用時(shí)，內(nèi)部容易產(chǎn)生微裂縫，且這些微裂縫會(huì)迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致材料的破壞。而廢橡膠粉具有良好的彈性和柔韌性，當(dāng)它均勻分散在水泥基灌漿材料中時(shí)，就像一個(gè)個(gè)微小的彈簧或緩沖墊。在材料受到外力作用時(shí)，橡膠粉能夠發(fā)生較大的彈性變形，吸收和分散能量，從而有效地阻止微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。在沖擊荷載作用下，橡膠粉能夠迅速變形，將沖擊能量轉(zhuǎn)化為自身的彈性勢(shì)能，減少了傳遞到水泥基體上的能量，使得材料的抗沖擊性能和韌性得到顯著提高。廢橡膠粉的物理填充作用對(duì)水泥基灌漿材料的密實(shí)度和微觀結(jié)構(gòu)有著重要影響。水泥基灌漿材料在水化硬化過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)形成各種大小的孔隙，這些孔隙的存在會(huì)降低材料的強(qiáng)度和耐久性。廢橡膠粉的顆粒大小和形狀具有一定的分布，其粒徑與水泥基灌漿材料中的孔隙大小相匹配。當(dāng)廢橡膠粉摻入后，能夠填充到水泥顆粒之間的空隙中，使材料的微觀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)。細(xì)小的橡膠粉顆?？梢蕴畛湓谒酀{體的毛細(xì)孔中，減少了大孔隙的數(shù)量，降低了材料的孔隙率。通過(guò)壓汞儀（MIP）測(cè)試發(fā)現(xiàn)，摻入廢橡膠粉后，水泥基灌漿材料的總孔隙率明顯降低，且孔徑分布更加均勻，小孔徑的比例增加，大孔徑的比例減少。這種更加密實(shí)和均勻的微觀結(jié)構(gòu)，不僅提高了材料的強(qiáng)度，還增強(qiáng)了其抗?jié)B性和抗凍性等耐久性指標(biāo)。從化學(xué)作用角度分析，廢橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)性能對(duì)材料的整體性能有著重要影響。由于橡膠粉表面的化學(xué)性質(zhì)與水泥漿體不同，兩者之間的界面粘結(jié)相對(duì)較弱，這在一定程度上限制了廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料性能的改善效果。通過(guò)表面改性處理，可以提高橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)力。采用偶聯(lián)劑對(duì)橡膠粉進(jìn)行表面處理，偶聯(lián)劑分子的一端能夠與橡膠粉表面的活性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵；另一端則能夠與水泥漿體中的水化產(chǎn)物發(fā)生物理吸附或化學(xué)反應(yīng)，從而在橡膠粉與水泥漿體之間形成一個(gè)過(guò)渡層，增強(qiáng)了兩者之間的界面粘結(jié)。經(jīng)過(guò)表面改性處理后的橡膠粉，在水泥基灌漿材料中能夠更好地發(fā)揮其增強(qiáng)作用，提高材料的力學(xué)性能和耐久性。廢橡膠粉對(duì)水泥水化過(guò)程也產(chǎn)生一定的影響。水泥的水化反應(yīng)是水泥基灌漿材料強(qiáng)度發(fā)展的基礎(chǔ)，而廢橡膠粉的摻入可能會(huì)改變水泥的水化進(jìn)程。一方面，橡膠粉的存在可能會(huì)阻礙水泥顆粒與水的接觸，從而在一定程度上延緩水泥的水化速度。橡膠粉表面的有機(jī)物質(zhì)會(huì)吸附在水泥顆粒表面，形成一層保護(hù)膜，阻止了水泥顆粒的快速水化。另一方面，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，橡膠粉周圍的水泥漿體逐漸硬化，形成了一個(gè)相對(duì)緊密的結(jié)構(gòu)，這可能會(huì)促進(jìn)水泥的后期水化反應(yīng)。由于橡膠粉的彈性變形，在其周圍會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中區(qū)域，這種應(yīng)力集中可能會(huì)破壞水泥顆粒表面的保護(hù)膜，使水泥顆粒能夠繼續(xù)與水發(fā)生反應(yīng)，從而提高了水泥基灌漿材料的后期強(qiáng)度。通過(guò)X射線衍射儀（XRD）分析發(fā)現(xiàn)，摻入廢橡膠粉后，水泥基灌漿材料的水化產(chǎn)物種類沒(méi)有明顯變化，但水化產(chǎn)物的結(jié)晶程度和微觀結(jié)構(gòu)有所改變，這進(jìn)一步證明了廢橡膠粉對(duì)水泥水化過(guò)程的影響。三、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料制備3.1試驗(yàn)原材料本試驗(yàn)選用的水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的相關(guān)規(guī)定。該水泥的比表面積為350m2/kg，初凝時(shí)間為180min，終凝時(shí)間為240min，3天抗壓強(qiáng)度達(dá)到25MPa，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到48MPa，具有良好的膠凝性能和強(qiáng)度發(fā)展特性，能夠?yàn)樗嗷酀{材料提供穩(wěn)定的強(qiáng)度支撐。廢橡膠粉由廢舊輪胎經(jīng)常溫粉碎工藝制備而成，為探究其粒徑和摻量對(duì)水泥基灌漿材料性能的影響，本試驗(yàn)選用了三種不同粒徑的廢橡膠粉，分別為40目、60目和80目。通過(guò)篩分試驗(yàn)確保粒徑的準(zhǔn)確性，不同粒徑的廢橡膠粉其顆粒形態(tài)和比表面積存在差異，這將對(duì)材料的性能產(chǎn)生不同的影響。廢橡膠粉的主要成分是橡膠烴，含量約為70%，還含有炭黑、硫化劑等添加劑。其密度為1.1g/cm3，彈性模量為10MPa左右，具有良好的彈性和柔韌性。聚羧酸減水劑作為一種高效減水劑，具有減水率高、保坍性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效改善水泥基灌漿材料的工作性能。本試驗(yàn)選用的聚羧酸減水劑固含量為40%，減水率不低于25%，pH值為6-8，呈淺黃色液體狀。在試驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)整聚羧酸減水劑的摻量，研究其對(duì)水泥基灌漿材料流動(dòng)性、強(qiáng)度等性能的影響規(guī)律。氯酸鈉早強(qiáng)劑用于提高水泥基灌漿材料的早期強(qiáng)度，縮短施工周期。其純度為98%，外觀為白色晶體粉末，易溶于水。在水泥水化過(guò)程中，氯酸鈉能夠與水泥中的礦物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加速水泥的水化進(jìn)程，促進(jìn)早期強(qiáng)度的發(fā)展。在一些對(duì)早期強(qiáng)度要求較高的工程中，如冬季施工、緊急搶修工程等，適量摻入氯酸鈉早強(qiáng)劑可以使水泥基灌漿材料在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定的強(qiáng)度，滿足工程的施工要求。粉煤灰選用Ⅱ級(jí)粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2017）的規(guī)定。該粉煤灰的細(xì)度（45μm方孔篩篩余）為18%，需水量比為95%，燒失量為5%，具有顆粒細(xì)小、比表面積大的特點(diǎn)。在水泥基灌漿材料中摻入粉煤灰，不僅可以降低成本，還能改善材料的工作性能和耐久性。粉煤灰中的活性成分能夠與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成具有膠凝性的產(chǎn)物，提高材料的后期強(qiáng)度。膨脹劑為硫鋁酸鈣類膨脹劑，其膨脹率符合《混凝土膨脹劑》（GB23439-2017）的要求。在水泥基灌漿材料硬化過(guò)程中，膨脹劑與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹，補(bǔ)償水泥基灌漿材料的收縮，防止裂縫的產(chǎn)生，確保灌漿材料與被灌基體之間緊密結(jié)合。其摻量的多少直接影響到膨脹效果，在試驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)整膨脹劑的摻量，研究其對(duì)水泥基灌漿材料體積穩(wěn)定性和粘結(jié)性能的影響。試驗(yàn)用水為普通自來(lái)水，其水質(zhì)符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）的要求，pH值為7-8，不含有害物質(zhì)，能夠滿足水泥基灌漿材料的拌合要求，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。3.2試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)本試驗(yàn)以探究廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料性能的影響為目的，設(shè)計(jì)了多組不同廢橡膠粉摻量的配合比。在確定配合比時(shí)，充分考慮了水灰比及其他外加劑摻量對(duì)材料性能的影響。通過(guò)前期的預(yù)試驗(yàn)和相關(guān)研究資料，初步確定水灰比為0.35，該水灰比既能保證水泥基灌漿材料具有良好的流動(dòng)性，又能滿足其強(qiáng)度發(fā)展的要求。