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摘要：橡胶作为废旧轮胎的产物，因为轻质、变形能力强等优点，如今被广泛用于岩土工程领域。研究表明将橡胶砂混合物运用在隔震领域，不仅可以减少环境污染、节省成本，还具有良好的减震效果。因此，目前迫切需要对于橡胶砂的动力特性有深入、全面的研究。橡胶掺入量不仅会对土体的特性有所影响，也会影响着混合物的隔震效果。本文总结了近些年，国内外学者在橡胶含量对混合物的动力特性的影响性评价，指出橡胶在阻尼比上的表现具有优值，应根据实际工程特性选择。
引言
废旧轮胎是橡胶废料的主要来源。由于报废汽车的数量逐年增加，全世界的废旧轮胎数量逐年提高。例如，仅在美国，每年大约有2.9亿旧轮胎被扔掉[1]。因为橡胶其具有独特的力学性能，可被用于建筑材料的改善[2]。例如，用作挡土墙的回填料，减少挡土墙上的侧向土压力；用于埋入桩的填料以及用于边坡修复或路堤或提供过滤层；用于填埋场的排水[3]。这类实际运用的开展，令许多研究人员对橡胶砂的静力学特性进行了广泛研究。然而，橡胶具有较高的弹性变形能力、较低的体积密度和高阻尼能力[2]。先前的研究也开始建议使用再生橡胶来减轻地震带来的动力影响。橡胶含量的置换率是一个关于混合物特性非常重要的研究课题。基于此，本文对橡胶含量对于橡胶砂的动力特性研究现状进行了总结，对应力应变关系、剪切模量和阻尼比等动力参数研究进行对比分析，提出今后在橡胶砂混合物领域需要加强研究的重点和方向。
1.应力应变关系
刘方成等人[4]用三轴和单剪实验两种试验方法得到的研究结果表明，随着橡胶颗粒含量的增加，应力-应变曲线向应变硬化型转变，线性关系增强。在Madhusudhan等人[5]的实验中表明，所有的橡胶砂混合物都表现出应变硬化行为，在大应变下观察到最大偏差应力。同样，纯砂显示出最大峰值强度约1720 kPa，而峰值强度随橡胶含量的增加而降低。Mashiri等人[6]也报道了类似的结果。可见，橡胶砂是典型的应变控制型。这主要是因为橡胶颗粒具有模量低、弹性大，易发生变形的特点，降低了试样的总体刚度，延缓了剪胀变形。
2.动剪切模量
对于动剪切模量，刘方成等人[4]的研究表明，随着橡胶颗粒含量的增加，橡胶砂的动剪切模量降低。Sarajpoor等人 [1]发现，混合料的剪切模量随着橡胶含量的增加而减小。Madhusudhan等人[5]的实验表明，与静强度一样，剪切模量随着橡胶含量的增加而降低。在剪切应变为0.15%的混合物中，纯砂的剪切模量最高，约为22.5 MPa。Nakhaei等人[3]的大型固结不排水循环三轴试验结果表明，在一定围压下，随着橡胶颗粒含量的增加，剪切模量减小。这主要是用颗粒状橡胶代替土壤颗粒，混合物变得更软，剪切模量降低。
3.阻尼比
LI Li-hua等人[7]发现橡胶含量对于橡胶砂阻尼比的影响是先随之增加而增加，而后减小，并且存在一个临界值（介于 30%～40%）。相对纯砂土而言，橡胶砂的等效阻尼比最大增加量约 91%。Madhusudhan等人[5]报道了随着应变的增加，阻尼比会跟着增加。结果表明，橡胶掺量为10%的混合料具有较好的低层建筑隔震静、动力性能。但是，Okur等人[8]在共振柱实验中发现，当剪切应变小于5×10-2%时，往砂里掺入更多的橡胶，会导致阻尼比减小。
另外有趣的是，Saeed Sarajpoor等人[1]发现，橡胶砂混合物存在一个临界应变，当处于临界应变以下时，阻尼比会随着橡胶含量的增加而增加，然而在超过临界应变时，阻尼比呈现相反的趋势。
结论
可见，目前人们对橡胶砂的动力特性研究有了初步进展。在砂中掺入橡胶时，会导致应力应变关系向应变硬化型发展，而且会减小剪切模量，这在大部分的研究中，都能得到相近的结论。但是对于橡胶含量对于橡胶砂的动力特性还是存在模糊的，特别是阻尼比的表现。此外，橡胶的掺入量具有优值，应根据工程特性进行选择。在隔震技术领域，与铅芯橡胶支座相比，橡胶砂具有成为隔震材料的潜能，且其具有施工方便、结构简单、经济实惠的特点，适用于世界各个国家，特别是发展中国家。为了充分利用橡胶砂的隔震技术，对于橡胶砂的动力特性进行更深入的研究是非常有必要的，特别是橡胶掺入量对阻尼比的影响性分析。
参考文献：
[1]SARAJPOOR S，KAVAND A，ZOGH P，et al.Dynamic behavior of sand-rubber mixtures based on hollow cylinder tests [J].Construction and Building Materials，2020，251（
[2]LIU L，CAI G，LIU S.Compression properties and micro-mechanisms of rubber-sand particle mixtures considering grain breakage [J].Construction and Building Materials，2018，187（1061-72.
[3]NAKHAEI A，MARANDI S M，SANI KERMANI S，et al.Dynamic properties of granular soils mixed with granulated rubber [J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering，2012，43（124-32.
[4]刘方成，张永富，任东滨.橡胶砂应力-应变特性三轴-单剪联合试验研究 [J].岩土力学，2016，37（10）：2769-79.
[5]MADHUSUDHAN B R，BOOMINATHAN A，BANERJEE S.Static and Large-Strain Dynamic Properties of Sand–Rubber Tire Shred Mixtures [J].Journal of Materials in Civil Engineering，2017，29（10）：
[6]MASHIRI M，VINOD J，SHEIKH M N，et al.Shear strength and dilatancy behaviour of sand–tyre chip mixtures [J].Soils and Foundations，2015，55（3）：517-28.
[7]李丽华，肖衡林，唐辉明，et al.轮胎颗粒混合土动力特性参数影响规律试验研究 [J].岩土力学，2014，35（2）：359-64.
[8]OKUR D V，UMU S U.Dynamic Properties of Clean Sand Modified with Granulated Rubber [J].Advances in Civil Engineering，2018，2018（1-11.）