Mechanical properties of cement concretes incorporating ground tire rubber

Abstract

Виробництво шин для транспортних засобів зростає в геометричній прогресії у зв’язку з швидким збільшенням кількості населення та розвитком транспорту. Оскільки щорічне виробництво шин у світі перевищило 2,9 млрд шин (2017 р.), можна уявити масштаби відповідних відходів, а також темпи їх накопичення. Відходи, що не розкладаються біологічно, займають значну територію та спричиняють екологічну небезпеку. Використання шин як палива може спричинити викиди токсичних газів, які шкідливі для навколишнього середовища та можуть істотно забруднювати повітря. Введення відходів промисловості у бетонні суміші вже кілька десятиліть є перспективним варіантом утилізації відходів і супутніх продуктів промисловості. Такі матеріали, як шини, потребують спеціалізованих звалищ, проте можуть перероблятись і використовуватись у виробництві бетону, за одночасно забезпечуючи додаткові переваги властивостям бетону. Найбільшою перевагою використання перероблених заповнювачів з шин у бетоні є не тільки економія матеріалу, але і їх вплив на властивості бетону. У статті доведено можливість заміни заповнювачів у бетонних сумішах гумою, яка отримана подрібнення відпрацьованих автомобільних шин. Встановлено, що заміна щебеню в кількості 10 об. % гумою з відпрацьованих автомобільних шин збільшує міцність на розтяг при згині на 23 %, міцність на стиск практично не змінюється. Під час роботи в докритичній стадії деформування (до моменту зрушування макротріщини) перевагу проявляє бетон із заміною крупного заповнювача, енерговитрати якого на пружне деформування (We) перевищують показник базового бетону. Аналіз закритичної стадії деформування (поширення макротріщини) виявляє, що заміна дрібного і крупного заповнювачів негативно впливає на значення загальних енерговитрат на локальне статичне деформування в зоні магістральної тріщини (Wl), які є у 1,35 і 1,14 разу відповідно нижчими, ніж у бетонів базової серії. В’язкість руйнування (Кі) зростає в послідовності: бетон із заміною крупного заповнювача, бетон базової серії, бетон із заміною дрібного заповнювача.

This article proves the possibility of replacing aggregates in concrete mixtures with rubber, which is obtained by grinding of used car tires. It was found that the replacement of crushed coarse aggregate in the amount of 10 vol. % with ground rubber from used car tires increases the bending strength by 23 % The compressive strength does not change significantly. When working in the subcritical stage of deformation (until the macrocrack shifts), concrete with the replacement of the coarse aggregate, is preferred, as the energy consumption of which for elastic deformation (We) exceeds the base concrete. Analysis of the supercritical stage of deformation (macrocrack propagation) reveals that the replacement of fine and coarse aggregates negatively affects the value of total energy consumption for local static deformation in the main crack zone (Wl), which is by 1.35 and 1.14 times lower than the control concrete.