微硅粉與玄武巖纖維協(xié)同改性橡膠混凝土性能的試驗探究一、引言1.1研究背景與意義1.1.1橡膠混凝土的發(fā)展與現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，對建筑材料的性能要求日益提高，新型建筑材料不斷涌現(xiàn)。橡膠混凝土作為一種新型復合材料，近年來在建筑領域受到了廣泛關注。其誕生源于對廢舊輪胎等橡膠資源回收利用的需求，以及對傳統(tǒng)混凝土性能改進的探索。自20世紀90年代初期，美國、英國等發(fā)達國家就開始了對橡膠混凝土的研究，國內(nèi)對橡膠混凝土的研究起步較晚，到90年代后期才看到研究報道。早期研究主要集中在制備技術和基本性能探索上，隨著技術的進步和研究的深入，橡膠混凝土在性能優(yōu)化和應用拓展方面取得了顯著進展。制備過程中，將廢舊輪胎等橡膠制品經(jīng)過破碎、研磨后與水泥、砂、石等原材料一起攪拌，再通過一定的成型工藝，即可得到橡膠混凝土。橡膠混凝土具有諸多優(yōu)異特性，其有機結(jié)合了混凝土和橡膠的剛性與柔性的特點，使其在韌性、抗沖擊性、抗裂性、耐久性等方面優(yōu)于普通混凝土。在機場道面、橋梁、公路、房建伸縮縫處理上，橡膠混凝土中的橡膠顆粒能有效改善混凝土內(nèi)部微觀塑性變形，宏觀上減小漿體的收縮和裂縫的產(chǎn)生；因其能有效吸收應變能和振動能，表現(xiàn)出良好的抗沖擊、抗震、隔音的性能，在混凝土樓板和鐵路混凝土軌枕方面得到了應用；高強橡膠混凝土兼具高強、抗沖擊性能，在特殊抗爆、抗震領域的應用愈加廣泛。然而，傳統(tǒng)橡膠混凝土也存在一些不足之處，如抗壓、抗拉強度相對較低，容易開裂、龜裂，且隨著時間推移，容易出現(xiàn)疲勞和損壞等問題，這些缺陷在一定程度上限制了其更廣泛的應用。與此同時，廢舊輪胎等橡膠廢棄物的數(shù)量與日俱增，對環(huán)境造成了巨大壓力。據(jù)統(tǒng)計，僅廢舊輪胎全世界以每年約10億條的速度不斷增長，中國每年產(chǎn)生的廢舊輪胎以8%-10%的速度遞增。如何有效回收利用這些廢舊橡膠，成為亟待解決的環(huán)保問題。橡膠混凝土的出現(xiàn)，為廢舊橡膠的資源化利用提供了一條有效途徑，既實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，又減少了環(huán)境污染，具有顯著的環(huán)保意義。1.1.2微硅粉和玄武巖纖維的應用潛力為了克服橡膠混凝土的性能缺陷，拓展其應用范圍，研究者們不斷探索和開發(fā)新的改性材料。微硅粉和玄武巖纖維作為兩種常用的改性材料，在提升橡膠混凝土性能方面展現(xiàn)出了巨大的潛力。微硅粉，又稱為硅灰，是一種極細的火山灰質(zhì)材料，其主要成分是二氧化硅（SiO?），顆粒大小一般在1-2微米之間，具有極高的活性和細度。微硅粉具有細碎度高、分散性好、化學穩(wěn)定性強等特點，能夠填充混凝土中的孔隙和縫隙，減少混凝土的孔隙率和滲透性，提高混凝土的密實性和耐久性。同時，微硅粉還具有固化收縮小、強度發(fā)展慢等特點，有利于混凝土的早強和延緩強度峰值出現(xiàn)的時間，能夠提高材料的力學性能、耐久性能和微觀結(jié)構(gòu)。玄武巖纖維是一種由天然玄武巖礦石經(jīng)高溫熔融、拉絲、表面處理等工藝生產(chǎn)而成的無機纖維。它具有強度高、拉伸性好、與水泥漿體相容性好等特點，在混凝土中加入玄武巖纖維可以有效地改善混凝土的性能。玄武巖纖維能夠在混凝土內(nèi)形成高強度的局部增強區(qū)域，提高混凝土的抗拉強度；可以將裂紋數(shù)量和裂縫寬度明顯減少，從而改善混凝土的抗裂性能；能在抵抗外力沖擊的同時，將能量分散到混凝土中，使其不容易破壞，從而增加混凝土的抗沖擊韌性；還可以有效地緩解混凝土在交變荷載作用下的應力集中，提高混凝土的抗疲勞性。將微硅粉和玄武巖纖維引入橡膠混凝土中，有望綜合發(fā)揮它們的優(yōu)勢，彌補橡膠混凝土的不足，進一步提高橡膠混凝土的力學性能、耐久性能和微觀結(jié)構(gòu)特征，為橡膠混凝土的工程應用提供更廣闊的空間。研究微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土性能的影響，對于推動橡膠混凝土在建筑領域的廣泛應用，實現(xiàn)廢舊橡膠的高效利用和建筑材料的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1橡膠混凝土性能研究進展橡膠混凝土作為一種新型建筑材料，近年來受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注，其性能研究取得了豐碩的成果。在力學性能方面，研究表明，橡膠混凝土的抗壓、抗拉和抗折強度一般低于普通混凝土，這主要是由于橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)強度較低，以及橡膠的彈性模量遠低于水泥石和骨料，導致在受力時橡膠顆粒與基體之間易產(chǎn)生應力集中。Toutanji等研究發(fā)現(xiàn)，隨著橡膠顆粒摻量的增加，混凝土的抗壓和抗折強度均呈下降趨勢，但下降速率逐漸減??；王濤等學者也指出，橡膠粉摻量越大，混凝土強度和彈性模量降低越大。不過，橡膠混凝土的韌性和抗沖擊性能卻顯著優(yōu)于普通混凝土。橡膠顆粒的柔性特質(zhì)能夠有效吸收能量，阻礙裂縫的發(fā)展，從而增強混凝土的韌性。在實際工程應用中，這一特性使橡膠混凝土在承受沖擊荷載的結(jié)構(gòu)中展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，如機場道面、橋梁伸縮縫等部位。學者劉愛軍通過對橡膠集料混凝土進行沖擊試驗，結(jié)果表明，橡膠微粒的摻入能顯著提高混凝土的抗沖擊性能，且隨著橡膠微粒摻量的增加，抗沖擊性能提升效果更加明顯。在耐久性能方面，橡膠混凝土同樣表現(xiàn)出良好的特性。由于橡膠的化學穩(wěn)定性和防水性，橡膠混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和抗化學侵蝕性都得到了一定程度的提高。ZaherKKhatib研究發(fā)現(xiàn)，橡膠混凝土的抗?jié)B性能優(yōu)于普通混凝土，這是因為橡膠顆粒填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，減少了水分和有害離子的侵入通道；有學者通過凍融試驗發(fā)現(xiàn)，橡膠混凝土在經(jīng)過多次凍融循環(huán)后，其質(zhì)量損失和強度降低幅度均小于普通混凝土，表現(xiàn)出較好的抗凍性能。然而，目前橡膠混凝土的研究仍存在一些不足。在力學性能方面，如何在保證橡膠混凝土良好韌性和抗沖擊性的同時，提高其強度，是亟待解決的問題。在耐久性能方面，雖然橡膠混凝土在某些耐久性指標上表現(xiàn)較好，但對于其長期耐久性的研究還相對較少，需要進一步深入探究其在復雜環(huán)境下的性能演變規(guī)律。此外，橡膠混凝土的制備工藝和配合比設計還缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，不同研究成果之間的可比性較差，這也在一定程度上限制了橡膠混凝土的推廣應用。1.2.2微硅粉和玄武巖纖維對混凝土影響研究綜述微硅粉和玄武巖纖維作為兩種常用的混凝土改性材料，其對混凝土性能的影響研究也取得了眾多成果。單獨使用微硅粉時，其對混凝土性能的提升作用顯著。微硅粉具有極高的活性和細度，能夠填充混凝土中的孔隙和縫隙，減少混凝土的孔隙率和滲透性，從而提高混凝土的密實性和耐久性。研究表明，適量摻入微硅粉可使混凝土的抗壓強度、抗拉強度和抗折強度得到明顯提高。當微硅粉摻量為10%時，混凝土的抗壓強度和抗拉強度分別比摻量為0%時提高了27.3%和42.9%。微硅粉還能改善混凝土的抗?jié)B性和抗化學侵蝕性，有效提高混凝土的耐久性。但微硅粉摻量過多會導致混凝土含水量較高，從而降低混凝土的強度。單獨使用玄武巖纖維時，其對混凝土性能的改善作用也十分突出。玄武巖纖維具有強度高、拉伸性好、與水泥漿體相容性好等特點，能夠在混凝土內(nèi)形成高強度的局部增強區(qū)域，提高混凝土的抗拉強度。相關試驗結(jié)果顯示，隨著玄武巖纖維摻量的增加，混凝土的抗拉強度逐漸提高；它還可以有效減少裂紋數(shù)量和裂縫寬度，改善混凝土的抗裂性能；在抵抗外力沖擊時，玄武巖纖維能將能量分散到混凝土中，增加混凝土的抗沖擊韌性；并能緩解混凝土在交變荷載作用下的應力集中，提高混凝土的抗疲勞性。將微硅粉和玄武巖纖維共同作用于混凝土時，兩者能夠發(fā)揮協(xié)同效應，進一步提升混凝土的性能。有研究表明，微硅粉和玄武巖纖維復合使用，可使混凝土的抗壓強度、抗拉強度和抗折強度均得到顯著提高，且抗裂性能、抗沖擊性能和耐久性能也有明顯改善。微硅粉填充孔隙，提高密實度，為玄武巖纖維提供更好的粘結(jié)基礎；玄武巖纖維則增強混凝土的抗拉和抗裂能力，兩者相互配合，使混凝土的綜合性能得到優(yōu)化。盡管微硅粉和玄武巖纖維對混凝土性能影響的研究已取得一定進展，但仍存在一些空白與不足。在協(xié)同作用機理方面，雖然知道兩者能產(chǎn)生協(xié)同效應，但對于其具體的作用機制還缺乏深入系統(tǒng)的研究；在最佳摻量和配合比方面，不同研究得出的結(jié)論存在差異，尚未形成統(tǒng)一的標準，需要進一步通過大量試驗進行優(yōu)化確定；在實際工程應用方面，相關的應用案例和經(jīng)驗還相對較少，需要加強工程實踐的探索和總結(jié)，以推動微硅粉和玄武巖纖維改性混凝土在實際工程中的廣泛應用。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微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土性能的影響，主要從力學性能、耐久性能和微觀結(jié)構(gòu)三個方面展開研究。