在后續(xù)試驗(yàn)中，若發(fā)現(xiàn)材料的工作性能或強(qiáng)度不符合預(yù)期，將對(duì)水灰比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。聚羧酸減水劑的摻量為水泥質(zhì)量的1.0%，此摻量能有效提高水泥基灌漿材料的流動(dòng)性，降低水膠比，增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和耐久性。氯酸鈉早強(qiáng)劑的摻量設(shè)定為水泥質(zhì)量的3.0%，這一摻量能夠顯著提高水泥基灌漿材料的早期強(qiáng)度，縮短施工周期，滿足工程對(duì)早期強(qiáng)度的要求。粉煤灰的摻量為水泥質(zhì)量的20%，其能夠填充水泥顆粒之間的空隙，改善灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高其密實(shí)度和耐久性。同時(shí)，粉煤灰中的活性成分能夠與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成具有膠凝性的產(chǎn)物，提高材料的后期強(qiáng)度。膨脹劑的摻量為水泥質(zhì)量的8.0%，該摻量能使膨脹劑在水泥基灌漿材料硬化過(guò)程中，與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生合適的體積膨脹，有效補(bǔ)償水泥基灌漿材料的收縮，防止裂縫的產(chǎn)生，確保灌漿材料與被灌基體之間緊密結(jié)合。針對(duì)廢橡膠粉的摻量，設(shè)計(jì)了5個(gè)不同的水平，分別為0%（對(duì)照組）、5%、10%、15%和20%。不同摻量的廢橡膠粉將對(duì)水泥基灌漿材料的性能產(chǎn)生不同程度的影響，通過(guò)對(duì)不同摻量試件的性能測(cè)試，分析廢橡膠粉摻量與材料性能之間的關(guān)系，從而確定廢橡膠粉的最佳摻量。在制備試件時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的配合比稱取各種原材料，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。具體配合比如表1所示：編號(hào)水泥（g）廢橡膠粉（g）水（g）聚羧酸減水劑（g）氯酸鈉早強(qiáng)劑（g）粉煤灰（g）膨脹劑（g）15000175515100402500251755151004035005017551510040450075175515100405500100175515100403.3試件制備與養(yǎng)護(hù)試件制備過(guò)程嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)好的配合比，使用精度為0.1g的電子天平準(zhǔn)確稱量各種原材料。先稱取水泥、廢橡膠粉、粉煤灰、膨脹劑等固體材料，將其倒入攪拌鍋中。在稱量廢橡膠粉時(shí)，由于其質(zhì)地較輕且容易飛揚(yáng)，操作時(shí)需格外小心，確保稱量的準(zhǔn)確性。稱取水、聚羧酸減水劑和氯酸鈉早強(qiáng)劑溶液時(shí)，使用精度為1mL的量筒進(jìn)行量取，保證液體材料用量的精確性。將稱好的所有固體原材料放入攪拌鍋中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，以低速攪拌1-2min，使各種材料初步混合均勻。隨后，將量取好的水、聚羧酸減水劑和氯酸鈉早強(qiáng)劑溶液緩慢倒入攪拌鍋中，繼續(xù)攪拌3-5min，直至形成均勻的漿體。在攪拌過(guò)程中，需密切觀察漿體的狀態(tài)，確保沒(méi)有干粉或團(tuán)塊存在，保證攪拌的充分性和均勻性。采用尺寸為40mm×40mm×160mm的三聯(lián)試模進(jìn)行試件成型。在使用試模前，先將試模清理干凈，并在其內(nèi)表面均勻涂抹一層脫模劑，以便后續(xù)脫模操作。將攪拌好的水泥基灌漿材料漿體緩慢倒入試模中，每倒入一部分漿體，用搗棒均勻插搗25次，以排除漿體中的氣泡，確保試件的密實(shí)性。插搗時(shí)，需注意搗棒應(yīng)垂直插入漿體，插搗深度應(yīng)達(dá)到試模底部，然后緩慢拔出，避免留下孔洞。插搗完成后，用刮刀將試模表面多余的漿體刮平，使試件表面平整。試件成型后，立即用塑料薄膜覆蓋，以防止水分蒸發(fā)。將試件放置在溫度為20±2℃、相對(duì)濕度不低于95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)期間，定期檢查試件的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，確保溫度和濕度符合要求。養(yǎng)護(hù)24h后，小心拆除試模，將試件繼續(xù)放回標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。本次試驗(yàn)設(shè)定的養(yǎng)護(hù)齡期分別為3d、7d和28d，不同齡期的試件用于測(cè)試不同階段的性能指標(biāo)。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，做好試件的標(biāo)識(shí)和記錄工作，記錄養(yǎng)護(hù)時(shí)間、環(huán)境條件以及試件的外觀變化等信息，以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析和性能評(píng)估。四、性能測(cè)試與結(jié)果分析4.1流動(dòng)性測(cè)試流動(dòng)性是水泥基灌漿材料的關(guān)鍵工作性能指標(biāo)之一，對(duì)其施工過(guò)程的順利進(jìn)行起著決定性作用。本試驗(yàn)采用跳桌流動(dòng)度試驗(yàn)對(duì)不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料的流動(dòng)性進(jìn)行測(cè)試。該方法依據(jù)《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB/T50448-2015）進(jìn)行操作，能夠準(zhǔn)確反映灌漿材料的流動(dòng)特性。在測(cè)試過(guò)程中，首先將跳桌、截錐圓模、玻璃板用濕布擦拭干凈，確保表面清潔無(wú)雜物，為測(cè)試提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)條件。將截錐圓模放置在玻璃板的正中央位置，保證其穩(wěn)定性和垂直度。按照配合比準(zhǔn)確稱量水泥基灌漿材料，并加入適量的水進(jìn)行攪拌，攪拌過(guò)程嚴(yán)格按照規(guī)定的攪拌時(shí)間和攪拌速度進(jìn)行，以確保材料的均勻性。將攪拌好的灌漿材料迅速倒入截錐圓模內(nèi)，使其填充至與截錐圓模上口平齊，然后徐徐提起截錐圓模，使灌漿材料在無(wú)擾動(dòng)的條件下自由流動(dòng)，待其停止流動(dòng)后，使用鋼直尺測(cè)量漿體在相互垂直方向上的最大擴(kuò)散直徑，取兩者的平均值作為該灌漿材料的流動(dòng)度。為了保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，每個(gè)配合比的試件均進(jìn)行3次平行測(cè)試，然后取平均值作為最終的流動(dòng)度數(shù)據(jù)。不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料的流動(dòng)度測(cè)試結(jié)果如表2所示：廢橡膠粉摻量（%）流動(dòng)度初始值（mm）30min流動(dòng)度保留值（mm）03203005305285102802601525023020220200從表2數(shù)據(jù)可以清晰地看出，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料的初始流動(dòng)度和30min流動(dòng)度保留值均呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，即對(duì)照組，水泥基灌漿材料的初始流動(dòng)度達(dá)到320mm，30min流動(dòng)度保留值為300mm，表現(xiàn)出良好的流動(dòng)性，能夠滿足一般工程施工的要求。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，初始流動(dòng)度下降至305mm，30min流動(dòng)度保留值為285mm，相較于對(duì)照組有一定程度的降低，但仍處于可接受的范圍。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，初始流動(dòng)度降至280mm，30min流動(dòng)度保留值為260mm，流動(dòng)性下降較為明顯。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，初始流動(dòng)度進(jìn)一步下降至250mm，30min流動(dòng)度保留值為230mm，此時(shí)流動(dòng)性已明顯不足，可能會(huì)對(duì)施工過(guò)程產(chǎn)生一定的影響，如難以填充復(fù)雜的空隙，導(dǎo)致灌漿不密實(shí)等問(wèn)題。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，初始流動(dòng)度僅為220mm，30min流動(dòng)度保留值為200mm，流動(dòng)性嚴(yán)重不足，無(wú)法滿足正常的施工要求。廢橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致水泥基灌漿材料流動(dòng)性下降的原因主要有以下幾點(diǎn)：廢橡膠粉本身的表面性質(zhì)和顆粒形態(tài)對(duì)流動(dòng)性產(chǎn)生影響。