循环荷载下回收轮胎纤维改良路基土动力性能研究

为了解循环荷载下回收轮胎纤维改良路基土的动力性能,对湖南省恩吉高速路路基土掺入了0.5%~4%的轮胎纤维进行改良。通过循环动三轴试验获取改良土的累积塑性应变、回弹模量、阻尼比等,分析了纤维含量对上述指标的影响规律,建立相关的动力性能表征指标预测模型,并从动力性能角度探讨采用轮胎纤维进行路基土改良的适用性。研究发现,0.5%~4%的轮胎纤维加入会导致累积塑性应变显著增加,但根据安定理论,改良土在循环荷载下仍属于塑性安定和塑性蠕变状态,从永久变形的角度出发,轮胎纤维改良土是可以用于路基填筑的;而改良土的回弹模量随轮胎纤维含量的增加而先增后减,同一加载次数下,纤维含量为2%时回弹模量最大;纤维的掺入同样可以明显提高土的阻尼比,尤其当纤维含量为1%时,相对素土阻尼比提高了87%。轮胎纤维可以改善路基土的动力性能,减少车辙,增加回弹模量和阻尼比,有助于减少路面层厚度和节约路面材料,同时还能减少废弃物填埋或焚烧带来的环境危害,具有环保效益。

BFRP筋回收轮胎钢纤维混凝土黏结性能分析

对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土中的黏结性能进行了试验和分析研究.对不同RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度的试件进行了拉拔试验,研究其对黏结破坏模式、黏结滑移响应和黏结强度的影响,并提出了BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移理论模型.结果表明:BFRP筋RTSF混凝土黏结破坏类型包括拔出破坏、劈裂破坏以及拔出且劈裂破坏;BFRP筋直径对黏结破坏模式无显著影响,而RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度均对黏结强度有较大影响,且RTSF体积掺量与极限黏结强度呈正相关,BFRP筋直径和嵌入长度对其影响与之相反;当RTSF体积掺量从0增大至1.5%时,其极限黏结强度最大可提高约23.87%.与已有模型相比,所提出的黏结滑移理论模型对BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移曲线具有更高的拟合精度.

回收轮胎钢纤维对超高性能混凝土性能影响的研究

为研究回收轮胎钢纤维(RTSF)对超高性能混凝土(UHPC)各项性能的影响,分别设计了RTSF体积掺量为0%、0.25%、0.5%、0.75%和1%的UHPC,对新拌混凝土的坍落扩展度和含气量,硬化混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度和吸水量进行了测试。结果表明,RTSF掺量越高,新拌UHPC的坍落度扩展越低,含气量越高。随着RTSF掺量的提高,UHPC的抗压强度先提高后降低,弹性模量和抗折强度呈增高趋势。掺入RTSF能够提高UHPC的吸水量,但不同RTSF掺量对吸水量的影响规律不明确。综合来看,0.5%的RTSF掺量能够在不大幅牺牲UHPC工作性能和抗渗性的前提下,提高各项力学性能。

混杂聚丙烯纤维-回收轮胎钢纤维增强UHPC高温后力学性能

测试了混杂聚丙烯纤维(PPF)-回收轮胎钢纤维(RTSF)增强超高性能混凝土(UHPC)高温后的抗压强度,并研究了其工作性能.结果表明:PPF体积分数达到0.9%后,可以防止UHPC发生高温爆裂;UHPC的抗压强度随着温度的升高先增大后减小,400℃作用后达到最大值,比20℃作用后提高了9.2%~19.9%;相同温度作用后,UHPC的抗压强度随着PPF体积分数的增大而降低;PPF熔化前与基体有效黏结,其与RTSF均可发挥桥连作用,PPF熔化后在基体中形成孔道,提高了UHPC的耐高温性能.