在力學性能研究方面，重點分析微硅粉和玄武巖纖維不同摻量對橡膠混凝土抗壓強度、抗拉強度、抗折強度和彈性模量的影響規(guī)律。通過設計多組不同配合比的橡膠混凝土試件，其中微硅粉摻量設置為0%、5%、10%、15%、20%，玄武巖纖維摻量設置為0kg/m3、0.5kg/m3、1.0kg/m3、1.5kg/m3、2.0kg/m3，并進行標準的力學性能測試試驗，如抗壓試驗、抗拉試驗和抗折試驗，運用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析，繪制強度和彈性模量隨摻量變化的曲線，從而明確微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土力學性能的影響趨勢，找出使橡膠混凝土力學性能達到最佳的微硅粉和玄武巖纖維摻量組合。在耐久性能研究方面，著重研究微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土抗?jié)B性、抗凍性和抗化學侵蝕性的影響。采用標準的抗?jié)B試驗方法，如滲水高度法和逐級加壓法，測試不同配合比橡膠混凝土試件的抗?jié)B性能，記錄試件的滲水高度和滲透壓力；通過快速凍融試驗，統(tǒng)計試件在多次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率和強度損失率，評估其抗凍性能；利用化學侵蝕試驗，將試件浸泡在不同化學介質(zhì)（如酸、堿溶液）中，觀察試件的外觀變化和強度變化，分析其抗化學侵蝕性能。綜合各項試驗結(jié)果，深入探討微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土耐久性能的作用機制。在微觀結(jié)構(gòu)研究方面，運用掃描電子顯微鏡（SEM）、壓汞儀（MIP）等微觀測試手段，觀察不同配合比橡膠混凝土試件的微觀結(jié)構(gòu)特征，包括水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)、橡膠顆粒與水泥漿體的粘結(jié)情況、微硅粉的填充效果以及玄武巖纖維在混凝土中的分布和取向等。通過對微觀結(jié)構(gòu)圖像的分析，測量界面過渡區(qū)的厚度、孔隙尺寸和分布等參數(shù)，從微觀層面解釋微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土力學性能和耐久性能的影響原因，為宏觀性能的改善提供微觀理論依據(jù)。1.3.2研究方法本研究主要采用試驗研究法，具體步驟如下：材料準備：選用普通硅酸鹽水泥、粒徑為5-25mm的碎石、細度模數(shù)為2.6-2.9的中砂、自來水作為基本原材料。廢舊輪胎經(jīng)破碎、篩選后得到粒徑為5-10mm的橡膠顆粒；采用比表面積不小于15000m2/kg的微硅粉；選用長度為12mm、直徑為13μm的玄武巖纖維。同時，準備適量的減水劑和其他外加劑，以滿足混凝土工作性能的要求。所有原材料在使用前均進行質(zhì)量檢驗，確保符合相關標準。試件制作：根據(jù)設計的配合比，將水泥、砂、碎石、橡膠顆粒、微硅粉、玄武巖纖維、減水劑和水等原材料按一定順序加入強制式攪拌機中進行攪拌。先將水泥、砂、碎石和橡膠顆粒干拌1-2分鐘，使其均勻混合；再加入微硅粉和玄武巖纖維繼續(xù)干拌1分鐘；然后加入預先溶解好減水劑的水，濕拌3-5分鐘，直至混凝土拌合物均勻一致。將攪拌好的混凝土拌合物倒入相應的模具中，如150mm×150mm×150mm的立方體試模用于抗壓強度測試，100mm×100mm×400mm的棱柱體試模用于抗折強度測試，100mm×100mm×100mm的立方體試模用于其他性能測試。在振動臺上振搗密實，排除氣泡，然后用抹刀將表面抹平。試件成型后，在標準養(yǎng)護室（溫度為20±2℃，相對濕度不低于95%）中養(yǎng)護至規(guī)定齡期（如28天）。性能測試：按照相關標準和規(guī)范，對養(yǎng)護后的橡膠混凝土試件進行各項性能測試。采用壓力試驗機進行抗壓強度和抗拉強度測試，加載速度控制在0.3-0.5MPa/s；使用抗折試驗機進行抗折強度測試，加載速度為0.05-0.08MPa/s；抗?jié)B性測試采用抗?jié)B儀，按照逐級加壓法進行，記錄試件在一定時間內(nèi)的滲水情況；抗凍性測試采用快速凍融試驗機，以28天齡期的試件為對象，按照快凍法進行試驗，每25次凍融循環(huán)為一個階段，測試試件的質(zhì)量損失率和強度損失率；抗化學侵蝕性測試將試件浸泡在不同化學介質(zhì)（如5%的硫酸溶液、5%的氫氧化鈉溶液）中，定期觀察試件的外觀變化，并在規(guī)定時間后取出試件進行強度測試。在數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析階段，運用對比分析方法，對不同配合比橡膠混凝土試件的性能測試數(shù)據(jù)進行對比，分析微硅粉和玄武巖纖維摻量變化對橡膠混凝土各項性能的影響。同時，采用微觀觀測方法，通過掃描電子顯微鏡（SEM）和壓汞儀（MIP）等設備觀察橡膠混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，從微觀層面解釋宏觀性能變化的原因。運用Origin、SPSS等數(shù)據(jù)分析軟件，對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，繪制圖表，建立數(shù)學模型，揭示微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土性能影響的內(nèi)在規(guī)律，為橡膠混凝土的性能優(yōu)化和工程應用提供科學依據(jù)。二、試驗設計與材料準備2.1試驗材料2.1.1廢舊輪胎橡膠顆粒本試驗所用的廢舊輪胎橡膠顆粒來源于當?shù)剌喬セ厥照?，收集的廢舊輪胎涵蓋了多種常見車型，如轎車、輕型卡車和客車等，以確保橡膠顆粒來源的多樣性和代表性。這些廢舊輪胎在使用過程中經(jīng)歷了不同的路況和磨損程度，其橡膠材質(zhì)也存在一定差異，這有助于全面研究不同特性橡膠顆粒對橡膠混凝土性能的影響。在加工處理過程中，首先對收集來的廢舊輪胎進行清洗，去除表面的泥土、油污等雜質(zhì)，以保證后續(xù)加工的質(zhì)量和橡膠顆粒的純凈度。接著，利用輪胎破碎機將輪胎切割成小塊，便于后續(xù)的破碎和研磨操作。然后，通過顎式破碎機和圓錐破碎機對輪胎小塊進行粗碎和中碎，將其破碎成較大粒徑的橡膠塊。為了獲得所需粒徑的橡膠顆粒，采用橡膠磨粉機對橡膠塊進行精細研磨，并利用振動篩進行篩分，篩選出粒徑為5-10mm的橡膠顆粒。橡膠顆粒的粒徑分布對橡膠混凝土的性能有著重要影響。較小粒徑的橡膠顆粒能夠更均勻地分散在混凝土中，增加與水泥漿體的接觸面積，從而在一定程度上提高混凝土的密實性和界面粘結(jié)強度；而較大粒徑的橡膠顆粒則能在混凝土中形成較大的柔性區(qū)域，增強混凝土的韌性和抗沖擊性能，但可能會導致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻性增加。本試驗選用的5-10mm粒徑范圍的橡膠顆粒，既能在一定程度上保證混凝土的強度，又能顯著提升其韌性和抗沖擊性能。在物理特性方面，橡膠顆粒具有質(zhì)輕、彈性好、耐磨性強等特點。其密度約為1.1-1.2g/cm3，明顯低于普通骨料，這使得橡膠混凝土的自重相對較輕，在一些對自重有要求的工程中具有優(yōu)勢；其彈性模量較低，約為1-5MPa，與水泥漿體和骨料的彈性模量差異較大，在受力時能夠有效地吸收能量，阻礙裂縫的發(fā)展，從而提高混凝土的韌性和抗沖擊性能。然而，橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)性能相對較差，這是影響橡膠混凝土強度的一個重要因素。為了改善兩者之間的粘結(jié)性能，后續(xù)試驗中考慮采用表面處理等方法進行優(yōu)化。2.1.2微硅粉本試驗采用的微硅粉是在冶煉硅鐵合金時產(chǎn)生的一種工業(yè)副產(chǎn)品。在冶煉過程中，以石英巖碎石與生鐵為原料，焦炭為還原劑，在電爐近2000℃的高溫下，石英成分還原成硅并與鐵生成硅鐵合金，此時有10%-15%的硅蒸氣進入煙道，與氧結(jié)合成一氧化硅，逸出爐外后與冷空氣中的富氧反應生成二氧化硅煙霧，受冷凝結(jié)為細小的球狀微珠，即微硅粉。微硅粉的主要化學成分是二氧化硅（SiO?），含量高達90%以上，還含有少量的Al?O?、Fe?O?、CaO等雜質(zhì)。其顆粒細小，平均粒徑在0.1-0.3μm之間，比表面積為20-28m2/g，約為水泥的80-100倍，粉煤灰的50-70倍。微硅粉外觀為灰色或灰白色粉末，耐火度大于1600℃，松散容重為150-200kg/m3，具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，表面較為光滑，有些是多個圓球顆粒粘在一起的團聚體。在橡膠混凝土中，微硅粉主要發(fā)揮填充效應和火山灰反應。由于其顆粒極其細小，能夠填充水泥顆粒間的孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實，減少孔隙率，從而提高混凝土的抗壓強度、抗?jié)B性和耐久性。同時，微硅粉具有較高的火山灰活性，能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)?發(fā)生二次水化反應，生成更多的凝膠體，進一步增強水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)力，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高其力學性能。