近日，公司王家庆老师在环境及可持续发展领域国际著名期刊《Journal of Cleaner Production》（中科院1区，Top期刊，IF：9.7）发表了题为“The investigation on targeted micro-surface treatment methods for waste tires recycling in cementitious construction materials”的研究论文（链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.142877），公司李强教授为共同通讯作者，公司为第一完成单位。相关课题得到了国家自然科学基金及江苏省自然科学基金的资助。
前期研究发现，橡胶骨料可以提高普通水泥混凝土的韧性和抗裂性能，兼具对多项路用性能的提升作用。然而，由于橡胶骨料表面较光滑且具有憎水性，造成橡胶骨料与水泥基体之间存在明显的微观界面孔缝，形成界面过渡区（Interfacial Transition Zone, ITZ）缺陷；而界面过渡区是混凝土材料复杂体系中决定其强度的关键区域，橡胶-水泥石微观界面过渡区的缺陷对其静态强度劣化显著，其抗压强度随着橡胶掺量的增加而明显降低，限制了橡胶混凝土作为新型可持续路面材料在交通基础设施建设中的应用，未能充分发挥其性能优势、经济价值和环保效益。。
针对该问题，本文通过共混-共聚接枝改性技术对橡胶骨料进行微表面“整形”，改善其表面微观构造及亲水特性，揭示橡胶-水泥石之间的界面粘结性能增强机制，实现橡胶混凝土的“持强、增韧”；并结合纤维材料对裂缝发展的抑制作用，将废轮胎中的钢纤维与改性橡胶混凝土材料复合，探究了废轮胎改性橡胶骨料与回收钢纤维的协同作用。本文成果将有助于解决现阶段制约橡胶混凝土推广应用的瓶颈，提升其作为路用材料的韧性及抗裂性能，促进“黑色污染”在道路工程材料中的“全组分”资源化利用。
图1 “天然集料-水泥石”和“橡胶骨料-水泥石”之间界面过渡区差异分析
图2 废轮胎回收处理制得的：a）橡胶骨料；b) 回收钢纤维
图3 微表面“整形“效果及机理分析
供稿、供图：宋广伟、王家庆；初审：李强；终审：柳任飞；编辑：许历隆
