橡膠水泥基材料之抗裂性與抗凍性

1. 橡膠水泥砂漿的收縮效能

由於橡膠自身之彈性作用，可使水泥膠砂中之漿體，在吸附水消失時能夠 自由收縮，而延緩開裂時間。並且橡膠可抑制已有微裂縫之繼續廷伸，減小裂 紋寬度及數量，進而明顯改善混凝土之塑性收縮開裂[32]。文獻指出，在水泥 砂漿中摻加橡膠後，其乾縮率稍微減小。若使用經NaOH 處理後之橡膠則水泥 砂漿之乾縮率更可獲得明顯改善。同時，隨著橡膠摻量的增加，混凝土初裂時 間出現逐步延長之趨勢，且裂縫寬度亦有減小之趨勢。當增加橡膠摻量時，可 更有效改善水泥膠砂之抗開裂效能。而橡膠摻量大於10%時，橡膠混凝土之抗 裂性較聚丙烯纖維者佳。

2. 抗裂性

根據中心質理論，橡膠顆粒分佈在水泥基材料的三維網狀結構裡，形成了 不同於砂的柔性中心質，分散了水泥基材料內部產生的應力集中，同時橡膠顆 粒是一種粘彈性介質，可吸收、消耗掉大量的應變能，實現了能量的轉化，延 緩了裂縫的發生時間，降低了裂縫的發生機率，同時可以阻礙、抑制裂縫的發 展。橡膠水泥基材料由於橡膠顆粒以骨料方式分佈於其結構中，使其具有良好 之變形以緩解水泥基材料內部的拉應力，從而使得水泥基材料具有良好之抗裂 性。1998年，Raghvan 等人採用平板法測試添加廢橡膠水泥砂漿之塑性收縮裂

縫，並使用彎起的鋼板對試樣提供約束，將兩種不同形狀、不同粒徑的橡膠顆 粒加入砂漿中，而橡膠顆粒之掺量範圍為0%－15%。經觀察測試後發現，加入 橡膠顆粒之砂漿，其所產生之裂縫為沿提供約束的彎起金屬片方向發展，而且 裂縫發生時間可延緩，並約束限制裂縫之擴展，同時減少裂縫的發生機率。橡 膠水泥砂漿澆製成型3小時後，對照組砂漿試體之平均裂縫寬度約0.9mm，而掺 量5%橡膠顆粒試體之平均裂縫寬度大約0.4－0.6mm；且對照組砂漿在30min內即 產生裂縫，而掺量15%橡膠顆粒之砂漿，在1h後才發現裂縫[36]。因此，水泥基 材料中添加橡膠顆粒可改善其抗裂性，並延緩開裂時間，對裂縫的發展具有良 好之抑制作用。

3. 抗凍融性能

1996年，Savas等人進行橡膠混凝土凍融耐久性之研究。其試驗採用細度為2

－6mm之橡膠顆粒，分別以不同掺量(水泥品質比)添加於混凝土中，並進行凍融 迴圈測試。試驗結果顯示，橡膠顆粒摻量為10%與15%之橡膠混凝土，在經過300 次凍融迴圈後之耐久性因數高達60%，但橡膠顆粒摻量為20%與30%時，橡膠混 凝土之抗凍融性卻不及格。2002年，Benazzouk和Queneudec採用兩種不同橡膠骨 料(壓縮骨料和膨脹骨料)代替砂，分別進行水泥－橡膠複合材料之抗凍融性能試 驗，橡膠摻量為骨料體積的9%－40%。試驗結果顯示，當橡膠顆粒體積掺量達 30%－40%時，複合材料之耐久性可獲得提高，且膨脹骨料之作用較明顯。同年，

Paine等研究者採用不同細度的橡膠顆粒替代引氣劑，以提高水泥基材料之體抗 凍融侵蝕能力，並進行一系列試驗。試驗結果顯示，掺加橡膠顆粒之混凝土較 普通混凝土具有更好之抗凍融性能[36]。此外，2004年，中國東南大學陳波等人

採用橡膠粉(140µm)與橡膠顆粒(3mm－4mm)分別進行橡膠混凝土抗凍融性能之 試驗。研究成果指出，掺加橡膠粉之混凝土其抗凍融性能較掺加橡膠顆粒者佳。

而對改善抗凍性而言，橡膠粉之效果優於SJ引氣劑，可做為固體引氣劑存在；而 橡膠顆粒之效果相當於SJ引氣劑[49]。因此，橡膠水泥基材料在嚴寒的冬季施 工，不僅可以節約工程造價、方便施工，而且環保。