The effect of crumb rubber on the properties of modified portland cement systems

Abstract

Бетон залишається основним матеріалом для різних видів капітального будівництва, що зумовлено його універсальністю та довговічністю. Виробництво та застосування бетону в різних технологіях будівництва зростає щороку, що призводить до надмірного видобування та споживання природної сировини. Вирішення цієї проблеми вбачаємо в площині використання твердих відходів як наповнювачів і заповнювачів у бетоні або пошуку екологічно чистішої сировини. Більшість продуктів, отриманих із каучуку, після закінчення терміну використання викидають як відходи, закопують на звалищах або спалюють. Для природного розкладання таких матеріалів потрібно багато років, що зумовлено складною зшитою структурою і наявністю добавок, які додають під час виробництва для продовження терміну служби гуми. Використання відпрацьованих шин у вигляді заповнювачів для виробництва інноваційних композитів у будівництві є перспективним екологічно чистим рішенням, що відповідає концепції сталого розвитку та циркулярної економіки. Використання гуми в модифікованих портландцементних системах пришвидшує процеси раннього структуроутворення. Введення гуми змінює опір руйнуванню цементних систем. У разі введення у систему гуми спостерігалося зменшення міцності, що зумовлено еластичністю гуми. Зразки без гуми виявляють високу механічну стійкість, але характеризуються крихкістю, швидким дробленням і руйнуванням матеріалу після появи тріщини, що призводить до раптового руйнування. Зразки, що містять гумову крихту, демонструють порівняно низьку міцність на стиск, але характеризуються пружною поведінкою. У них спостерігаються повільне фрагментування та повільне руйнування матеріалу після появи тріщин. Портландцементні системи з гумою характеризуються додатковим опором після досягнення напруження руйнування, що пов’язано з мостиковим ефектом частинок гуми.

The use of rubber crumb from used tires in concrete as a partial replacement of natural aggregates is an ecologically oriented direction of their utilization. When rubber crumb was added to Portland cement, a decrease in strength was observed. Modification of rubber-containing Portland cement systems with a complex organic and mineral additive makes it possible to compensate for the loss of compressive strength and provide increased impact strength. Samples without rubber show high strength but are characterized by fragility and sudden destruction of the material. Samples containing rubber show relatively low mechanical resistance but also exhibit elastic behavior where slow fragmentation and slow failure of the material after crack initiation are observed. They also are characterized by additional load resistance after reaching the failure stress, which is associated with the bridging effect of rubber particles.