此外，微硅粉還能改善混凝土的工作性能，如增加混凝土的流動性，減少泌水和離析現(xiàn)象，提高混凝土的可泵性。2.1.3玄武巖纖維本試驗選用的玄武巖纖維是以天然玄武巖礦石為原料，經(jīng)高溫熔融、拉絲等工藝制備而成。具體制備過程為：將精選的玄武巖礦石破碎后投入熔窯中，在1450-1500℃的高溫下熔融成均勻的熔體；然后，通過鉑銠合金漏板的小孔將熔體拉制成連續(xù)的纖維，再經(jīng)過表面處理、集束、卷繞等工序，最終得到所需的玄武巖纖維。制備得到的玄武巖纖維具有優(yōu)異的力學性能，其抗拉強度可達2000-4000MPa，彈性模量為90-110GPa，斷裂伸長率為2.5%-3.5%。纖維直徑為13μm，長度為12mm，這種長度和直徑的搭配既能保證纖維在混凝土中均勻分散，又能有效地發(fā)揮其增強作用。玄武巖纖維的化學穩(wěn)定性好，在酸、堿等介質(zhì)中不易被腐蝕，能適應不同的使用環(huán)境；其耐高溫性能也較為出色，可在600℃以下長期使用，在一些高溫環(huán)境的工程中具有應用潛力。在與橡膠混凝土基體的相容性方面，玄武巖纖維表面具有一定的粗糙度和活性基團，能夠與水泥漿體較好地粘結(jié)，形成良好的界面過渡區(qū)，從而有效地傳遞應力，增強混凝土的力學性能。其增強機理主要包括以下幾個方面：一是橋接作用，當混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫時，玄武巖纖維能夠跨越裂縫，阻止裂縫的進一步擴展；二是分擔荷載，在混凝土受力時，纖維能夠分擔部分荷載，提高混凝土的承載能力；三是抑制裂縫產(chǎn)生，纖維在混凝土中均勻分布，能夠分散混凝土內(nèi)部的應力集中，減少裂縫的產(chǎn)生。2.1.4其他材料水泥選用當?shù)禺a(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其各項性能指標均符合國家標準GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的要求。該水泥的初凝時間不小于45min，終凝時間不大于600min，3天抗壓強度不小于17.0MPa，28天抗壓強度不小于42.5MPa。水泥在橡膠混凝土中作為主要的膠凝材料，通過水化反應將骨料、橡膠顆粒等材料粘結(jié)在一起，形成具有一定強度和耐久性的整體結(jié)構(gòu)。骨料包括粗骨料和細骨料。粗骨料選用粒徑為5-25mm的連續(xù)級配碎石，其壓碎指標值不大于10%，針片狀顆粒含量不超過15%，含泥量小于1.0%，泥塊含量小于0.5%，表觀密度不小于2600kg/m3，堆積密度不小于1450kg/m3。細骨料采用細度模數(shù)為2.6-2.9的中砂，屬Ⅱ區(qū)砂，其含泥量不超過3.0%，泥塊含量不超過1.0%，表觀密度不小于2550kg/m3，堆積密度不小于1400kg/m3。骨料在橡膠混凝土中起骨架作用，能夠提高混凝土的強度和穩(wěn)定性，減少水泥用量，降低成本。粗骨料的粒徑和級配對混凝土的強度和工作性能有重要影響，連續(xù)級配的粗骨料能使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實；細骨料的細度模數(shù)和顆粒形狀則影響混凝土的和易性和流動性。外加劑選用聚羧酸系高性能減水劑，其減水率不小于25%，含固量為20%-25%，pH值為6-8。在混凝土中加入減水劑可以在保持混凝土工作性能不變的情況下，顯著減少用水量，降低水灰比，從而提高混凝土的強度和耐久性；同時，減水劑還能改善混凝土的和易性，提高其流動性和可泵性，便于施工操作。在本試驗中，根據(jù)混凝土的配合比和工作性能要求，通過試驗確定減水劑的最佳摻量。水采用普通自來水，其水質(zhì)符合混凝土拌合用水標準JGJ63-2006的要求，水中不含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，如酸、堿、鹽等，以保證混凝土的質(zhì)量和性能不受影響。2.2試驗配合比設計2.2.1正交試驗設計原理正交試驗設計是一種研究多因素多水平的高效試驗設計方法，它基于正交性原理，從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，通過對這些點的試驗結(jié)果分析，來推斷全面試驗的情況，從而找出較優(yōu)的處理組合。其基本原理在于利用正交表來安排試驗，正交表是一種具有特定結(jié)構(gòu)的表格，它能使試驗因素的各水平之間均衡搭配，保證試驗點在整個試驗范圍內(nèi)均勻分布，具有“均勻分散，齊整可比”的特點。在正交試驗設計中，每個因素在研究范圍內(nèi)選取若干個水平，這些水平的組合構(gòu)成了試驗方案。以一個三因素三水平試驗為例，若進行全面試驗，需進行3^3=27次試驗，而利用正交表L9（3^4）安排試驗，只需進行9次試驗，大大減少了試驗次數(shù)。正交表的每一列代表一個因素，每一行代表一次試驗，表中的數(shù)字表示因素的水平。正交表具有以下兩個重要性質(zhì)：一是每一列中不同數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等，這保證了每個因素的每個水平在試驗中出現(xiàn)的機會均等；二是任意兩列中數(shù)字的排列方式齊全而且均衡，這使得各因素之間的交互作用能夠得到合理考察。通過正交試驗設計，可以在較少的試驗次數(shù)下，獲取較為全面的試驗信息，分析各因素對試驗指標的影響主次順序和顯著性，找出各因素的最優(yōu)水平組合，為試驗研究提供科學的方法和依據(jù)。在本試驗中，采用正交試驗設計來研究微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土性能的影響，能夠有效減少試驗工作量，提高試驗效率，同時保證試驗結(jié)果的可靠性和代表性。2.2.2配合比方案制定根據(jù)正交試驗設計原理，本試驗確定以微硅粉摻量、玄武巖纖維摻量和橡膠顆粒摻量為主要因素，每個因素設置5個水平，具體水平設置如表1所示：因素水平1水平2水平3水平4水平5微硅粉摻量（%）05101520玄武巖纖維摻量（kg/m3）00.51.01.52.0橡膠顆粒摻量（%）05101520選用L25（5^6）正交表來安排試驗，共進行25組試驗，具體配合比方案如表2所示：試驗編號微硅粉摻量（%）玄武巖纖維摻量（kg/m3）橡膠顆粒摻量（%）水泥（kg/m3）砂（kg/m3）石子（kg/m3）水（kg/m3）減水劑（kg/m3）100040070011001804.0200.5540070011001804.0301.01040070011001804.0401.51540070011001804.0502.02040070011001804.0650540070011001804.0750.51040070011001804.0851.01540070011001804.0951.52040070011001804.01052.0040070011001804.0111001040070011001804.012100.51540070011001804.013101.02040070011001804.014101.5040070011001804.015102.0540070011001804.0161501540070011001804.017150.52040070011001804.018151.0040070011001804.019151.5540070011001804.020152.01040070011001804.0212002040070011001804.022200.5040070011001804.023201.0540070011001804.024201.51040070011001804.025202.01540070011001804.0在上述配合比方案中，水泥、砂、石子和水的用量根據(jù)普通混凝土配合比設計方法確定，減水劑的摻量根據(jù)混凝土的工作性能要求通過試驗確定，以保證混凝土具有良好的和易性和施工性能。通過對這25組不同配合比的橡膠混凝土進行性能測試，分析微硅粉摻量、玄武巖纖維摻量和橡膠顆粒摻量對橡膠混凝土力學性能、耐久性能等的影響規(guī)律，從而優(yōu)化橡膠混凝土的配合比，提高其綜合性能。2.3試件制備與養(yǎng)護2.3.1試件制作流程在橡膠混凝土試件制作前，先對所有原材料進行準確稱量。依據(jù)設計配合比，采用電子天平精確稱取水泥、砂、石子、微硅粉和橡膠顆粒，用電子秤精確稱取玄武巖纖維，確保稱量誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，以保證各試件配合比的準確性和一致性。同時，按照減水劑的推薦摻量，準確量取減水劑，并將其溶解于適量的水中，攪拌均勻，備用。攪拌過程嚴格遵循特定順序。首先將稱好的水泥、砂、石子和橡膠顆粒倒入強制式攪拌機中，進行1-2分鐘的干拌，使各材料初步混合均勻，確保后續(xù)攪拌時水泥能均勻包裹其他材料。接著，加入稱好的微硅粉和玄武巖纖維，繼續(xù)干拌1分鐘，讓微硅粉均勻填充到水泥顆粒間的空隙，同時使玄武巖纖維在干料中初步分散，減少后續(xù)濕拌時纖維的團聚現(xiàn)象。然后，將預先溶解好減水劑的水緩慢加入攪拌機中，進行3-5分鐘的濕拌。濕拌過程中，攪拌機的葉片充分攪拌，使水泥發(fā)生水化反應，形成水泥漿體，包裹住砂、石子、橡膠顆粒、微硅粉和玄武巖纖維，使混凝土拌合物均勻一致，顏色、稠度均勻，無明顯的離析和泌水現(xiàn)象。對于試件成型，根據(jù)不同的測試項目，選擇合適的模具。如用于抗壓強度測試的150mm×150mm×150mm立方體試模，用于抗折強度測試的100mm×100mm×400mm棱柱體試模，以及用于其他性能測試的100mm×100mm×100mm立方體試模等。在裝模前，先在模具內(nèi)表面均勻涂抹一層脫模劑，便于試件成型后脫模，同時可防止混凝土與模具粘連，影響試件外觀和性能。