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摘要：水泥混凝土作为最广泛的应用材料之一，能满足大多数工程功能需求，但是对于一些特殊工程路面铺装，素混凝土很难满足要求，应特殊工程路面铺装功能需求，业界涌现出了各类的改性混凝土，本文就四种改性水泥混凝土分别进行归纳分析，最后提出一种新型复合材料，这种新型复合材料更能满足特殊路面铺装工程的路用性能。
关键词：水泥混凝土；改性水泥混凝土；新型复合材料
1.引言
水泥混凝土具有材料来源广泛，强度高和耐久性好等优点，但是在面对实际的工程性能要求，需要水泥混凝土表现出最吻合工程性能要求的特性，为了因地制宜，更能满足工程性能，行业对水泥混凝土进行了改性，本文就橡胶改性水泥混凝土、混杂钢纤维水泥混凝土、聚合物水泥混凝土、混杂钢纤维聚合物改性水泥混凝土分别进行分析。
2.橡胶改性水泥混凝土
橡胶粉是由废旧轮胎经过加工粉碎成粉末状，粉末状橡胶粉具有弹性，粒径有40目、60目、80目等。橡胶粉不与水及水泥基料发生物理化学作用，所以橡胶粉与水泥及水的亲和力较差，在橡胶水泥混凝土中表现出橡胶粉所特有的物理特性。橡胶粉在水泥混凝土中掺量一般在水泥质量的1%—7%这个范围内。
国内诸多学者对橡胶水泥混凝土进行了力学性能研究，疲劳试验及耐久性试验等。长沙理工大学吴章涛【1】在对水泥净浆中以水泥质量的1%—7%分别加入橡胶粉进行试验，试验龄期分别为3天、7天、28天，抗压强度实验得出龄期为3天，橡胶粉掺量小于2%时抗压强度下降较慢，当掺量大于2%时抗压强度直线下降。3天龄期的抗折强度，当掺量不超过3%时，抗折强度呈缓慢上升趋势，掺量大于3%时缓慢下降，由此可知3%的掺量是抗折强度达到最高的最佳掺量。抗压强度试验在七天龄期3%的掺量时强度值达到最低，抗折强度在不同掺量下基本趋于稳定。水泥净浆在28天龄期时，抗压强度试验和抗折试验，随着橡胶粉的掺量增大强度值呈下降趋势，并且抗压强度下降速率更快。橡胶粉不与水和水泥净浆反应，少量的橡胶粉掺入能填补水泥净浆的空隙提升密实度，但是橡胶粉掺量增加时水泥净浆中的软弱点增加，所以少量的橡胶粉使得抗压强度基本不变，抗折强度还略有升高，但是橡胶粉掺量增加就会导致强度的显著下降。
3.混杂钢纤维水泥混凝土
水泥混凝土中加入单一种类钢纤维形成了钢纤维水泥混凝土，混杂钢纤维水泥混凝土是多种类型的钢纤维同时均匀加入水泥混凝土中形成，目前钢纤维类型有超短超细型钢纤维、波纹型钢纤维、剪切压痕型钢纤维、剪切端勾型钢纤维。
本文对单一钢纤维不进行过多的赘述，对两种类型钢纤维不同掺量下的力学性能进行探讨。郑州大学范存圆【2】对两两混杂钢纤维进行了抗压性能的研究，研究得出混杂钢纤维比单一钢纤维更能抗压，并且混杂钢纤维体积率之和是1.5%和2%时抗压性能最好，无论是单一钢纤维还是混杂钢纤维抗压性能与纤维体积率成正比，剪切压痕型钢纤维和剪切端勾型钢纤维的抗压性能最好，波纹型钢纤维和超短超细型钢纤维的抗压性能略弱。在对混杂钢纤维水泥混凝土的劈拉强度试验研究中得出混杂钢纤维体积率越大，劈裂强度也越大，且增加的幅度受两类钢纤维的种类影响，剪切压痕型钢纤维所占体积率越大，劈裂强度增加的幅度也越大，剪切端勾型次之。混杂钢纤维水泥混凝土 抗剪强度试验中发现，影响钢纤维抗剪强度最大的因素是钢纤维的外形，即加工的成品钢纤维的外形，混杂钢纤维表面粗糙程度更能决定抗剪强度的峰值。混杂钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究发现混杂钢纤维混凝土的韧性要比单一钢纤维混凝土和素混凝土的韧性明显增加，混杂钢纤维混凝土的峰值荷载、韧性、弯曲韧度指数与钢纤维体积率呈线性正相关。