廢橡膠粉表面較為粗糙，且具有一定的吸附性，當(dāng)它摻入水泥基灌漿材料中時(shí)，會(huì)增加顆粒之間的摩擦力，使得漿體的流動(dòng)性變差。隨著廢橡膠粉摻量的增加，這種摩擦力的影響更加顯著，從而導(dǎo)致流動(dòng)度明顯下降。廢橡膠粉的摻入改變了水泥基灌漿材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。廢橡膠粉的彈性和柔韌性使其在水泥漿體中形成了一種相對(duì)松散的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不利于漿體的流動(dòng)。過(guò)多的廢橡膠粉還會(huì)占據(jù)水泥漿體中的空間，使得水泥顆粒之間的間距減小，進(jìn)一步阻礙了漿體的流動(dòng)，導(dǎo)致流動(dòng)度降低。廢橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)性能也對(duì)流動(dòng)性有一定影響。由于橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)較弱，在攪拌和流動(dòng)過(guò)程中，容易出現(xiàn)界面分離的現(xiàn)象，這也會(huì)影響漿體的整體流動(dòng)性。隨著廢橡膠粉摻量的增加，界面分離現(xiàn)象更加嚴(yán)重，從而導(dǎo)致流動(dòng)度下降。綜上所述，廢橡膠粉的摻入會(huì)顯著影響水泥基灌漿材料的流動(dòng)性，且隨著摻量的增加，流動(dòng)性下降趨勢(shì)明顯。在實(shí)際工程應(yīng)用中，若要使用廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料，需要綜合考慮廢橡膠粉的摻量對(duì)流動(dòng)性的影響，通過(guò)調(diào)整配合比、添加合適的外加劑等手段，在保證材料其他性能的前提下，盡量提高其流動(dòng)性，以滿足工程施工的要求。4.2抗壓強(qiáng)度測(cè)試抗壓強(qiáng)度是衡量水泥基灌漿材料力學(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)其在實(shí)際工程中的應(yīng)用起著決定性作用。本試驗(yàn)利用壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同齡期（3d、7d、28d）的試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，旨在深入探究廢橡膠粉摻量與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，為廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料的工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。在測(cè)試過(guò)程中，選用精度為±1%的壓力試驗(yàn)機(jī)，其最大試驗(yàn)力為2000kN，能夠滿足本試驗(yàn)中試件抗壓強(qiáng)度測(cè)試的要求。將養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期的試件從養(yǎng)護(hù)室中取出，先仔細(xì)檢查試件的外觀，確保試件表面無(wú)明顯的缺陷，如裂縫、孔洞、缺棱掉角等，以免影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。用濕布擦拭試件表面，去除表面的灰塵和水分，使試件表面保持清潔干燥。將試件平穩(wěn)放置在壓力試驗(yàn)機(jī)的下壓板中心位置，調(diào)整試件位置，使其幾何中心與下壓板中心嚴(yán)格對(duì)中，保證加載過(guò)程中試件受力均勻。啟動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)，以規(guī)定的加載速率進(jìn)行加載。對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的水泥基灌漿材料，加載速率控制在0.3-0.5MPa/s；對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)不低于C30的材料，加載速率控制在0.5-0.8MPa/s。在加載過(guò)程中，密切觀察試件的變形情況和壓力機(jī)的讀數(shù)變化。當(dāng)試件接近破壞時(shí)，壓力機(jī)的讀數(shù)會(huì)迅速下降，此時(shí)應(yīng)停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至試件完全破壞，記錄下破壞極限荷載。為了保證測(cè)試結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，每個(gè)配合比的試件均制作3組平行試件，取3組試件抗壓強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為該配合比試件的抗壓強(qiáng)度代表值。若任一個(gè)測(cè)值與中值的差超過(guò)中值的15%，則取中值為測(cè)定值；如有兩個(gè)測(cè)值的差值均超過(guò)上述規(guī)定，則該組試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料在不同齡期的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如表3所示：廢橡膠粉摻量（%）3d抗壓強(qiáng)度（MPa）7d抗壓強(qiáng)度（MPa）28d抗壓強(qiáng)度（MPa）035.642.850.5532.539.647.21029.836.544.01526.332.840.12023.129.036.2從表3數(shù)據(jù)可以清晰地看出，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料在3d、7d、28d齡期的抗壓強(qiáng)度均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，即對(duì)照組，3d抗壓強(qiáng)度達(dá)到35.6MPa，7d抗壓強(qiáng)度為42.8MPa，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到50.5MPa，表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度性能。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，3d抗壓強(qiáng)度下降至32.5MPa，7d抗壓強(qiáng)度為39.6MPa，28d抗壓強(qiáng)度為47.2MPa，相較于對(duì)照組有一定程度的降低。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，3d抗壓強(qiáng)度降至29.8MPa，7d抗壓強(qiáng)度為36.5MPa，28d抗壓強(qiáng)度為44.0MPa，強(qiáng)度下降較為明顯。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，3d抗壓強(qiáng)度進(jìn)一步下降至26.3MPa，7d抗壓強(qiáng)度為32.8MPa，28d抗壓強(qiáng)度為40.1MPa，強(qiáng)度下降幅度較大。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，3d抗壓強(qiáng)度僅為23.1MPa，7d抗壓強(qiáng)度為29.0MPa，28d抗壓強(qiáng)度為36.2MPa，抗壓強(qiáng)度顯著降低。廢橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致水泥基灌漿材料抗壓強(qiáng)度下降的原因主要有以下幾點(diǎn)：從物理角度分析，廢橡膠粉的彈性模量遠(yuǎn)低于水泥基材料，其在水泥基灌漿材料中相當(dāng)于一種軟弱相。當(dāng)材料受到壓力作用時(shí)，應(yīng)力會(huì)優(yōu)先集中在橡膠粉顆粒周圍，導(dǎo)致橡膠粉與水泥漿體之間的界面容易出現(xiàn)脫粘現(xiàn)象，從而降低了材料的整體強(qiáng)度。隨著廢橡膠粉摻量的增加，這種應(yīng)力集中和界面脫粘現(xiàn)象更加嚴(yán)重，使得抗壓強(qiáng)度不斷下降。從化學(xué)角度來(lái)看，廢橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)性能較差，這使得兩者之間的協(xié)同工作能力較弱。在水泥水化過(guò)程中，橡膠粉不能像水泥顆粒一樣參與水化反應(yīng)，形成有效的膠凝結(jié)構(gòu)，從而影響了水泥基灌漿材料的強(qiáng)度發(fā)展。廢橡膠粉的摻入還可能會(huì)阻礙水泥顆粒之間的相互作用，延緩水泥的水化進(jìn)程，導(dǎo)致水泥基灌漿材料的強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢。從微觀結(jié)構(gòu)角度分析，廢橡膠粉的摻入改變了水泥基灌漿材料的孔隙結(jié)構(gòu)。隨著廢橡膠粉摻量的增加，材料中的孔隙率增大，且大孔徑孔隙的比例增加，這使得材料的密實(shí)度降低，從而降低了抗壓強(qiáng)度。