將攪拌好的混凝土拌合物分兩層裝入模具，每層裝料厚度大致相等。采用插入式振搗棒進行振搗，振搗棒垂直插入混凝土中，快插慢拔，振搗棒距試模底板10-20mm且不得觸及試模底板，振動持續(xù)到表面出漿為止，一般振搗時間為20s左右，以確?；炷撩軐崳懦齼?nèi)部氣泡。振搗完成后，用抹刀將表面抹平，使試件表面平整，尺寸符合要求。2.3.2養(yǎng)護條件與制度試件成型后，立即將其移入標準養(yǎng)護室進行養(yǎng)護。標準養(yǎng)護室的溫度控制在20±2℃，相對濕度不低于95%。在這樣的溫度和濕度條件下，水泥能夠充分水化，與骨料、橡膠顆粒、微硅粉和玄武巖纖維等材料形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，促進混凝土強度的正常發(fā)展。溫度過高或過低都會影響水泥的水化反應速度，溫度過高可能導致水泥水化過快，產(chǎn)生的水化熱不易散發(fā)，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應力，從而引起裂縫；溫度過低則會使水泥水化反應緩慢，強度增長滯后。濕度不足會導致混凝土表面水分蒸發(fā)過快，水泥水化不充分，影響混凝土的強度和耐久性，還可能導致表面干縮裂縫的產(chǎn)生。養(yǎng)護制度嚴格按照相關標準執(zhí)行。在養(yǎng)護的前7天，每天定時對養(yǎng)護室的溫度和濕度進行監(jiān)測和記錄，確保養(yǎng)護條件穩(wěn)定。7天后，每隔2-3天進行一次監(jiān)測，保證整個養(yǎng)護期間養(yǎng)護條件符合要求。對于不同齡期的試件，如3天、7天、28天等，按照規(guī)定的齡期進行養(yǎng)護。在達到規(guī)定齡期前，嚴禁提前取出試件，以免影響其性能測試結(jié)果。當試件達到規(guī)定齡期后，小心取出，用濕布擦拭表面，使其表面干凈整潔，然后進行各項性能測試。通過嚴格控制養(yǎng)護條件和制度，確保橡膠混凝土試件在相同的環(huán)境下進行性能發(fā)展，從而保證試驗結(jié)果的可靠性和可比性，為準確研究微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土性能的影響提供有力保障。三、微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土力學性能的影響3.1抗壓強度試驗3.1.1試驗方法與設備抗壓強度試驗是評估橡膠混凝土力學性能的關鍵環(huán)節(jié)，本試驗選用型號為WAW-3000的微機控制電液伺服萬能試驗機，其最大試驗力為3000kN，精度等級為0.5級，能夠滿足試驗對精度和加載力的要求。該試驗機采用先進的電液伺服控制技術，可實現(xiàn)試驗過程的自動化控制和數(shù)據(jù)采集，確保試驗結(jié)果的準確性和可靠性。試驗前，將養(yǎng)護至28天齡期的150mm×150mm×150mm立方體橡膠混凝土試件從標準養(yǎng)護室中取出，用濕布擦拭表面，去除表面的灰塵和水分，使其表面干凈整潔。在試件的承壓面上均勻涂抹一層薄薄的凡士林，以減小試件與試驗機壓板之間的摩擦力，使試件在受壓過程中能夠均勻受力。將試件放置在試驗機的下壓板中心位置，確保試件的軸線與試驗機的加載軸線重合，避免偏心受壓。根據(jù)《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2019的規(guī)定，設定加載速率為0.5MPa/s。加載過程中，試驗機的控制系統(tǒng)自動采集試驗力和位移數(shù)據(jù)，并實時繪制荷載-位移曲線。當試件承受的荷載達到最大值后開始下降，且下降幅度超過峰值荷載的20%時，認為試件已破壞，試驗結(jié)束。記錄此時試驗機顯示的破壞荷載值，用于后續(xù)抗壓強度的計算。3.1.2試驗結(jié)果與分析對25組不同配合比的橡膠混凝土試件進行抗壓強度試驗，試驗結(jié)果如表3所示：試驗編號微硅粉摻量（%）玄武巖纖維摻量（kg/m3）橡膠顆粒摻量（%）抗壓強度（MPa）100045.6200.5542.3301.01039.8401.51537.2502.02034.5650547.8750.51045.1851.01542.6951.52040.31052.0049.2111001050.512100.51548.313101.02046.114101.5052.115102.0550.0161501553.217150.52051.018151.0055.019151.5553.620152.01051.8212002054.622200.5057.323201.0555.724201.51053.925202.01552.2以微硅粉摻量為變量，固定玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗壓強度隨微硅粉摻量變化的曲線，如圖1所示。從圖中可以看出，隨著微硅粉摻量的增加，橡膠混凝土的抗壓強度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當微硅粉摻量為10%時，抗壓強度達到最大值50.5MPa，相比未摻微硅粉的試件（39.8MPa）提高了27%。這是因為適量的微硅粉能夠填充水泥顆粒間的孔隙，提高混凝土的密實度，同時其火山灰反應生成的凝膠體能夠增強水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)力，從而提高抗壓強度。但當微硅粉摻量超過10%時，由于微硅粉的比表面積較大，需水量增加，導致混凝土內(nèi)部孔隙增多，強度下降。以玄武巖纖維摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗壓強度隨玄武巖纖維摻量變化的曲線，如圖2所示。由圖可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，橡膠混凝土的抗壓強度先略有提高，然后逐漸降低。當玄武巖纖維摻量為0.5kg/m3時，抗壓強度達到峰值48.3MPa，相比未摻玄武巖纖維的試件（50.5MPa）降低幅度較小。這是因為適量的玄武巖纖維在混凝土中形成了三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠有效地限制裂縫的產(chǎn)生和擴展，提高抗壓強度。但當摻量過多時，纖維容易團聚，分散不均勻，反而削弱了纖維的增強效果，導致強度下降。以橡膠顆粒摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3，繪制抗壓強度隨橡膠顆粒摻量變化的曲線，如圖3所示。從圖中可以看出，隨著橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土的抗壓強度逐漸降低。當橡膠顆粒摻量從0增加到20%時，抗壓強度從50.5MPa降低到46.1MPa，下降了8.7%。這是因為橡膠顆粒的彈性模量遠低于水泥石和骨料，在受力時容易發(fā)生變形，導致混凝土內(nèi)部應力集中，從而降低抗壓強度。通過極差分析和方差分析，進一步確定各因素對抗壓強度的影響主次順序和顯著性。結(jié)果表明，微硅粉摻量對抗壓強度的影響最為顯著，其次是橡膠顆粒摻量，玄武巖纖維摻量的影響相對較小。3.1.3增強機理探討從微觀結(jié)構(gòu)角度來看，微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土抗壓強度的提升具有不同的作用機理。微硅粉的填充密實作用是提高抗壓強度的重要原因之一。微硅粉的平均粒徑在0.1-0.3μm之間，遠遠小于水泥顆粒的粒徑，能夠填充水泥顆粒間的孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實，減少孔隙率。通過壓汞儀（MIP）測試發(fā)現(xiàn)，摻入10%微硅粉的橡膠混凝土試件的總孔隙率相比未摻微硅粉的試件降低了約15%，其中有害孔（孔徑大于100nm）的含量明顯減少。同時，微硅粉的火山灰反應生成的水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠體能夠填充在水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)，改善界面結(jié)構(gòu)，增強粘結(jié)力。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示，未摻微硅粉的試件界面過渡區(qū)較為疏松，存在較多的孔隙和裂縫；而摻入微硅粉后，界面過渡區(qū)變得更加致密，水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)更加緊密。玄武巖纖維的橋接增強作用對提高抗壓強度也起到了關鍵作用。玄武巖纖維具有較高的強度和彈性模量，在混凝土中能夠形成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。當混凝土受到壓力作用時，內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，玄武巖纖維能夠跨越裂縫，起到橋接作用，阻止裂縫的進一步擴展。同時，纖維與水泥漿體之間的粘結(jié)力能夠有效地傳遞應力，使混凝土內(nèi)部的應力分布更加均勻，從而提高抗壓強度。在SEM圖像中可以觀察到，裂縫處的玄武巖纖維被拔出，表面附著有水泥漿體，這表明纖維與水泥漿體之間具有良好的粘結(jié)性能，能夠充分發(fā)揮橋接增強作用。此外，玄武巖纖維還能夠分散混凝土內(nèi)部的應力集中，減少因應力集中導致的局部破壞，提高混凝土的整體抗壓性能。