回收轮胎聚合物纤维混凝土干缩性能研究

为研究回收轮胎聚合物纤维(RTPF)对混凝土干缩性能的影响,对素混凝土、RTPF混凝土(体积分数分别为0.1%,0.2%,0.4%和0.8%)和聚丙烯纤维(PPF)混凝土(体积分数为0.1%)进行干缩试验和纤维作用机理分析.结果表明:不同掺量RTPF混凝土比素混凝土坍落度降低8.1%~62.2%,含气量增大11.2%~47.9%;RTPF混凝土的干缩率在0~7 d时增长速率较快,之后逐渐平缓,RTPF的加入降低了混凝土干缩的早期增长速率;混凝土干缩率随RTPF掺量的增加出现先降低后升高的趋势,当RTPF体积分数为0.2%时混凝土干缩率出现最小值,不同掺量RTPF混凝土在7 d和28 d时的干缩率分别比素混凝土降低了14.2%~36.0%和2.9%~27.2%;相同体积分数(0.1%)下PPF混凝土的干缩率比RTPF混凝土低,在抑制混凝土干缩方面体积掺量0.2%的RTPF可替代体积掺量0.1%的PPF;扫描电子显微镜测试表明,RTPF可与混凝土基体有效黏结,并承担来自混凝土基体的收缩应力;通过干缩率的拟合值与实测值对比得到适合RTPF混凝土的干缩计算模型.

回收轮胎钢纤维混凝土基本力学性能试验研究

为了研究并对比回收轮胎钢纤维(RTSF)和工业钢纤维(ISF)对混凝土拌合物及力学性能的影响,对素混凝土(F0)、不同掺量的RTSF和ISF混凝土进行拌合物性能与基本力学性能试验。结果表明:含气量随RTSF体积掺量的增大而增大,在相同掺量(1.0%)下ISF的引气能力大于RTSF;混凝土坍落度随RTSF掺量增大而降低,在相同体积掺量(1.0%)下ISF比RTSF混凝土坍落度低;混凝土抗压强度随RTSF掺量增大出现先升高后降低的趋势,RTSF体积掺量0.75%为最优掺量,其立方体抗压强度和轴心抗压强度较F0分别提高15.0%与20.5%;RTSF混凝土劈裂抗拉强度与抗折强度均随RTSF体积掺量的增大而增大,RTSF体积掺量1.25%时,其劈裂抗拉强度与抗折强度分别较F0提高26.1%和44.4%,试件破坏时RTSF从基体中拔出具有较好的桥接作用;弯曲韧度指数(I_(5)、I_(10)、I_(20))随RTSF体积掺量的增大而增大,在相同掺量(1.0%)下ISF的增韧效果略优于RTSF。研究表明RTSF可明显改善混凝土基本力学性能,并在一定掺量范围内可替代ISF。

回收轮胎钢纤维再生骨料混凝土基本力学性能试验研究

混凝土的基本力学性能与破坏形态是反映试件在不同受力状态下承载能力与韧性的重要指标。为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)再生骨料混凝土的基本力学性能,试验设计了8组不同种类的混凝土试件。通过坍落度、含气量、立方体抗压、劈裂抗拉与抗折试验,系统的探究了RTSF体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%和1.0%)和再生骨料取代率(质量分数分别为50%、75%和100%)对混凝土基本力学性能以及破坏形态的影响。研究表明:随着再生骨料取代率的升高,混凝土拌合物坍落度减小、含气量增大,各项力学性能均产生不同程度的降低;RTSF能够有效提高再生骨料混凝土的基本力学性能,且试件的破坏形态随RTSF掺量的增加呈现出明显的延性破坏特征。综合各项指标,当再生骨料取代率为50%时,RTSF体积掺量为0.5%的RTSF再生骨料混凝土力学性能最佳。其试件立方体抗压强度(28 d)较普通混凝土仅降低1.0%,而劈裂抗拉强度与抗折强度较普通混凝土分别提高9.6%和12.5%。此外其弯曲韧度指数I_(5)、I_(10)和I_(20)分别为普通混凝土的2.7倍、3.8倍和4.8倍。

