我院朱祥意博士最新科研成果发表在环境领域顶级期刊Journal of Cleaner Production

近日，我院朱祥意博士联合河海大学的科研团队评估了废橡胶颗粒应用于自密实混凝土的断裂特性及可持续性表现，相关成果发表在环境领域顶级期刊《Journal of Cleaner Production》（SCI源刊，中科院一区Top期刊，IF= 11.072），长沙理工大学水利与环境工程学院为第一单位。

随着汽车在全球的广泛使用，废弃轮胎已成为聚合废物的主要来源，这导致环境中不可生物降解的废橡胶数量不受控制的逐年大幅增加，对环境造成极大危害。出于环境保护的目的，将废弃轮胎破碎后作为骨料替代应用于混凝土中被认为是处理废弃轮胎最环保有效的方法之一。然而，橡胶的掺入将对混凝土的强度和刚度产生不利影响，这主要归因于橡胶的疏水性使其界面与水泥基质的粘结作用较弱，其限制了橡胶混凝土在实际混凝土结构中的普遍应用。作为一种创新材料，自密实混凝土能够在无外部机械振动的情况下达到密实状态。与传统混凝土相比，自密实混凝土具有经济、节能和环保三大优点，并且由于其改善的微观结构和界面过渡区而有效提高了橡胶颗粒与水泥基质的粘结效果。通过自密实技术浇筑的橡胶混凝土有望继承自密实混凝土的优点，如高强度和低孔隙率，以及添加橡胶的性能优化，如高韧性，这突破了橡胶负效应限制，可以扩大这种新型混凝土的使用范围。另一方面，作为一个快速发展的领域，断裂力学在结构设计中具有重要的实用价值。由于混凝土结构在实际运行中会一直处于受力状态，结构内部的裂纹扩展不可避免，这会对结构的安全性及使用寿命产生较大影响。断裂力学在结构设计中的应用可以显著增加混凝土结构的安全系数。因此，本文通过断裂力学及声发射技术研究了橡胶掺量与梁尺寸对橡胶自密实混凝土断裂特性的影响，并基于断裂试验建立了考虑真实骨料与橡胶颗粒的DEM断裂模型，可以有效表征橡胶自密实混凝土的断裂响应，这为废弃橡胶在大型混凝土结构中的广泛现场应用提供了理论支撑。此外，经济和环境效益评价表明，在自密实混凝土中加入橡胶颗粒不仅节约了成本，而且还产生了可观的环境效益。

文献引用：Zhu, X., Chen, X., Tian, H., & Ning, Y. (2023). Experimental and numerical investigation on fracture characteristics of self-compacting concrete mixed with waste rubber particles. Journal of Cleaner Production, 412, 137386. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137386.