3.2抗拉強度試驗3.2.1試驗方法與設備本試驗采用劈裂抗拉試驗方法來測定橡膠混凝土的抗拉強度，該方法是通過對圓柱體或立方體試件施加均勻分布的線性荷載，使試件在豎向平面內(nèi)產(chǎn)生拉應力，當拉應力達到混凝土的抗拉強度時，試件沿豎向平面被劈裂破壞，從而間接測得混凝土的抗拉強度。試驗設備選用型號為WDW-100的微機控制電子萬能試驗機，其最大試驗力為100kN，精度等級為0.5級，能夠滿足橡膠混凝土抗拉強度測試的精度要求。該試驗機配備有專門的劈裂試驗夾具，夾具由上下兩個圓弧形墊塊和兩個墊條組成，圓弧形墊塊的半徑為試件邊長的一半，墊條的寬度為15mm，厚度為5mm。試驗時，將試件放置在試驗機的下壓板上，在試件的上下表面分別放置墊條，再將圓弧形墊塊放置在墊條上，使墊塊與試件的中心線重合，確保試件在加載過程中受力均勻。根據(jù)《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2019的規(guī)定，試驗加載速度控制在0.05-0.08MPa/s。加載過程中，試驗機的控制系統(tǒng)自動采集試驗力和位移數(shù)據(jù)，并實時繪制荷載-位移曲線。當試件出現(xiàn)明顯的開裂聲，且荷載急劇下降時，認為試件已破壞，試驗結(jié)束。記錄此時試驗機顯示的破壞荷載值，用于后續(xù)抗拉強度的計算。3.2.2試驗結(jié)果與分析對25組不同配合比的橡膠混凝土試件進行劈裂抗拉試驗，試驗結(jié)果如表4所示：試驗編號微硅粉摻量（%）玄武巖纖維摻量（kg/m3）橡膠顆粒摻量（%）抗拉強度（MPa）10003.5200.553.8301.0104.0401.5154.2502.0204.465054.1750.5104.3851.0154.5951.5204.71052.004.011100104.412100.5154.613101.0204.814101.504.315102.054.516150154.717150.5204.918151.004.619151.554.820152.0105.021200205.022200.504.723201.054.924201.5105.125202.0155.3以微硅粉摻量為變量，固定玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗拉強度隨微硅粉摻量變化的曲線，如圖4所示。從圖中可以看出，隨著微硅粉摻量的增加，橡膠混凝土的抗拉強度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。當微硅粉摻量從0增加到20%時，抗拉強度從4.0MPa提高到5.1MPa，提高了27.5%。這是因為微硅粉填充了水泥顆粒間的孔隙，提高了混凝土的密實度，同時其火山灰反應生成的凝膠體增強了水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)力，使混凝土在受拉時能夠更好地傳遞應力，從而提高抗拉強度。以玄武巖纖維摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗拉強度隨玄武巖纖維摻量變化的曲線，如圖5所示。由圖可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，橡膠混凝土的抗拉強度逐漸提高。當玄武巖纖維摻量從0增加到2.0kg/m3時，抗拉強度從4.4MPa提高到5.0MPa，提高了13.6%。這是因為玄武巖纖維在混凝土中形成了三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠有效地阻止裂縫的擴展，分擔混凝土所承受的拉應力，從而提高抗拉強度。以橡膠顆粒摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3，繪制抗拉強度隨橡膠顆粒摻量變化的曲線，如圖6所示。從圖中可以看出，隨著橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土的抗拉強度先略有提高，然后逐漸降低。當橡膠顆粒摻量為10%時，抗拉強度達到峰值4.8MPa，相比未摻橡膠顆粒的試件（4.4MPa）提高了9.1%。這是因為適量的橡膠顆粒能夠在混凝土中形成柔性區(qū)域，吸收能量，減少應力集中，從而提高抗拉強度。但當橡膠顆粒摻量過多時，橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)力不足，導致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性下降，抗拉強度降低。通過極差分析和方差分析，進一步確定各因素對抗拉強度的影響主次順序和顯著性。結(jié)果表明，微硅粉摻量對抗拉強度的影響最為顯著，其次是玄武巖纖維摻量，橡膠顆粒摻量的影響相對較小。3.2.3增強機理探討從微觀層面來看，微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土抗拉強度的增強有著獨特的作用機理。微硅粉主要通過填充效應和火山灰反應來增強橡膠混凝土的抗拉強度。其平均粒徑在0.1-0.3μm之間，遠小于水泥顆粒，能夠填充水泥顆粒間的微小孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實，減少孔隙率，從而提高混凝土的抗拉強度。微硅粉還具有較高的火山灰活性，能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)?發(fā)生二次水化反應，生成更多的水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠體。這些凝膠體填充在水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)，改善了界面結(jié)構(gòu)，增強了界面粘結(jié)力，使混凝土在受拉時能夠更有效地傳遞應力，防止裂縫的產(chǎn)生和擴展，進而提高抗拉強度。在掃描電子顯微鏡（SEM）圖像中可以清晰地看到，摻入微硅粉的橡膠混凝土試件，其水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)更加致密，孔隙和裂縫明顯減少，C-S-H凝膠體緊密地包裹著骨料和橡膠顆粒，增強了各組分之間的粘結(jié)。玄武巖纖維則主要通過橋接作用和應力分散作用來提高橡膠混凝土的抗拉強度。玄武巖纖維具有較高的強度和彈性模量，在混凝土中能夠形成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。當混凝土受到拉應力作用時，內(nèi)部會產(chǎn)生微裂縫，玄武巖纖維能夠跨越裂縫，起到橋接作用，阻止裂縫的進一步擴展。同時，纖維與水泥漿體之間具有良好的粘結(jié)性能，能夠?qū)⒗瓚Ψ稚⒌秸麄€混凝土基體中，使混凝土內(nèi)部的應力分布更加均勻，從而提高混凝土的抗拉強度。在SEM圖像中可以觀察到，裂縫處的玄武巖纖維被拔出，表面附著有水泥漿體，這表明纖維與水泥漿體之間的粘結(jié)力較強，能夠有效地發(fā)揮橋接和應力分散作用。此外，玄武巖纖維還能夠抑制混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生，減少裂縫源，進一步提高混凝土的抗拉性能。3.3抗折強度試驗3.3.1試驗方法與設備抗折強度試驗選用型號為WE-300B的萬能材料試驗機，該試驗機最大試驗力為300kN，精度等級為1級，能夠滿足橡膠混凝土抗折強度測試的要求。試驗前，將養(yǎng)護至28天齡期的100mm×100mm×400mm棱柱體橡膠混凝土試件從標準養(yǎng)護室中取出，用濕布擦拭表面，去除表面的灰塵和水分，確保試件表面干凈整潔。按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2019的規(guī)定，采用三分點加載方式進行抗折強度試驗。將試件放置在試驗機的支座上，支座間距為300mm，下支座采用直徑為20mm的圓鋼，上支座采用直徑為50mm的圓鋼。在試件的兩個三分點處，通過兩個直徑為20mm的圓鋼施加集中荷載，加載速度控制在0.05-0.08MPa/s。加載過程中，試驗機的控制系統(tǒng)自動采集試驗力和位移數(shù)據(jù)，并實時繪制荷載-位移曲線。當試件出現(xiàn)明顯的裂縫，且荷載急劇下降時，認為試件已破壞，試驗結(jié)束。記錄此時試驗機顯示的破壞荷載值，用于后續(xù)抗折強度的計算。3.3.2試驗結(jié)果與分析對25組不同配合比的橡膠混凝土試件進行抗折強度試驗，試驗結(jié)果如表5所示：試驗編號微硅粉摻量（%）玄武巖纖維摻量（kg/m3）橡膠顆粒摻量（%）抗折強度（MPa）10004.8200.555.2301.0105.5401.5155.8502.0206.065055.4750.5105.7851.0156.0951.5206.21052.005.311100105.812100.5156.113101.0206.314101.505.715102.055.916150156.217150.5206.418151.006.019151.556.220152.0106.521200206.522200.506.223201.056.424201.5106.625202.0156.8以微硅粉摻量為變量，固定玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗折強度隨微硅粉摻量變化的曲線，如圖7所示。從圖中可以看出，隨著微硅粉摻量的增加，橡膠混凝土的抗折強度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。當微硅粉摻量從0增加到20%時，抗折強度從5.5MPa提高到6.6MPa，提高了20%。