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近几年来，橡胶行业日益发达，在各行各业都有广泛的应用，例如汽车轮胎、传送带、运输带等。但同时，橡胶行业也存在环境、资源、灾害等方面的问题。以交通领域为例，汽车数量的急剧增加，伴随产生的大量废旧轮胎已成为人类面临的又一大难题。橡胶在自然条件下难以降解，如果将大量的废旧轮胎随意丢弃，不仅会对环境造成黑色污染，也存在着严重的火灾隐患，甚至会在潜移默化中威胁人类的健康。许多行业曾经采用焚烧工艺处理废弃橡胶，但这样会产生大量有害烟气，也浪费了宝贵的橡胶资源。因此，废旧橡胶材料的回收再利用成为了亟待解决的社会问题。
建筑行业也在积极的探索新的思路，以期望用橡胶混凝土的形式破解这一问题。混凝土是现代最主要也是最基本的工程材料之一，例如房屋的主体结构（梁、楼板、柱子等）、道路桥梁的修建等，都需要大量的混凝土。混凝土是以水泥为主要成分，再与水、砂、石子以及其它外加剂混合而成的材料，其原料丰富、价格低廉、生产过程简单，因而使用非常广泛。制备一般混凝土时先将水泥、砂与石子按比例配合，再与水混合搅拌均匀即可。实际上，普通混凝土常常会加入各种添加剂，例如减水剂、早强剂、抗冻剂等，使用这些添加剂会使混凝土的性能得到不同程度的提升。
普通混凝土加入添加剂让性能得到提升，那么是不是可以考虑把废弃橡胶作为一种添加剂加入普通混凝土中呢？于是，科学家们将废旧汽车轮胎经过机械粉碎成一定粒径的橡胶颗粒或者橡胶粉末，掺入到普通混凝土中，替代部分砂石而制成新的特质混凝土，这就是橡胶混凝土的诞生。这种新型混合混凝土材料，既解决了“黑色污染”的问题，为废橡胶的资源化利用开辟了新途径，也为建筑工程提供了更好的材料。橡胶混凝土的制备方式和普通混凝土大同小异，仍然是将水泥、砂石、减水剂、水等材料按照一定的比例混合均匀，只是其中一部分骨料被橡胶颗粒或粉末代替。
研究表明，橡胶的掺入能够有效的改善混凝土的多种性能，拓展了橡胶混凝土的使用前景。①由于橡胶本身所具有的吸热、隔音性质，将会使混凝土的隔热、隔音等性能提高；另外，橡胶质地轻，替代部分原料与混凝土混合后，使得橡胶混凝土的密度比普通混凝土低，因此橡胶混凝土砌块成为了新型的墙体节能材料，减轻重量的同时又保温隔音。②橡胶良好的柔性大大提高了混凝土的柔性性能，使其抗冲击性明显提高，这种优势特别适合于经常经受冲击作用的构件中，如桥梁、道路基础等，目前研制的橡胶混凝土铁路枕木具有重量轻、抗冲击性强和耐腐蚀等优点，能有效减少火车行驶中的噪声和振动。③橡胶良好的耐久性大力提升了混凝土的耐久性，因此橡胶混凝土抵抗各种长时间、反复外作用力的能力增强，在夏季高温下的稳定性和冬季低温抗开裂性的能力均有较大提升，作为路面材料时的长期性能得到了有效改善，而其耐磨性能和吸收声音的特性让其性能优势十分显著，沥青橡胶混凝土可以用于高等级公路的特殊路段。④橡胶混凝土掺入橡胶颗粒或粉末后，改变了混凝土的毛细孔结构，部分程度地填堵了毛细孔的贯通，弱化了毛细网状孔结构体系，增大了水的渗流阻力，提高了混凝土的抗渗性能，因此橡胶混凝土已被用于特制的防水墙和防水楼板中。
橡胶混凝土具有独特优势的同时，也具有不可忽视的缺陷。由于橡胶颗粒的加入降低了混凝土的强度和刚度，使其承重能力下降。为了确保橡胶混凝土构件的安全性，需要加强提升强度等方面的研究。兰州大学团队使用化学试剂氢氧化钠（NaOH）溶液前处理橡胶颗粒，改良橡胶颗粒的性能，然后再将其加入到混凝土中，制备出改良橡胶混凝土，其强度有较大幅度的提高。可以展望，随着改性改良研究的不断深入，强度和刚度不足的问题终将得到解决，届时橡胶混凝土的使用将会更加广泛，更好地服务于建筑行业。
据有关报道，建筑行业每年碳排放的总量约为五十亿吨，占我国碳排放总量的一半左右，碳减排任重而道远。有研究表明，橡胶颗粒的加入可以小幅减少混凝土在生产阶段的碳排放量，同时也抑制了混凝土材料在使用过程中的碳排放量。总体而言，橡胶混凝土在制备、运输、施工建造和拆除这四个阶段的总碳排放量要比普通混凝土低15%左右。我国作为基础建设大国，水泥年产量约25亿吨，消耗量更是居世界首位，而混凝土的年产量也达到约16亿立方米。可以估算一下，若能在年消耗的混凝土中加入1%的废弃橡胶材料，每年可少消耗约1600万立方米废弃橡胶，同时还能节约近500万吨水泥。因此，橡胶混凝土的推广和使用，既能解决废弃橡胶的处理难题，又能降低混凝土的碳排放量，具有较大的现实意义。
目前我国建筑业对绿色低碳、节能环保的需求不断增加，实现“双碳”目标既是机遇也是挑战。在此大背景下，橡胶混凝土为生产绿色建筑材料、促进碳减排提供了新的思路，并且正在为混凝土的“双碳”目标发挥着愈来愈重要的作用。
（赵忠虎，土木工程与力学学院教授）