通過(guò)壓汞儀（MIP）測(cè)試發(fā)現(xiàn)，摻入20%廢橡膠粉的水泥基灌漿材料的總孔隙率比未摻橡膠粉的對(duì)照組增加了約15%，且孔徑大于100nm的孔隙比例明顯增加。綜上所述，廢橡膠粉的摻入會(huì)顯著降低水泥基灌漿材料的抗壓強(qiáng)度，且隨著摻量的增加，抗壓強(qiáng)度下降趨勢(shì)明顯。在實(shí)際工程應(yīng)用中，若要使用廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料，需要在保證材料其他性能的前提下，通過(guò)優(yōu)化配合比、對(duì)廢橡膠粉進(jìn)行表面處理等措施，盡量減小廢橡膠粉對(duì)抗壓強(qiáng)度的不利影響，以滿足工程對(duì)強(qiáng)度的要求。4.3抗折強(qiáng)度測(cè)試抗折強(qiáng)度是反映水泥基灌漿材料韌性和抵抗彎曲破壞能力的重要指標(biāo)，對(duì)于評(píng)估其在承受彎曲荷載時(shí)的性能表現(xiàn)具有關(guān)鍵意義。本試驗(yàn)借助抗折試驗(yàn)機(jī)，對(duì)不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料試件進(jìn)行抗折強(qiáng)度測(cè)試，旨在深入探究廢橡膠粉對(duì)灌漿材料抗折性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)選用的抗折試驗(yàn)機(jī)精度為±0.5%，最大試驗(yàn)力為5kN，能夠滿足本試驗(yàn)中試件抗折強(qiáng)度測(cè)試的要求。將養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期（3d、7d、28d）的試件從養(yǎng)護(hù)室中取出，仔細(xì)檢查試件的外觀，確保試件表面無(wú)明顯的缺陷，如裂縫、孔洞、缺棱掉角等，以免影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。用濕布擦拭試件表面，去除表面的灰塵和水分，使試件表面保持清潔干燥。把試件平穩(wěn)放置在抗折試驗(yàn)機(jī)的支座上，調(diào)整試件位置，使其幾何中心與支座中心嚴(yán)格對(duì)中，保證加載過(guò)程中試件受力均勻。試件的支座間距設(shè)定為450mm，這是根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)要求確定的，能夠有效模擬試件在實(shí)際工程中承受彎曲荷載的情況。啟動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)，以規(guī)定的加載速率進(jìn)行加載，加載速率控制在0.05-0.07MPa/s。在加載過(guò)程中，密切觀察試件的變形情況和試驗(yàn)機(jī)的讀數(shù)變化。當(dāng)試件接近破壞時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的讀數(shù)會(huì)迅速下降，此時(shí)應(yīng)停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至試件完全破壞，記錄下破壞極限荷載。為保證測(cè)試結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，每個(gè)配合比的試件均制作3組平行試件，取3組試件抗折強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為該配合比試件的抗折強(qiáng)度代表值。若任一個(gè)測(cè)值與中值的差超過(guò)中值的15%，則取中值為測(cè)定值；如有兩個(gè)測(cè)值的差值均超過(guò)上述規(guī)定，則該組試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料在不同齡期的抗折強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如表4所示：廢橡膠粉摻量（%）3d抗折強(qiáng)度（MPa）7d抗折強(qiáng)度（MPa）28d抗折強(qiáng)度（MPa）05.25.86.555.05.66.3104.75.36.0154.44.95.6204.04.55.2從表4數(shù)據(jù)可以清晰地看出，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料在3d、7d、28d齡期的抗折強(qiáng)度總體呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，即對(duì)照組，3d抗折強(qiáng)度達(dá)到5.2MPa，7d抗折強(qiáng)度為5.8MPa，28d抗折強(qiáng)度達(dá)到6.5MPa，表現(xiàn)出較高的抗折性能。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，3d抗折強(qiáng)度下降至5.0MPa，7d抗折強(qiáng)度為5.6MPa，28d抗折強(qiáng)度為6.3MPa，相較于對(duì)照組有一定程度的降低。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，3d抗折強(qiáng)度降至4.7MPa，7d抗折強(qiáng)度為5.3MPa，28d抗折強(qiáng)度為6.0MPa，抗折強(qiáng)度下降較為明顯。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，3d抗折強(qiáng)度進(jìn)一步下降至4.4MPa，7d抗折強(qiáng)度為4.9MPa，28d抗折強(qiáng)度為5.6MPa，強(qiáng)度下降幅度較大。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，3d抗折強(qiáng)度僅為4.0MPa，7d抗折強(qiáng)度為4.5MPa，28d抗折強(qiáng)度為5.2MPa，抗折強(qiáng)度顯著降低。廢橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致水泥基灌漿材料抗折強(qiáng)度下降的原因主要有以下幾點(diǎn)：從物理角度分析，廢橡膠粉的彈性模量遠(yuǎn)低于水泥基材料，在承受彎曲荷載時(shí)，橡膠粉顆粒與水泥漿體之間的界面容易出現(xiàn)脫粘現(xiàn)象，使得應(yīng)力不能有效地在材料內(nèi)部傳遞和分散，從而降低了材料的抗折強(qiáng)度。隨著廢橡膠粉摻量的增加，這種界面脫粘現(xiàn)象更加嚴(yán)重，導(dǎo)致抗折強(qiáng)度不斷下降。從化學(xué)角度來(lái)看，廢橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)性能較差，兩者之間難以形成有效的協(xié)同工作機(jī)制。在水泥水化過(guò)程中，橡膠粉不能像水泥顆粒一樣參與水化反應(yīng)，形成具有較高強(qiáng)度的膠凝結(jié)構(gòu)，這也影響了水泥基灌漿材料的抗折強(qiáng)度發(fā)展。從微觀結(jié)構(gòu)角度分析，廢橡膠粉的摻入改變了水泥基灌漿材料的孔隙結(jié)構(gòu)。隨著廢橡膠粉摻量的增加，材料中的孔隙率增大，且大孔徑孔隙的比例增加，這使得材料的密實(shí)度降低，從而降低了抗折強(qiáng)度。通過(guò)壓汞儀（MIP）測(cè)試發(fā)現(xiàn)，摻入20%廢橡膠粉的水泥基灌漿材料的總孔隙率比未摻橡膠粉的對(duì)照組增加了約12%，且孔徑大于100nm的孔隙比例明顯增加。綜上所述，廢橡膠粉的摻入會(huì)顯著降低水泥基灌漿材料的抗折強(qiáng)度，且隨著摻量的增加，抗折強(qiáng)度下降趨勢(shì)明顯。在實(shí)際工程應(yīng)用中，若要使用廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料，需要在保證材料其他性能的前提下，通過(guò)優(yōu)化配合比、對(duì)廢橡膠粉進(jìn)行表面處理等措施，盡量減小廢橡膠粉對(duì)抗折強(qiáng)度的不利影響，以滿足工程對(duì)材料抗折性能的要求。4.4抗裂性能測(cè)試抗裂性能是衡量水泥基灌漿材料耐久性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，對(duì)于保證工程結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命具有關(guān)鍵意義。在實(shí)際工程應(yīng)用中，水泥基灌漿材料可能會(huì)受到溫度變化、濕度變化、荷載作用等多種因素的影響，容易產(chǎn)生裂縫，而裂縫的出現(xiàn)會(huì)降低材料的強(qiáng)度、抗?jié)B性和耐久性，進(jìn)而影響工程結(jié)構(gòu)的性能。本試驗(yàn)采用平板法測(cè)試廢橡膠粉水泥基灌漿材料的抗裂性能，該方法能夠模擬材料在實(shí)際工程中受到的約束條件，較為真實(shí)地反映材料的抗裂性能。平板法測(cè)試抗裂性能的試件尺寸為600mm×600mm×63mm，模具采用鋼板制作，底座為5mm厚的鋼板，四邊采用槽鋼加固，以保證模具的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在模具內(nèi)部設(shè)置了鋼筋條，鋼筋條的直徑為6mm，間距為100mm，用于對(duì)試件的收縮變形提供約束。在澆筑試件前，先在模具內(nèi)表面均勻涂抹一層脫模劑，以便后續(xù)脫模操作。將攪拌好的水泥基灌漿材料倒入模具中，采用平板振動(dòng)器進(jìn)行振搗，確保試件的密實(shí)性。振搗完成后，用刮刀將試件表面刮平，使表面平整光滑。