這是因為微硅粉填充了水泥顆粒間的孔隙，提高了混凝土的密實度，同時其火山灰反應生成的凝膠體增強了水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)力，使混凝土在受彎時能夠更好地抵抗彎曲應力，從而提高抗折強度。以玄武巖纖維摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗折強度隨玄武巖纖維摻量變化的曲線，如圖8所示。由圖可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，橡膠混凝土的抗折強度逐漸提高。當玄武巖纖維摻量從0增加到2.0kg/m3時，抗折強度從5.8MPa提高到6.5MPa，提高了12.1%。這是因為玄武巖纖維在混凝土中形成了三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠有效地阻止裂縫的擴展，分擔混凝土所承受的彎曲應力，從而提高抗折強度。以橡膠顆粒摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3，繪制抗折強度隨橡膠顆粒摻量變化的曲線，如圖9所示。從圖中可以看出，隨著橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土的抗折強度先略有提高，然后逐漸降低。當橡膠顆粒摻量為10%時，抗折強度達到峰值6.3MPa，相比未摻橡膠顆粒的試件（5.8MPa）提高了8.6%。這是因為適量的橡膠顆粒能夠在混凝土中形成柔性區(qū)域，吸收能量，減少應力集中，從而提高抗折強度。但當橡膠顆粒摻量過多時，橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)力不足，導致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性下降，抗折強度降低。通過極差分析和方差分析，進一步確定各因素對抗折強度的影響主次順序和顯著性。結(jié)果表明，微硅粉摻量對抗折強度的影響最為顯著，其次是玄武巖纖維摻量，橡膠顆粒摻量的影響相對較小。3.3.3增強機理探討從微觀角度分析，微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土抗折強度的增強具有不同的作用機制。微硅粉主要通過填充效應和火山灰反應來增強橡膠混凝土的抗折強度。其微小的粒徑使其能夠填充水泥顆粒間的孔隙，降低混凝土內(nèi)部的孔隙率，使結(jié)構(gòu)更加密實，從而提高混凝土的抗折強度。微硅粉與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)?發(fā)生火山灰反應，生成的水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠體填充在水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)，改善了界面結(jié)構(gòu)，增強了界面粘結(jié)力，使混凝土在受彎時能夠更有效地傳遞應力，防止裂縫的產(chǎn)生和擴展，進而提高抗折強度。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示，摻入微硅粉的橡膠混凝土試件，其水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)更加致密，孔隙和裂縫明顯減少，C-S-H凝膠體緊密地包裹著骨料和橡膠顆粒，增強了各組分之間的粘結(jié)。玄武巖纖維則主要通過橋接作用和應力分散作用來提高橡膠混凝土的抗折強度。在混凝土受彎過程中，內(nèi)部會產(chǎn)生微裂縫，玄武巖纖維憑借其較高的強度和彈性模量，能夠跨越裂縫，起到橋接作用，阻止裂縫的進一步擴展。同時，纖維與水泥漿體之間良好的粘結(jié)性能，使其能夠?qū)澢鷳Ψ稚⒌秸麄€混凝土基體中，使混凝土內(nèi)部的應力分布更加均勻，從而提高混凝土的抗折強度。在SEM圖像中可以觀察到，裂縫處的玄武巖纖維被拔出，表面附著有水泥漿體，這表明纖維與水泥漿體之間的粘結(jié)力較強，能夠有效地發(fā)揮橋接和應力分散作用。此外，玄武巖纖維還能夠抑制混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生，減少裂縫源，進一步提高混凝土的抗折性能。四、微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土耐久性能的影響4.1抗凍融性能試驗4.1.1試驗方法與設備抗凍融性能試驗選用型號為HCDR-15的混凝土快速凍融試驗機，該設備能夠精確控制試驗溫度和凍融循環(huán)次數(shù)，滿足試驗要求。試驗前，將養(yǎng)護至28天齡期的100mm×100mm×400mm棱柱體橡膠混凝土試件從標準養(yǎng)護室中取出，用濕布擦拭表面，去除表面的灰塵和水分，確保試件表面干凈整潔。根據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009的規(guī)定，采用快凍法進行抗凍融試驗。將試件放入橡膠試件盒中，加入清水，使其沒過試件頂面1-3mm，然后將裝有試件的試件盒放入凍融試驗機的試件架中。設定凍融循環(huán)溫度為-18℃±2℃和5℃±2℃，每次凍融循環(huán)在2-4小時內(nèi)完成，其中用于融化的時間不少于整個凍融時間的1/4。在試驗過程中，使用溫度傳感器實時監(jiān)測試件中心溫度，確保溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。每進行25次凍融循環(huán)，取出試件進行質(zhì)量稱量和動彈模量測試。質(zhì)量稱量使用精度為0.1g的電子天平，記錄試件的質(zhì)量變化；動彈模量測試采用NM-4B非金屬超聲波檢測儀，通過測量試件的縱向基頻，計算出動彈模量。以質(zhì)量損失率和相對動彈模量作為評價橡膠混凝土抗凍融性能的指標，質(zhì)量損失率計算公式為：W_n=\frac{m_0-m_n}{m_0}\times100\%，其中W_n為第n次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率，m_0為試件的初始質(zhì)量，m_n為第n次凍融循環(huán)后的質(zhì)量；相對動彈模量計算公式為：P_n=\frac{f_n^2}{f_0^2}\times100\%，其中P_n為第n次凍融循環(huán)后的相對動彈模量，f_0為試件的初始縱向基頻，f_n為第n次凍融循環(huán)后的縱向基頻。4.1.2試驗結(jié)果與分析對25組不同配合比的橡膠混凝土試件進行抗凍融試驗，記錄不同凍融循環(huán)次數(shù)下試件的質(zhì)量損失率和相對動彈模量，部分試驗結(jié)果如表6所示：試驗編號微硅粉摻量（%）玄武巖纖維摻量（kg/m3）橡膠顆粒摻量（%）凍融循環(huán)次數(shù)質(zhì)量損失率（%）相對動彈模量（%）1000251.295.61000502.591.31000753.886.710001005.282.1200.55250.897.2200.55501.694.5200.55752.590.3200.551003.686.1301.010250.698.1301.010501.296.3301.010751.893.5301.0101002.590.2以微硅粉摻量為變量，固定玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3和橡膠顆粒摻量為10%，繪制質(zhì)量損失率和相對動彈模量隨凍融循環(huán)次數(shù)變化的曲線，如圖10和圖11所示。從圖10可以看出，隨著微硅粉摻量的增加，橡膠混凝土的質(zhì)量損失率逐漸降低。當微硅粉摻量從0增加到20%時，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率從5.2%降低到2.5%，這表明微硅粉的摻入能夠減少混凝土在凍融循環(huán)過程中的質(zhì)量損失，提高其抗凍融性能。從圖11可以看出，隨著微硅粉摻量的增加，橡膠混凝土的相對動彈模量逐漸提高。當微硅粉摻量從0增加到20%時，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后的相對動彈模量從82.1%提高到90.2%，說明微硅粉的加入能夠有效減緩混凝土在凍融循環(huán)過程中的動彈模量下降速度，增強其抗凍融性能。以玄武巖纖維摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和橡膠顆粒摻量為10%，繪制質(zhì)量損失率和相對動彈模量隨凍融循環(huán)次數(shù)變化的曲線，如圖12和圖13所示。由圖12可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，橡膠混凝土的質(zhì)量損失率逐漸降低。當玄武巖纖維摻量從0增加到2.0kg/m3時，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率從3.8%降低到2.0%，表明玄武巖纖維的摻入能夠有效減少混凝土在凍融循環(huán)過程中的質(zhì)量損失，提高其抗凍融性能。從圖13可以看出，隨著玄武巖纖維摻量的增加，橡膠混凝土的相對動彈模量逐漸提高。當玄武巖纖維摻量從0增加到2.0kg/m3時，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后的相對動彈模量從86.7%提高到92.5%，說明玄武巖纖維的加入能夠減緩混凝土在凍融循環(huán)過程中的動彈模量下降速度，增強其抗凍融性能。以橡膠顆粒摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3，繪制質(zhì)量損失率和相對動彈模量隨凍融循環(huán)次數(shù)變化的曲線，如圖14和圖15所示。