4.聚合物水泥混凝土
本文中所提到的聚合物是改性效果最好的聚合物乳液。
聚合物水泥混凝土与素混凝土相比有较好的力学性能和良好的韧性、耐久性。聚合物水泥混凝土速凝效果显著，常常被用于喷射混凝土，聚合物的成本也相对较高，所以聚合物水泥混凝土在特殊工程中被采用。聚合物水泥混凝土因为有乳液的掺入，所以有着其他改性水泥混凝土所不具有的特性，与其它改性混凝土相比有如下优点：
（1）聚合物改性水泥混凝土有着更为显著的力学性能，例如，抗折性能得到提升，抗压强度有所降低，故折压比僧大，韧性增强。
（2）经过聚合物乳液改性，水泥混凝土更能适应较大变形，不再是脆性破坏，所具有的这种特性对工程是有利的。
（3）由于聚合物水泥混凝土更能抗硫酸盐侵蚀，因此改性后的水泥混凝土有较强的耐久性能。聚合物水泥混凝土有优良的粘结性，所以可以对破损的水泥路面进行修复。
（4）成本相对较低。聚合物水泥混凝土的改性效果不如聚合物浸渍混凝土，费用要低于聚合物浸渍混凝土，性价比高，受到了很多特殊工程的青睐。
5.混杂钢纤维聚合物改性水泥混凝土
聚合物改性水泥混凝土有着优良的韧性，同时强度降低也是最大的弊端。聚合物改性水泥混凝土中加入混杂钢纤维形成一种新型复合材料混杂钢纤维聚合物改性水泥混凝土（如图四），该新型复合材料由于钢纤维的存在，故强度显著提高，该新型复合材料中聚合物的掺入能显著提高抗变形能力。本文只介绍超短超细钢纤维和波纹型钢纤维的混杂，介绍混杂钢纤维聚合物水泥混凝土的力学性能及变形性能和耐久性。
国内对于混杂钢纤维聚合物改性水泥混凝土的研究较少，重庆交通大学张军帅【3】对此进行了相对系统的研究，在进行抗压试验后发现混杂钢纤维体积率低于3%时，钢纤维对混凝土的抗压强度有所提高，混杂钢纤维的掺量大于4%时，抗压强度有所下降，波纹型钢纤维对抗压强度的贡献大于超短超细钢纤维。与素混凝土相比，混杂钢纤维聚合物改性水泥混凝土的峰值力略低，但是在压力作用下横向位移更大，即压力机做的功更多。
抗折试验研究得出，混杂钢纤维聚合物改性水泥混凝土的抗折强度要比素混凝土提升22%—62%，波纹型钢纤维主要阻止宏观裂纹的产生和扩展，超短超细钢纤维主要抑制微观裂纹的产生和扩展，波纹型钢纤维对抗折强度贡献更大。根据抗折试验挠度—荷载曲线图，可以看出有很多锯齿段，锯齿段是钢纤维被拔出的过程，钢纤维被拔出后会出现短暂的下降。
6.展望
基于工程的实际需求，行业不断的对水泥混凝土进行改性，水泥混凝土中加入橡胶粉形成了橡胶改性水泥混凝土，与素混凝土相比，橡胶改性水泥混凝土的抗变形能力得到极大提高，但是强度有所降低，故可以在橡胶改性水泥混凝土中加入钢纤维来进行提升强度。混杂钢纤维橡胶改性水泥混凝土在破坏时，钢纤维是一根一根的从混凝土中拉出来的，没有充分利用钢纤维的抗拉性能，所以需要对钢纤维与混凝土基料之间和橡胶粉之间的粘结力进行加强，行业大多选择聚合物乳液来提升粘结性能，混杂钢纤维聚合物橡胶改性水泥混凝土具有韧性好、强度高、优良的耐久性等特点，在国内对这种新型的复合材料很少有研究，混杂钢纤维聚合物橡胶混凝土有望应用到特殊铺装中，比如桥面铺装、隧道路面、机场道面、收费站等特殊铺装。
参考文献：
[1]吴章涛.橡胶水泥混凝土物理力学性能研究[D].长沙理工大学，2012.
[2]范存园.混杂钢纤维混凝土力学性能研究[D].郑州大学，2017.
[3]张军帅.混杂钢纤维聚合物改性水泥混凝土特殊铺装材料性能研究[D].重庆交通大学，2018.