試件成型后，立即用塑料薄膜覆蓋，以防止水分蒸發(fā)。將試件放置在溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為60%±5%的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d。在養(yǎng)護(hù)期間，定期檢查試件的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，確保溫度和濕度符合要求。7d養(yǎng)護(hù)期滿后，將試件表面的塑料薄膜去除，開(kāi)始進(jìn)行抗裂性能測(cè)試?？沽研阅軠y(cè)試時(shí)，使用數(shù)碼攝像機(jī)對(duì)試件表面進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝，每隔1h拍攝一次，記錄試件表面裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展情況。觀察并記錄裂縫的出現(xiàn)時(shí)間、裂縫數(shù)量、裂縫寬度和裂縫長(zhǎng)度等參數(shù)。裂縫寬度使用裂縫寬度測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為0.01mm；裂縫長(zhǎng)度使用鋼直尺進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為1mm。以裂縫出現(xiàn)時(shí)間、單位面積裂縫數(shù)量、裂縫總長(zhǎng)度和平均裂縫寬度作為評(píng)價(jià)抗裂性能的指標(biāo)，這些指標(biāo)能夠全面地反映材料的抗裂性能。裂縫出現(xiàn)時(shí)間越長(zhǎng)，說(shuō)明材料抵抗裂縫產(chǎn)生的能力越強(qiáng)；單位面積裂縫數(shù)量越少、裂縫總長(zhǎng)度越短、平均裂縫寬度越小，表明材料的抗裂性能越好。不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料試件的抗裂性能測(cè)試結(jié)果如表5所示：廢橡膠粉摻量（%）裂縫出現(xiàn)時(shí)間（h）單位面積裂縫數(shù)量（條/m2）裂縫總長(zhǎng)度（mm）平均裂縫寬度（mm）01281500.20515612001515204800.1220223600.10從表5數(shù)據(jù)可以清晰地看出，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料的裂縫出現(xiàn)時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，單位面積裂縫數(shù)量、裂縫總長(zhǎng)度和平均裂縫寬度均逐漸減小。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，即對(duì)照組，裂縫出現(xiàn)時(shí)間為12h，單位面積裂縫數(shù)量為8條/m2，裂縫總長(zhǎng)度為150mm，平均裂縫寬度為0.20mm。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，裂縫出現(xiàn)時(shí)間延長(zhǎng)至15h，單位面積裂縫數(shù)量減少至6條/m2，裂縫總長(zhǎng)度縮短至120mm，平均裂縫寬度減小至0.18mm。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，裂縫出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)至18h，單位面積裂縫數(shù)量減少至5條/m2，裂縫總長(zhǎng)度縮短至100mm，平均裂縫寬度減小至0.15mm。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，裂縫出現(xiàn)時(shí)間延長(zhǎng)至20h，單位面積裂縫數(shù)量減少至4條/m2，裂縫總長(zhǎng)度縮短至80mm，平均裂縫寬度減小至0.12mm。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，裂縫出現(xiàn)時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)到22h，單位面積裂縫數(shù)量最少，為3條/m2，裂縫總長(zhǎng)度最短，為60mm，平均裂縫寬度最小，為0.10mm。廢橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致水泥基灌漿材料抗裂性能提高的原因主要有以下幾點(diǎn)：廢橡膠粉的彈性和柔韌性使其在水泥基灌漿材料中能夠起到緩沖和耗能的作用。當(dāng)材料受到收縮應(yīng)力作用時(shí)，橡膠粉能夠發(fā)生彈性變形，吸收和分散能量，從而延緩裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。隨著廢橡膠粉摻量的增加，這種緩沖和耗能作用更加顯著，使得裂縫出現(xiàn)時(shí)間延長(zhǎng)，裂縫數(shù)量和寬度減小。廢橡膠粉的物理填充作用能夠改善水泥基灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)。廢橡膠粉顆粒能夠填充在水泥顆粒之間的空隙中，使材料的微觀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，減少了孔隙和缺陷的存在，從而提高了材料的抗裂性能。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察發(fā)現(xiàn)，摻入廢橡膠粉后，水泥基灌漿材料的內(nèi)部孔隙明顯減少，結(jié)構(gòu)更加致密。廢橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)性能雖然相對(duì)較弱，但在一定程度上能夠阻止裂縫的擴(kuò)展。當(dāng)裂縫發(fā)展到橡膠粉與水泥漿體的界面時(shí)，由于界面的存在，裂縫的擴(kuò)展方向會(huì)發(fā)生改變，從而消耗更多的能量，減緩裂縫的擴(kuò)展速度。綜上所述，廢橡膠粉的摻入能夠顯著提高水泥基灌漿材料的抗裂性能，且隨著摻量的增加，抗裂性能提高趨勢(shì)明顯。在實(shí)際工程應(yīng)用中，使用廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料時(shí)，可以通過(guò)增加廢橡膠粉的摻量來(lái)提高材料的抗裂性能，從而延長(zhǎng)工程結(jié)構(gòu)的使用壽命，提高工程的安全性和可靠性。4.5耐久性測(cè)試耐久性是水泥基灌漿材料在實(shí)際工程應(yīng)用中至關(guān)重要的性能指標(biāo)，它直接關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命。為了全面評(píng)估廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料耐久性的影響，本試驗(yàn)進(jìn)行了抗凍融循環(huán)和抗?jié)B性等耐久性試驗(yàn)。抗凍融循環(huán)試驗(yàn)依據(jù)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50082-2009）進(jìn)行。該試驗(yàn)通過(guò)模擬材料在寒冷環(huán)境中反復(fù)凍融的過(guò)程，考察材料抵抗凍融破壞的能力。將養(yǎng)護(hù)至28d齡期的試件放入凍融試驗(yàn)機(jī)中，按照規(guī)定的試驗(yàn)制度進(jìn)行凍融循環(huán)。每次凍融循環(huán)包括在-18℃的低溫下冷凍4h，然后在5℃的水中融化4h，如此循環(huán)往復(fù)。在規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)（本試驗(yàn)設(shè)定為100次）后，觀察試件的外觀變化，記錄試件表面是否出現(xiàn)剝落、裂縫擴(kuò)展等現(xiàn)象。使用超聲波檢測(cè)儀對(duì)試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)測(cè)量超聲波在試件中的傳播速度，判斷試件內(nèi)部是否存在損傷以及損傷的程度。對(duì)經(jīng)歷凍融循環(huán)后的試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，與未經(jīng)歷凍融循環(huán)的試件抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算強(qiáng)度損失率，以此評(píng)估廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料抗凍性能的影響。強(qiáng)度損失率計(jì)算公式為：強(qiáng)度損失率=（凍融前抗壓強(qiáng)度-凍融后抗壓強(qiáng)度）/凍融前抗壓強(qiáng)度×100%。不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料試件在抗凍融循環(huán)試驗(yàn)后的強(qiáng)度損失率如表6所示：廢橡膠粉摻量（%）強(qiáng)度損失率（%）015.6513.51011.2159.0207.5從表6數(shù)據(jù)可以看出，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料的強(qiáng)度損失率逐漸降低。