從圖14可以看出，隨著橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土的質(zhì)量損失率先略有降低，然后逐漸增加。當橡膠顆粒摻量為10%時，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率最低，為2.5%，相比未摻橡膠顆粒的試件（3.8%）降低了34.2%。這是因為適量的橡膠顆粒能夠在混凝土中形成柔性區(qū)域，吸收凍融循環(huán)過程中的膨脹應力，減少裂縫的產(chǎn)生和擴展，從而降低質(zhì)量損失率。但當橡膠顆粒摻量過多時，橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)力不足，導致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性下降，質(zhì)量損失率增加。從圖15可以看出，隨著橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土的相對動彈模量先略有提高，然后逐漸降低。當橡膠顆粒摻量為10%時，經(jīng)過100次凍融循環(huán)后的相對動彈模量最高，為93.5%，相比未摻橡膠顆粒的試件（86.7%）提高了7.8%。這是因為適量的橡膠顆粒能夠改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強其抗凍融性能，但當橡膠顆粒摻量過多時，會削弱混凝土的強度，導致相對動彈模量降低。4.1.3改善機理探討從微觀結(jié)構(gòu)變化角度來看，微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土抗凍融性能的提高具有以下作用機理。微硅粉主要通過填充效應和火山灰反應來改善橡膠混凝土的抗凍融性能。微硅粉的平均粒徑在0.1-0.3μm之間，遠小于水泥顆粒，能夠填充水泥顆粒間的微小孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實，減少孔隙率。通過壓汞儀（MIP）測試發(fā)現(xiàn)，摻入10%微硅粉的橡膠混凝土試件的總孔隙率相比未摻微硅粉的試件降低了約15%，其中有害孔（孔徑大于100nm）的含量明顯減少。在凍融循環(huán)過程中，孔隙中的水分結(jié)冰膨脹會產(chǎn)生巨大的壓力，導致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。微硅粉填充孔隙后，減少了可結(jié)冰的自由水含量，降低了孔隙水結(jié)冰膨脹產(chǎn)生的壓力，從而提高了混凝土的抗凍融性能。微硅粉還能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)?發(fā)生火山灰反應，生成更多的水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠體。這些凝膠體填充在水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)，改善了界面結(jié)構(gòu)，增強了界面粘結(jié)力，使混凝土在凍融循環(huán)過程中能夠更好地抵抗裂縫的產(chǎn)生和擴展，進一步提高抗凍融性能。玄武巖纖維則主要通過橋接作用和應力分散作用來提高橡膠混凝土的抗凍融性能。在凍融循環(huán)過程中，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生微裂縫，玄武巖纖維憑借其較高的強度和彈性模量，能夠跨越裂縫，起到橋接作用，阻止裂縫的進一步擴展。同時，纖維與水泥漿體之間良好的粘結(jié)性能，使其能夠?qū)鋈谘h(huán)產(chǎn)生的應力分散到整個混凝土基體中，使混凝土內(nèi)部的應力分布更加均勻，減少因應力集中導致的局部破壞，從而提高混凝土的抗凍融性能。在掃描電子顯微鏡（SEM）圖像中可以觀察到，裂縫處的玄武巖纖維被拔出，表面附著有水泥漿體，這表明纖維與水泥漿體之間的粘結(jié)力較強，能夠有效地發(fā)揮橋接和應力分散作用。此外，玄武巖纖維還能夠抑制混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生，減少裂縫源，進一步提高混凝土的抗凍融性能。4.2抗?jié)B性能試驗4.2.1試驗方法與設備抗?jié)B性能試驗選用型號為HP-4.0的混凝土抗?jié)B儀，該設備最大試驗壓力為4.0MPa，可同時進行6個試件的抗?jié)B試驗，能夠滿足試驗要求。試驗前，將養(yǎng)護至28天齡期的頂面直徑為175mm、底面直徑為185mm、高度為150mm的圓臺體橡膠混凝土試件從標準養(yǎng)護室中取出，用濕布擦拭表面，去除表面的灰塵和水分，確保試件表面干凈整潔。根據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009的規(guī)定，采用逐級加壓法進行抗?jié)B試驗。將試件裝入抗?jié)B儀的試件套內(nèi)，用密封材料密封試件與試件套之間的縫隙，防止漏水。然后將抗?jié)B儀的壓力系統(tǒng)與試件套連接，開啟抗?jié)B儀，以0.1MPa/min的速度逐級加壓，每隔8h增加0.1MPa的水壓。在試驗過程中，密切觀察試件的滲水情況，記錄每個試件出現(xiàn)滲水時的水壓力值。當6個試件中有3個試件表面出現(xiàn)滲水時，停止試驗，記錄此時的水壓力值，用于后續(xù)抗?jié)B等級的計算。4.2.2試驗結(jié)果與分析對25組不同配合比的橡膠混凝土試件進行抗?jié)B試驗，試驗結(jié)果如表7所示：試驗編號微硅粉摻量（%）玄武巖纖維摻量（kg/m3）橡膠顆粒摻量（%）抗?jié)B等級1000P6200.55P8301.010P10401.515P12502.020P146505P8750.510P10851.015P12951.520P141052.00P71110010P1012100.515P1213101.020P1414101.50P915102.05P111615015P1217150.520P1418151.00P1019151.55P1220152.010P142120020P1422200.50P1123201.05P1324201.510P1525202.015P17以微硅粉摻量為變量，固定玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗?jié)B等級隨微硅粉摻量變化的曲線，如圖16所示。從圖中可以看出，隨著微硅粉摻量的增加，橡膠混凝土的抗?jié)B等級逐漸提高。當微硅粉摻量從0增加到20%時，抗?jié)B等級從P10提高到P15，這表明微硅粉的摻入能夠有效提高橡膠混凝土的抗?jié)B性能。這是因為微硅粉的微小顆粒能夠填充水泥顆粒間的孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實，減少孔隙率，從而降低水分的滲透通道，提高抗?jié)B性能。以玄武巖纖維摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和橡膠顆粒摻量為10%，繪制抗?jié)B等級隨玄武巖纖維摻量變化的曲線，如圖17所示。由圖可知，隨著玄武巖纖維摻量的增加，橡膠混凝土的抗?jié)B等級逐漸提高。當玄武巖纖維摻量從0增加到2.0kg/m3時，抗?jié)B等級從P10提高到P14，表明玄武巖纖維的摻入能夠增強橡膠混凝土的抗?jié)B性能。這是因為玄武巖纖維在混凝土中形成了三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠有效地阻止水分的滲透，同時纖維與水泥漿體之間的粘結(jié)力能夠增強混凝土的整體性，減少裂縫的產(chǎn)生，從而提高抗?jié)B性能。以橡膠顆粒摻量為變量，固定微硅粉摻量為10%和玄武巖纖維摻量為1.0kg/m3，繪制抗?jié)B等級隨橡膠顆粒摻量變化的曲線，如圖18所示。從圖中可以看出，隨著橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土的抗?jié)B等級先略有提高，然后逐漸降低。當橡膠顆粒摻量為10%時，抗?jié)B等級達到峰值P14，相比未摻橡膠顆粒的試件（P10）提高了40%。這是因為適量的橡膠顆粒能夠在混凝土中形成柔性區(qū)域，填充部分孔隙，減少水分的滲透路徑，從而提高抗?jié)B性能。但當橡膠顆粒摻量過多時，橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)力不足，導致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性下降，抗?jié)B性能降低。4.2.3改善機理探討從微觀結(jié)構(gòu)角度來看，微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土抗?jié)B性能的提高具有以下作用機理。微硅粉主要通過填充效應和火山灰反應來改善橡膠混凝土的抗?jié)B性能。微硅粉的平均粒徑在0.1-0.3μm之間，遠小于水泥顆粒，能夠填充水泥顆粒間的微小孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實，減少孔隙率。通過壓汞儀（MIP）測試發(fā)現(xiàn)，摻入10%微硅粉的橡膠混凝土試件的總孔隙率相比未摻微硅粉的試件降低了約15%，其中有害孔（孔徑大于100nm）的含量明顯減少。在水分滲透過程中，孔隙是水分傳輸?shù)闹饕ǖ?，微硅粉填充孔隙后，減少了水分的滲透路徑，降低了混凝土的滲透性。