世界各地大量废弃轮胎被丢弃或掩埋或焚烧，给气候变化和环境污染控制带来了更多挑战。汽车轮胎是一个主要的全球性和日益严重的废物问题。在全球，每年约有15亿个汽车轮胎被丢弃，其中只有不到1%被重复使用，其余部分下落不明或被倾倒在垃圾填埋场。废旧轮胎橡胶的处理已成为世界范围内至关重要的生态问题。

近日，来自澳大利亚皇家墨尔本理工大学的一组工程师RMIT团队，已经成功地用符合建筑规范的废弃轮胎橡胶100%替代了混凝土中的传统骨料，例如砾石和碎石，有望促进循环经济。该团队表示，新的更环保、更轻的混凝土还有望显著降低制造和运输成本。

1

建筑行业的曙光

混凝土制造是高度能源和排放密集型的，因为生产它需要极高的热量。当混凝土破裂、退化或失效时，需要更换结构，给环境带来更大的压力。在混凝土中回收报废轮胎，可以保护宝贵的自然资源，并且可以部分解决当前的轮胎垃圾填埋问题。此外，用橡胶轮胎制造的混泥土，还具有更耐用的性质。

RMIT团队将具有 20% 橡胶含量的水泥混合物，作为按体积计算的砂骨料的部分替代物。其中白云石为粗骨料，最大粒径为10-20毫米，河砂为细骨料，最大粒径为5 毫米。以体积计用于部分替代河沙的橡胶粒粒径范围为 1.18至2.36毫米。

据研究人员称，这是第一个在现场实际演示和构建新的橡胶屑混凝土混合物，将工作从实验室带到了现实实践上。

为了研究其在住宅环境中的实际应用，研究人员于2018年10月在南澳大利亚大学莫森湖校区浇筑了两块住宅楼板：一个是橡胶屑混凝土，另一个是常规混凝土。这些楼板已经监测了两年多，并且碎橡胶混凝土板表现良好，团队表示说。

团队对两种水泥板在监测过程中进行了一系列实验，包括对其密度、抗压度、碳化度、表面劣化等做了相应的对比，进而研究添加废弃橡胶的水泥特性。

抗压度方面，橡胶在混合物之间的不同效果归因于每种混合物的成分和比例。由于橡胶骨料的疏水性，随时间变化橡胶混凝土表现出更高的增强强度，有助于保持混凝土混合物更长时间的湿润，因此在塑料片覆盖时导致更好的内部固化和更高的结果。

碳化度方面，橡胶对通过混凝土进入的二氧化碳没有影响。研究发现两种水泥的加速碳化速率并无太大差别，说明混凝土中使用橡胶不会对二氧化碳渗透到混凝土覆盖层中产生不利影响。

干燥收缩率方面，由于混凝土中水分随时间的蒸发，混凝土的干燥收缩率随着混凝土年龄的增长而增加。橡胶颗粒的疏水性，在干燥时对混凝土基质内的水转移没有显著影响。排斥水的橡胶颗粒的疏水性有助于在混凝土基体从湿状态变为干状态时不影响水在混凝土基体中的转移。

表面裂化情况方面，研究发现长达 15个月的观察中，在混凝土中使用橡胶通常没有不利影响。

“结果清楚地表明，在住宅混凝土市场上，橡胶屑水泥是一种可行且有前景的替代传统混凝土，”联合研究员Yan Zhuge 教授说。“我们强烈建议混凝土行业将碎橡胶混凝土视为澳大利亚钢筋住宅建筑中传统混凝土的可持续替代品。”

2

传统混凝土相比的优势

与传统混凝土相比，橡胶屑混凝土具有一些优越的性能：更高的抗冲击性和韧性、更高的阻尼比、更轻的重量、更高的延展性、更好的隔热和隔音性能。另一方面，橡胶屑混凝土具有较低的抗压强度，最初将其用于抵抗冲击力或振动的非结构性应用，例如铁路枕木等。

“我们发现，在某些方面，增强型橡胶碎橡胶混凝土（以体积计可替代高达20%的沙子）优于传统混凝土，具有更高的抗冲击性、韧性和延展性、更高的阻尼比、更好的隔热和隔音效果，以及更轻的质量，”Osama Youssf 博士说。“承包商还报告说使用橡胶屑混凝土和传统混凝土，在泵送、修整混凝土表面等部分没有区别，他们说橡胶屑混合物实际上在各个方面都需要更少的体力劳动。”

“我们已经用我们的精确铸造方法证明了这种在混凝土中使用大量粗橡胶颗粒是可实现的。”主要作者和博士 Mohammad Momeen Ul Islam 说， “该技术涉及使用新设计的铸模来压缩混凝土中的粗橡胶骨料，从而提高建筑材料的性能。”

据研究人员称，这种制造过程具有很大的环境和经济效益。“由于典型混凝土的主要部分是粗骨料，用旧轮胎橡胶代替所有这些可以显着减少自然资源的消耗，还可以解决如何处理旧轮胎的主要环境挑战，”研究团队负责人表示。“这将有利于一系列发展，包括澳大利亚农村和偏远地区以及世界其他国家的低成本住房项目。”

在车间成功测试之后，该团队现在正在研究加固混凝土，看看它如何在结构元件中发挥作用。专家表示，制造过程可以在澳大利亚和海外的预制混凝土工业环境中经济高效地扩大规模。