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，即對(duì)照組，強(qiáng)度損失率達(dá)到15.6%，表明未摻廢橡膠粉的水泥基灌漿材料在經(jīng)歷100次凍融循環(huán)后，抗壓強(qiáng)度下降較為明顯，抗凍性能相對(duì)較差。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，強(qiáng)度損失率下降至13.5%，相較于對(duì)照組有一定程度的降低。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，強(qiáng)度損失率進(jìn)一步降至11.2%，抗凍性能得到進(jìn)一步改善。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，強(qiáng)度損失率為9.0%，抗凍性能提升較為顯著。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，強(qiáng)度損失率最低，為7.5%，此時(shí)水泥基灌漿材料的抗凍性能最佳。廢橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致水泥基灌漿材料抗凍性能提高的原因主要有以下幾點(diǎn)：廢橡膠粉的彈性和柔韌性使其在水泥基灌漿材料中能夠起到緩沖作用。在凍融循環(huán)過(guò)程中，材料內(nèi)部的水分會(huì)發(fā)生凍結(jié)和融化，體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力容易導(dǎo)致材料開(kāi)裂。橡膠粉能夠吸收和分散這些應(yīng)力，減少裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而提高材料的抗凍性能。隨著廢橡膠粉摻量的增加，這種緩沖作用更加明顯，使得強(qiáng)度損失率降低。廢橡膠粉的物理填充作用能夠改善水泥基灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)。它可以填充在水泥顆粒之間的空隙中，使材料的微觀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，減少了水分的侵入通道，降低了水分在材料內(nèi)部?jī)鼋Y(jié)時(shí)產(chǎn)生的破壞力。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察發(fā)現(xiàn)，摻入廢橡膠粉后，水泥基灌漿材料的內(nèi)部孔隙明顯減少，結(jié)構(gòu)更加致密，這有助于提高材料的抗凍性能。抗?jié)B性試驗(yàn)按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50082-2009）中的逐級(jí)加壓法進(jìn)行。該試驗(yàn)通過(guò)在試件兩側(cè)施加水壓，測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)水在試件中的滲透高度，以此評(píng)估材料抵抗水分滲透的能力。將養(yǎng)護(hù)至28d齡期的試件裝入抗?jié)B儀中，從0.1MPa開(kāi)始逐級(jí)施加水壓，每級(jí)水壓持續(xù)時(shí)間為8h。當(dāng)水壓達(dá)到一定值（本試驗(yàn)設(shè)定為1.2MPa）且試件表面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象時(shí)，停止試驗(yàn)，記錄此時(shí)的水壓值和試件的滲水高度。不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料試件在抗?jié)B性試驗(yàn)后的滲水高度如表7所示：廢橡膠粉摻量（%）滲水高度（mm）035530102515202015從表7數(shù)據(jù)可以看出，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料的滲水高度逐漸降低。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，即對(duì)照組，滲水高度達(dá)到35mm，表明未摻廢橡膠粉的水泥基灌漿材料抗?jié)B性能相對(duì)較差，水分容易滲透進(jìn)入材料內(nèi)部。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，滲水高度下降至30mm，抗?jié)B性能有一定程度的提高。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，滲水高度進(jìn)一步降至25mm，抗?jié)B性能得到進(jìn)一步改善。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，滲水高度為20mm，抗?jié)B性能提升較為顯著。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，滲水高度最低，為15mm，此時(shí)水泥基灌漿材料的抗?jié)B性能最佳。廢橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致水泥基灌漿材料抗?jié)B性能提高的原因主要有以下幾點(diǎn)：廢橡膠粉的物理填充作用能夠改善水泥基灌漿材料的孔隙結(jié)構(gòu)。它可以填充在水泥顆粒之間的空隙中，減小孔隙尺寸，降低孔隙率，從而減少了水分滲透的通道，提高了材料的抗?jié)B性能。通過(guò)壓汞儀（MIP）測(cè)試發(fā)現(xiàn)，摻入廢橡膠粉后，水泥基灌漿材料的總孔隙率明顯降低，且孔徑分布更加均勻，小孔徑的比例增加，大孔徑的比例減少，這使得水分難以在材料內(nèi)部滲透。廢橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)雖然相對(duì)較弱，但在一定程度上能夠阻止水分的滲透。當(dāng)水分滲透到橡膠粉與水泥漿體的界面時(shí)，界面的存在會(huì)增加水分滲透的阻力，從而減緩水分的滲透速度。隨著廢橡膠粉摻量的增加，這種界面阻礙作用更加明顯，使得滲水高度降低。綜上所述，廢橡膠粉的摻入能夠顯著提高水泥基灌漿材料的抗凍性能和抗?jié)B性能，且隨著摻量的增加，耐久性提升趨勢(shì)明顯。在實(shí)際工程應(yīng)用中，使用廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料時(shí)，可以通過(guò)增加廢橡膠粉的摻量來(lái)提高材料的耐久性，從而延長(zhǎng)工程結(jié)構(gòu)的使用壽命，提高工程的安全性和可靠性。五、微觀結(jié)構(gòu)分析5.1掃描電子顯微鏡（SEM）分析為了深入探究廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料微觀結(jié)構(gòu)的影響以及兩者之間的界面結(jié)合情況，本試驗(yàn)采用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)不同廢橡膠粉摻量的試件進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀察。掃描電子顯微鏡能夠提供材料微觀層面的高分辨率圖像，幫助我們直觀地了解材料內(nèi)部的微觀形貌、顆粒分布以及界面特征等信息。在進(jìn)行SEM分析時(shí)，首先從養(yǎng)護(hù)至28d齡期的試件上切取尺寸約為5mm×5mm×5mm的小塊樣品。將切取的樣品用無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，以去除表面的雜質(zhì)和水分，確保觀察結(jié)果的準(zhǔn)確性。清洗后的樣品放入干燥箱中，在60℃的溫度下干燥24h，使樣品充分干燥。將干燥后的樣品固定在樣品臺(tái)上，使用離子濺射儀對(duì)樣品表面進(jìn)行噴金處理，在樣品表面形成一層厚度約為20nm的金膜，以提高樣品的導(dǎo)電性和成像質(zhì)量。將噴金處理后的樣品放入掃描電子顯微鏡中，在不同放大倍數(shù)下進(jìn)行觀察和拍照。首先在低放大倍數(shù)（如500倍）下觀察樣品的整體微觀結(jié)構(gòu)，了解橡膠粉在水泥基體中的分布情況以及水泥基體的整體形態(tài)。然后在高放大倍數(shù)（如5000倍）下觀察橡膠粉與水泥基體的界面過(guò)渡區(qū)，分析界面的微觀形貌和粘結(jié)情況。不同廢橡膠粉摻量試件的SEM圖像如圖1所示。從圖中可以清晰地看到，當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，水泥基體結(jié)構(gòu)較為致密，水泥顆粒之間緊密堆積，水化產(chǎn)物填充在顆粒之間的空隙中，形成了連續(xù)的凝膠結(jié)構(gòu)。在低放大倍數(shù)下，水泥基體呈現(xiàn)出均勻的灰色塊狀，無(wú)明顯的孔隙和缺陷。在高放大倍數(shù)下，可以看到水泥水化產(chǎn)物主要為針狀的鈣礬石（AFt）和片狀的氫氧化鈣（CH），它們相互交織，形成了密實(shí)的微觀結(jié)構(gòu)。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，在低放大倍數(shù)下，可以觀察到橡膠粉顆粒均勻地分散在水泥基體中，橡膠粉顆粒呈黑色不規(guī)則形狀，與水泥基體形成明顯的對(duì)比。橡膠粉顆粒周圍的水泥基體結(jié)構(gòu)相對(duì)較為疏松，存在一些微小的孔隙。在高放大倍數(shù)下，橡膠粉與水泥基體的界面過(guò)渡區(qū)較為明顯，界面處存在一定的縫隙，說(shuō)明兩者之間的界面粘結(jié)性能相對(duì)較弱。