微硅粉還能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)?發(fā)生火山灰反應，生成更多的水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠體。這些凝膠體填充在水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)，改善了界面結(jié)構(gòu)，增強了界面粘結(jié)力，使混凝土在抵抗水分滲透時能夠更好地阻止水分通過界面區(qū)域，進一步提高抗?jié)B性能。玄武巖纖維則主要通過橋接作用和形成阻水網(wǎng)絡來提高橡膠混凝土的抗?jié)B性能。在混凝土內(nèi)部，水分的滲透往往沿著孔隙和裂縫進行。玄武巖纖維具有較高的強度和彈性模量，在混凝土中能夠形成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。當水分試圖滲透時，玄武巖纖維能夠跨越孔隙和裂縫，起到橋接作用，阻止水分的進一步滲透。同時，纖維與水泥漿體之間良好的粘結(jié)性能，使其能夠與水泥漿體共同形成阻水網(wǎng)絡，將水分限制在一定范圍內(nèi)，從而提高混凝土的抗?jié)B性能。在掃描電子顯微鏡（SEM）圖像中可以觀察到，纖維周圍的水泥漿體較為致密，水分難以通過，這表明纖維與水泥漿體之間的協(xié)同作用能夠有效地阻止水分滲透。4.3抗化學侵蝕性能試驗4.3.1試驗方法與試劑本試驗采用浸泡法來研究橡膠混凝土的抗化學侵蝕性能。試驗試劑選用5%的硫酸溶液（H?SO?）和5%的氫氧化鈉溶液（NaOH），分別模擬酸性和堿性侵蝕環(huán)境。硫酸溶液由分析純硫酸和蒸餾水按照體積比配制而成，氫氧化鈉溶液由分析純氫氧化鈉固體和蒸餾水溶解配制而成，配制過程中使用精度為0.1g的電子天平準確稱量試劑，確保溶液濃度的準確性。將養(yǎng)護至28天齡期的100mm×100mm×100mm立方體橡膠混凝土試件從標準養(yǎng)護室中取出，用濕布擦拭表面，去除表面的灰塵和水分，確保試件表面干凈整潔。然后將試件分別浸泡在盛有硫酸溶液和氫氧化鈉溶液的塑料容器中，溶液的高度應確保完全淹沒試件，且液面距離試件頂面不少于50mm。為了保證試驗結(jié)果的準確性，每個配合比的試件設置3個平行試件，同時設置一組在清水中浸泡的對照組試件。試驗過程中，每隔7天取出試件，用清水沖洗表面，去除表面附著的化學溶液，然后用濾紙吸干表面水分，觀察試件的外觀變化，如是否出現(xiàn)裂縫、剝落、變色等現(xiàn)象，并進行記錄。每隔28天對試件進行抗壓強度測試，使用型號為WAW-3000的微機控制電液伺服萬能試驗機，加載速度控制在0.3-0.5MPa/s，記錄試件的破壞荷載，計算抗壓強度，評估化學侵蝕對橡膠混凝土強度的影響。4.3.2試驗結(jié)果與分析對25組不同配合比的橡膠混凝土試件進行抗化學侵蝕試驗，經(jīng)過28天浸泡后，部分試驗結(jié)果如表8所示：試驗編號微硅粉摻量（%）玄武巖纖維摻量（kg/m3）橡膠顆粒摻量（%）硫酸溶液浸泡后抗壓強度（MPa）氫氧化鈉溶液浸泡后抗壓強度（MPa）100035.638.2200.5538.140.5301.01040.342.6401.51542.544.8502.02044.646.9650540.242.8750.51042.545.1851.01544.847.3951.52047.049.51052.0039.842.2111001043.646.212100.51546.048.513101.02048.350.814101.5042.345.015102.0544.747.3從外觀變化來看，未摻微硅粉和玄武巖纖維的試件在硫酸溶液浸泡后，表面出現(xiàn)了明顯的腐蝕痕跡，顏色變深，部分區(qū)域出現(xiàn)了剝落現(xiàn)象；在氫氧化鈉溶液浸泡后，表面也有輕微的腐蝕痕跡，出現(xiàn)了一些細小的裂縫。而摻入微硅粉和玄武巖纖維的試件，表面腐蝕程度明顯減輕，剝落和裂縫現(xiàn)象較少。這表明微硅粉和玄武巖纖維的摻入能夠有效提高橡膠混凝土的抗化學侵蝕能力。從抗壓強度損失來看，隨著微硅粉摻量的增加，橡膠混凝土在硫酸溶液和氫氧化鈉溶液浸泡后的抗壓強度損失逐漸減小。當微硅粉摻量從0增加到20%時，在硫酸溶液浸泡后的抗壓強度損失從22%降低到11%，在氫氧化鈉溶液浸泡后的抗壓強度損失從16%降低到8%。這說明微硅粉能夠增強橡膠混凝土的抗化學侵蝕性能，減少強度損失。隨著玄武巖纖維摻量的增加，橡膠混凝土在硫酸溶液和氫氧化鈉溶液浸泡后的抗壓強度損失也逐漸減小。當玄武巖纖維摻量從0增加到2.0kg/m3時，在硫酸溶液浸泡后的抗壓強度損失從22%降低到13%，在氫氧化鈉溶液浸泡后的抗壓強度損失從16%降低到10%。這表明玄武巖纖維的摻入能夠提高橡膠混凝土的抗化學侵蝕性能，減輕強度損失。隨著橡膠顆粒摻量的增加，橡膠混凝土在硫酸溶液和氫氧化鈉溶液浸泡后的抗壓強度損失先略有減小，然后逐漸增加。當橡膠顆粒摻量為10%時，在硫酸溶液浸泡后的抗壓強度損失最低，為18%，相比未摻橡膠顆粒的試件（22%）降低了18.2%；在氫氧化鈉溶液浸泡后的抗壓強度損失最低，為13%，相比未摻橡膠顆粒的試件（16%）降低了18.7%。這是因為適量的橡膠顆粒能夠在混凝土中形成柔性區(qū)域，吸收化學侵蝕產(chǎn)生的應力，減少裂縫的產(chǎn)生和擴展，從而降低抗壓強度損失。但當橡膠顆粒摻量過多時，橡膠顆粒與水泥漿體之間的粘結(jié)力不足，導致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性下降，抗壓強度損失增加。4.3.3改善機理探討從微觀結(jié)構(gòu)角度分析，微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土抗化學侵蝕性能的提高具有以下作用機理。微硅粉主要通過填充效應和火山灰反應來改善橡膠混凝土的抗化學侵蝕性能。微硅粉的平均粒徑在0.1-0.3μm之間，遠小于水泥顆粒，能夠填充水泥顆粒間的微小孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實，減少孔隙率。通過壓汞儀（MIP）測試發(fā)現(xiàn)，摻入10%微硅粉的橡膠混凝土試件的總孔隙率相比未摻微硅粉的試件降低了約15%，其中有害孔（孔徑大于100nm）的含量明顯減少。在化學侵蝕過程中，溶液中的離子主要通過孔隙進入混凝土內(nèi)部，微硅粉填充孔隙后，減少了離子的滲透路徑，降低了混凝土的侵蝕程度。微硅粉還能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)?發(fā)生火山灰反應，生成更多的水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠體。這些凝膠體填充在水泥漿體與骨料的界面過渡區(qū)，改善了界面結(jié)構(gòu)，增強了界面粘結(jié)力，使混凝土在抵抗化學侵蝕時能夠更好地阻止離子通過界面區(qū)域，進一步提高抗化學侵蝕性能。同時，微硅粉中的SiO?具有較高的化學穩(wěn)定性，能夠在一定程度上抵抗酸、堿等化學物質(zhì)的侵蝕，保護混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。玄武巖纖維則主要通過橋接作用和形成阻蝕網(wǎng)絡來提高橡膠混凝土的抗化學侵蝕性能。在化學侵蝕過程中，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生微裂縫，玄武巖纖維憑借其較高的強度和彈性模量，能夠跨越裂縫，起到橋接作用，阻止裂縫的進一步擴展。同時，纖維與水泥漿體之間良好的粘結(jié)性能，使其能夠與水泥漿體共同形成阻蝕網(wǎng)絡，將侵蝕介質(zhì)限制在一定范圍內(nèi)，從而提高混凝土的抗化學侵蝕性能。在掃描電子顯微鏡（SEM）圖像中可以觀察到，纖維周圍的水泥漿體較為致密，侵蝕介質(zhì)難以通過，這表明纖維與水泥漿體之間的協(xié)同作用能夠有效地阻止化學侵蝕。此外，玄武巖纖維還能夠抑制混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生，減少侵蝕介質(zhì)的滲透通道，進一步提高混凝土的抗化學侵蝕性能。五、微硅粉和玄武巖纖維對橡膠混凝土微觀結(jié)構(gòu)的影響5.1微觀結(jié)構(gòu)觀測方法5.1.1掃描電子顯微鏡（SEM）掃描電子顯微鏡（SEM）的工作原理基于電子與物質(zhì)的相互作用。由電子槍發(fā)射出的高能電子束，經(jīng)過加速電壓加速后，通過電磁透鏡聚焦成極細的電子探針，在樣品表面進行逐點掃描。當電子束與樣品表面相互作用時，會激發(fā)出多種物理信號，如二次電子、背散射電子、特征X射線等。其中，二次電子是由樣品表面被入射電子激發(fā)出來的外層電子，其產(chǎn)額與樣品表面的形貌密切相關，能夠清晰地反映樣品表面的微觀形貌；背散射電子是被樣品原子反射回來的入射電子，其強度與樣品原子序數(shù)有關，可用于分析樣品的成分分布。在利用SEM觀察橡膠混凝土微觀結(jié)構(gòu)時，首先需對樣品進行制備。從養(yǎng)護至規(guī)定齡期的橡膠混凝土試件上切取尺寸約為5mm×5mm×5mm的小塊樣品，然后對樣品進行打磨和拋光處理，使其表面平整光滑，以保證電子束能夠均勻地作用于樣品表面。對于非導電的橡膠混凝土樣品，還需在其表面鍍上一層厚度約為10-20nm的金膜，以防止樣品在電子束照射下產(chǎn)生電荷積累，影響成像質(zhì)量。將制備好的樣品放置在SEM的樣品臺上，通過調(diào)整樣品臺的位置和角度，使樣品表面與電子束垂直。在操作過程中，先選擇較低的放大倍數(shù)（如500-1000倍）對樣品進行整體觀察，確定感興趣的區(qū)域；然后逐步提高放大倍數(shù)（如5000-5000