但總體來(lái)說(shuō)，橡膠粉的摻入對(duì)水泥基體的微觀結(jié)構(gòu)影響較小，水泥基體仍然保持著相對(duì)致密的結(jié)構(gòu)。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到10%時(shí)，在低放大倍數(shù)下，橡膠粉顆粒在水泥基體中的分布更加密集，水泥基體的連續(xù)性受到一定程度的破壞，出現(xiàn)了一些較大的孔隙。在高放大倍數(shù)下，橡膠粉與水泥基體的界面縫隙更加明顯，界面處的水化產(chǎn)物相對(duì)較少，表明兩者之間的粘結(jié)力進(jìn)一步減弱。水泥基體中的水化產(chǎn)物形態(tài)也發(fā)生了一定的變化，鈣礬石的針狀結(jié)構(gòu)變得相對(duì)短小，氫氧化鈣的片狀結(jié)構(gòu)也有所減少，這可能是由于橡膠粉的摻入對(duì)水泥水化過(guò)程產(chǎn)生了一定的影響。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到15%時(shí)，在低放大倍數(shù)下，水泥基體的結(jié)構(gòu)變得更加疏松，孔隙數(shù)量明顯增加，橡膠粉顆粒之間的距離減小，相互之間的接觸增多。在高放大倍數(shù)下，橡膠粉與水泥基體的界面粘結(jié)狀況進(jìn)一步惡化，界面處出現(xiàn)了明顯的脫粘現(xiàn)象，部分橡膠粉顆粒從水泥基體中脫落。水泥基體中的水化產(chǎn)物含量進(jìn)一步減少，微觀結(jié)構(gòu)變得更加不均勻，這導(dǎo)致水泥基灌漿材料的性能下降較為明顯。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，在低放大倍數(shù)下，水泥基體的結(jié)構(gòu)幾乎被橡膠粉顆粒所破壞，呈現(xiàn)出松散的狀態(tài)，孔隙率大幅增加。在高放大倍數(shù)下，橡膠粉與水泥基體的界面幾乎完全脫粘，橡膠粉顆粒在水泥基體中形成了獨(dú)立的相，與水泥基體之間的協(xié)同作用幾乎消失。水泥基體中的水化產(chǎn)物很少，微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出破碎的狀態(tài)，這使得水泥基灌漿材料的性能嚴(yán)重劣化。綜上所述，隨著廢橡膠粉摻量的增加，橡膠粉在水泥基體中的分布逐漸變得密集，水泥基體的結(jié)構(gòu)逐漸變得疏松，孔隙率增加。橡膠粉與水泥基體的界面粘結(jié)性能逐漸減弱，界面縫隙逐漸增大，甚至出現(xiàn)脫粘現(xiàn)象。這些微觀結(jié)構(gòu)的變化直接影響了水泥基灌漿材料的性能，導(dǎo)致其強(qiáng)度、流動(dòng)性等性能下降，而抗裂性能和耐久性則在一定范圍內(nèi)有所提高。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要綜合考慮廢橡膠粉摻量對(duì)微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響，通過(guò)優(yōu)化配合比、對(duì)橡膠粉進(jìn)行表面處理等措施，改善橡膠粉與水泥基體的界面粘結(jié)性能，提高水泥基灌漿材料的綜合性能。5.2壓汞儀（MIP）分析壓汞儀（MIP）分析是深入探究水泥基灌漿材料微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵手段，其能夠精確測(cè)定材料的孔隙率、孔徑分布等重要參數(shù)，為全面理解材料性能提供微觀層面的依據(jù)。本試驗(yàn)借助壓汞儀，對(duì)不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料試件進(jìn)行細(xì)致分析，以深入研究廢橡膠粉對(duì)材料孔隙結(jié)構(gòu)的影響。在進(jìn)行MIP分析時(shí)，首先從養(yǎng)護(hù)至28d齡期的試件上切取尺寸約為5mm×5mm×5mm的小塊樣品。將切取的樣品用無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，以去除表面的雜質(zhì)和水分，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。清洗后的樣品放入干燥箱中，在60℃的溫度下干燥24h，使樣品充分干燥。將干燥后的樣品裝入壓汞儀的樣品管中，確保樣品與樣品管緊密接觸，避免出現(xiàn)空隙影響測(cè)試結(jié)果。壓汞儀的工作原理基于汞對(duì)固體材料孔隙的侵入特性。在高壓作用下，汞能夠克服表面張力，逐漸侵入材料的孔隙中。通過(guò)測(cè)量不同壓力下汞的侵入量，依據(jù)相關(guān)公式可以計(jì)算出材料的孔隙率和孔徑分布。當(dāng)壓力較低時(shí)，汞首先侵入材料中的大孔徑孔隙；隨著壓力的逐漸升高，汞能夠進(jìn)入越來(lái)越小的孔徑孔隙。通過(guò)記錄不同壓力階段汞的侵入體積，即可得到材料的孔徑分布曲線。不同廢橡膠粉摻量的水泥基灌漿材料試件的孔隙率和孔徑分布測(cè)試結(jié)果如表8所示：廢橡膠粉摻量（%）總孔隙率（%）孔徑小于50nm的孔隙比例（%）孔徑在50-100nm之間的孔隙比例（%）孔徑大于100nm的孔隙比例（%）010.5453025511.84032281013.23535301515.03038322017.5254035從表8數(shù)據(jù)可以清晰地看出，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料的總孔隙率呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，即對(duì)照組，總孔隙率為10.5%。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，總孔隙率上升至11.8%。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，總孔隙率進(jìn)一步上升至13.2%。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，總孔隙率為15.0%。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，總孔隙率最高，達(dá)到17.5%。在孔徑分布方面，隨著廢橡膠粉摻量的增加，孔徑小于50nm的孔隙比例逐漸降低，而孔徑在50-100nm之間和孔徑大于100nm的孔隙比例逐漸增加。當(dāng)廢橡膠粉摻量為0%時(shí)，孔徑小于50nm的孔隙比例為45%，孔徑在50-100nm之間的孔隙比例為30%，孔徑大于100nm的孔隙比例為25%。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到5%時(shí)，孔徑小于50nm的孔隙比例下降至40%，孔徑在50-100nm之間的孔隙比例上升至32%，孔徑大于100nm的孔隙比例上升至28%。當(dāng)廢橡膠粉摻量繼續(xù)增加至10%時(shí)，孔徑小于50nm的孔隙比例降至35%，孔徑在50-100nm之間的孔隙比例上升至35%，孔徑大于100nm的孔隙比例上升至30%。當(dāng)廢橡膠粉摻量達(dá)到15%時(shí)，孔徑小于50nm的孔隙比例為30%，孔徑在50-100nm之間的孔隙比例上升至38%，孔徑大于100nm的孔隙比例上升至32%。當(dāng)廢橡膠粉摻量增加到20%時(shí)，孔徑小于50nm的孔隙比例最低，為25%，孔徑在50-100nm之間的孔隙比例最高，為40%，孔徑大于100nm的孔隙比例最高，為35%。廢橡膠粉摻量的增加導(dǎo)致水泥基灌漿材料孔隙率增大和孔徑分布變化的原因主要有以下幾點(diǎn)：從物理填充角度分析，雖然廢橡膠粉在一定程度上能夠填充水泥顆粒之間的空隙，但隨著摻量的增加，橡膠粉顆粒自身占據(jù)的空間逐漸增大，且由于其與水泥漿體之間的界面粘結(jié)相對(duì)較弱，容易在界面處形成孔隙，從而導(dǎo)致總孔隙率增加。從水泥水化角度來(lái)看，廢橡膠粉的摻入可能會(huì)阻礙水泥的水化進(jìn)程，使得水泥水化產(chǎn)物的生成量減少，無(wú)法充分填充孔隙，進(jìn)而導(dǎo)致孔隙率增大。橡膠粉的彈性和柔韌性使其在水泥基灌漿材料中形成了相對(duì)松散的結(jié)構(gòu)，不利于孔隙的填充和密實(shí)，也會(huì)導(dǎo)致孔隙率上升。綜上所述，廢橡膠粉的摻入顯著改變了水泥基灌漿材料的孔隙結(jié)構(gòu)，隨著摻量的增加，總孔隙率增大，小孔徑孔隙比例降低，大孔徑孔隙比例增加。這些孔隙結(jié)構(gòu)的變化對(duì)水泥基灌漿材料的性能產(chǎn)生了重要影響，如強(qiáng)度下降、抗?jié)B性和抗凍性在一定程度上受到影響等。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要充分考慮廢橡膠粉對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響，通過(guò)優(yōu)化配合比、對(duì)橡膠粉進(jìn)行表面處理等措施，盡量減小孔隙結(jié)構(gòu)變化對(duì)材料性能的不利影響，以提高水泥基灌漿材料的綜合性能。5.3微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系通過(guò)上述微觀結(jié)構(gòu)分析可知，廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響，而這些微觀結(jié)構(gòu)的變化與材料的宏觀性能密切相關(guān)。從流動(dòng)性方面來(lái)看，隨著廢橡膠粉摻量的增加，橡膠粉與水泥漿體之間的界面摩擦力增大，且橡膠粉形成的松散結(jié)構(gòu)阻礙了漿體的流動(dòng)，導(dǎo)致材料的流動(dòng)性下降。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示，橡膠粉顆粒在水泥基體中的分布逐漸密集，使得水泥漿體的連續(xù)性受到破壞，這與流動(dòng)性測(cè)試結(jié)果中流動(dòng)度隨廢橡膠粉摻量增加而降低的趨勢(shì)相吻合。在抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度方面，廢橡膠粉與水泥漿體之間較弱的界面粘結(jié)性能，使得應(yīng)力集中在橡膠粉顆粒周圍，容易出現(xiàn)界面脫粘現(xiàn)象。隨著廢橡膠粉摻量的增加，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重，導(dǎo)致水泥基灌漿材料的強(qiáng)度下降。壓汞儀（MIP）分析表明，廢橡膠粉的摻入使材料的孔隙率增大，大孔徑孔隙比例增加，這進(jìn)一步削弱了材料的強(qiáng)度，與抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果中強(qiáng)度隨廢橡膠粉摻量增加而降低的趨勢(shì)一致。對(duì)于抗裂性能，廢橡膠粉的彈性和柔韌性使其能夠吸收和分散收縮應(yīng)力，延緩裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。同時(shí)，廢橡膠粉的物理填充作用改善了材料的微觀結(jié)構(gòu)，減少了孔隙和缺陷，提高了抗裂性能。SEM圖像顯示，摻入廢橡膠粉后水泥基灌漿材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，這與抗裂性能測(cè)試結(jié)果中裂縫出現(xiàn)時(shí)間延長(zhǎng)、裂縫數(shù)量和寬度減小的趨勢(shì)相符。在耐久性方面，廢橡膠粉的彈性和物理填充作用使得材料在凍融循環(huán)過(guò)程中能夠更好地緩沖應(yīng)力，減少裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高抗凍性能。其填充作用減小了孔隙尺寸，降低了孔隙率，減少了水分滲透通道，提高了抗?jié)B性能。這些微觀結(jié)構(gòu)的變化與耐久性測(cè)試結(jié)果中強(qiáng)度損失率降低、滲水高度減小的趨勢(shì)一致。綜上所述，廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料的微觀結(jié)構(gòu)變化直接影響其宏觀性能。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要通過(guò)優(yōu)化配合比、對(duì)廢橡膠粉進(jìn)行表面處理等措施，改善微觀結(jié)構(gòu)，以提高材料的綜合性能，滿足工程需求。六、改性機(jī)理探討6.1物理改性機(jī)理廢橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料的物理改性主要體現(xiàn)在填充效應(yīng)和增韌效應(yīng)兩個(gè)方面。從填充效應(yīng)來(lái)看，廢橡膠粉的粒徑與水泥基灌漿材料中的孔隙大小具有一定的匹配性。在水泥基灌漿材料的制備過(guò)程中，廢橡膠粉能夠填充到水泥顆粒之間的空隙中。水泥在水化硬化過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)形成各種尺寸的孔隙，這些孔隙的存在會(huì)降低材料的密實(shí)度和強(qiáng)度。廢橡膠粉的顆粒形狀不規(guī)則，表面粗糙，具有較大的比表面積，能夠與水泥顆粒相互交錯(cuò)，填充在孔隙中，減少了大孔隙的數(shù)量，降低了材料的孔隙率。通過(guò)壓汞儀（MIP）測(cè)試結(jié)果可知，隨著廢橡膠粉摻量的增加，水泥基灌漿材料的總孔隙率逐漸增大，但同時(shí)孔徑分布發(fā)生變化，小孔徑孔隙的比例增加，大孔徑孔隙的比例減少。這表明廢橡膠粉在填充孔隙的過(guò)程中，將大孔隙分割成了多個(gè)小孔徑孔隙，使孔隙結(jié)構(gòu)更加均勻。這種更加密實(shí)和均勻的孔隙結(jié)構(gòu)，一方面提高了水泥基灌漿材料的密實(shí)度，減少了水分和有害物質(zhì)的侵入通道，從而增強(qiáng)了材料的抗?jié)B性和抗凍性等耐久性指標(biāo)；另一方面，小孔徑孔隙的存在有利于限制水泥基灌漿材料內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展，提高材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在水泥基灌漿材料中，廢橡膠粉的增韌效應(yīng)十分顯著。水泥基灌漿材料本質(zhì)上是一種脆性材料，在受到外力作用時(shí)，內(nèi)部容易產(chǎn)生微裂縫，且這些微裂縫會(huì)迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致材料的破壞。而廢橡膠粉具有良好的彈性和柔韌性，其彈性模量遠(yuǎn)低于水泥基材料。當(dāng)水泥基灌漿材料受到外力作用時(shí)，橡膠粉能夠像一個(gè)個(gè)微小的彈簧或緩沖墊一樣，發(fā)生較大的彈性變形，吸收和分散能量。在沖擊荷載作用下，橡膠粉能夠迅速變形，將沖擊能量轉(zhuǎn)化為自身的彈性勢(shì)能，減少了傳遞到水泥基體上的能量，從而有效地阻止了微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高了材料的抗沖擊性能和韌性。從掃描電子顯微鏡（SEM）圖像中可以觀察到，當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，橡膠粉周圍的水泥基體出現(xiàn)變形，而橡膠粉自身能夠承受較大的變形而不被破壞，并且通過(guò)自身的變形將應(yīng)力分散到周圍的水泥基體中，使得材料內(nèi)部的應(yīng)力分布更加均勻，避免了應(yīng)力集中導(dǎo)致的材料破壞。在實(shí)際工程應(yīng)用中，如在一些受到頻繁振動(dòng)或沖擊荷載的結(jié)構(gòu)部位，如橋梁伸縮縫、工業(yè)廠房地面等，廢橡膠粉改性水泥基灌漿材料能夠更好地適應(yīng)這些復(fù)雜的受力環(huán)境，提高結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。6.2化學(xué)改性機(jī)理化學(xué)改性是廢橡膠粉改善水泥基灌漿材料性能的重要途徑，主要涉及橡膠粉的表面處理以及其與水泥水化產(chǎn)物之間的化學(xué)反應(yīng)。橡膠粉的表面處理是增強(qiáng)其與水泥漿體界面粘結(jié)性能的關(guān)鍵步驟。由于橡膠粉表面的化學(xué)性質(zhì)與水泥漿體差異較大，兩者之間的界面粘結(jié)力較弱，這在一定程度上限制了橡膠粉對(duì)水泥基灌漿材料性能的提升效果。通過(guò)表面處理，可以改變橡膠粉表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，增加其與水泥漿體之間的親和力，從而提高界面粘結(jié)性能。一種常見(jiàn)的表面處理方法是使用偶聯(lián)劑對(duì)橡膠粉進(jìn)行處理。偶聯(lián)劑分子通常具有兩種不同性質(zhì)的基團(tuán)，一端是能夠與橡膠粉表面的活性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，如硅烷偶聯(lián)劑中的硅烷基團(tuán)可以與橡膠粉表面的羥基、羧基等基團(tuán)發(fā)生縮合反應(yīng)，形成化學(xué)鍵；另一端是能夠與水泥漿體中的水化產(chǎn)物發(fā)生物理吸附或化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，如硅烷偶聯(lián)劑中的有機(jī)官能團(tuán)可以與水泥水化產(chǎn)物中的鈣、鋁等陽(yáng)離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而在橡膠粉與水泥漿體之間形成一個(gè)過(guò)渡層。這個(gè)過(guò)渡層能夠有效地增強(qiáng)橡膠粉與水泥漿體之間的界面粘結(jié)力，使兩者能夠更好地協(xié)同工作，提高水泥基灌漿材料的性能。在水泥基灌漿材料的水化過(guò)程中，廢橡膠粉與水泥水化產(chǎn)物之間也會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)對(duì)材料的性能產(chǎn)生重要影響。水泥的水化反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，主要包括水泥熟料礦物的溶解、水化產(chǎn)物的形成和生長(zhǎng)等階段。在水化初期，水泥中的硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）等礦物與水發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鈣（CH）和水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠等水化產(chǎn)物。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，這些水化產(chǎn)物逐漸填充在水泥顆粒之間的空隙中，形成密實(shí)的結(jié)構(gòu)，使水泥基灌漿材料的強(qiáng)度不斷發(fā)展。廢橡膠粉的摻入可能會(huì)對(duì)水泥的水化過(guò)程產(chǎn)生一定的影響。一方面，橡膠粉表面的有機(jī)物質(zhì)可能會(huì)吸附在水泥顆粒表