回收轮胎聚合物纤维混凝土性能试验研究

为研究回收橡胶轮胎聚合物纤维(RTPF)对混凝土工作性能和基本力学性能的影响,对素混凝土(F0)、RTPF和聚丙烯纤维(PPF)混凝土进行拌合物性能测试、基本力学性能试验和纤维作用机理分析.结果表明:含气量随RTPF掺量增大而增大,且相同体积掺量(0. 1%)下PPF的引气能力大于RTPF;坍落度随RTPF纤维掺量增大而降低,相同体积掺量(0. 1%)下PPF比RTPF混凝土坍落度低;混凝土抗压强度随RTPF纤维掺量增大而降低;RTPF混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度均出现了先升高后降低的趋势,RTPF体积掺量0. 2%为最优纤维掺量.SEM测试表明,混凝土破坏时RTPF被拔出基体或发生拉断破坏,RTPF可有效提供桥连作用.研究表明RTPF可改善混凝土基本力学性能,并在一定掺量范围内可有效替代PPF.

玄武岩筋回收轮胎钢纤维混凝土短柱裂缝分形理论分析

混凝土结构自诞生以来,一直受到耐久性不足等问题的困扰.随着建筑行业的发展,开发性能优异、可持续发展的新型混凝土材料成为了热点.基于玄武岩筋高强、耐腐蚀和钢纤维混凝土延性好、耐久性优异等特点,提出了玄武岩筋回收轮胎钢纤维混凝土柱全新体系,运用分形理论分析偏心受压短柱裂缝开展情况.结果表明,试验柱表面裂缝具有自相似性,分形维数随着纤维掺量的增大而减小;试验柱荷载分形维数曲线斜率随纤维掺量增大而减小,表明回收轮胎钢纤维可以有效阻碍试件裂缝开展;拟合得出试验柱荷载与分形维数计算式,为玄武岩筋回收轮胎钢纤维受压短柱在实际工程应用提供参考。

RTP-PVA混杂纤维的工程水泥基复合材料干缩性能试验研究

为研究回收轮胎聚合物(recycled tyre polymer,RTP)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)干缩性能的影响,对RTP-PVA混杂纤维总体积分数为2.0%的ECC进行流动性、直接拉伸和干缩试验,并分析混杂纤维作用机理和干缩计算模型.结果表明:RTP纤维替代率为12.5%~50%对ECC流动性影响不大,比单掺PVA纤维的ECC流动性降低1.09%~3.69%.ECC的抗拉强度随RTP纤维替代率的增加而降低,不同比例的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC抗拉强度降低了23.6%~56.6%.不同比例混杂纤维ECC干缩率曲线趋势相近,7 d时干缩率为28 d时的80.92%~82.77%.ECC的干缩率随RTP纤维替代率的增加而降低,28 d时不同RTP纤维替代率的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC干缩率降低了0.80%~2.09%.RTP-PVA混杂纤维可在ECC中协同发挥作用抑制基体干缩,结合试验结果得到适合RTP-PVA混杂纤维ECC的指数型干缩预测模型.

CFRP筋钢纤维混凝土梁抗弯性能数值模拟

CFRP筋在强度、重量和耐腐蚀等性能上都表现出较大的优势,被越来越多地应用于建筑结构中。文中针对CFRP筋弹性模量低、延性较差的缺点提出假设,将掺入不同体积量的回收钢纤维到模型梁内部,两者协同作用来提高模型梁的抗弯性能。采用四点受弯和位移加载法,用ABAQUS进行数值分析。结果表明CFRP筋极限应力明显高于普通钢筋,同时回收钢纤维随着掺入量的增加,纤维与混凝土内部桥接作用越明显,有效阻碍裂缝扩展,增加模型梁受拉损伤性能,整体改善梁的抗弯承载力。研究可为CFRP筋、回收钢纤维对混凝土梁的抗弯力学性能影响提供可靠的数据支持和理论验证。

BFRP筋回收轮胎钢纤维混凝土短柱偏压性能试验

提出了玄武岩筋回收轮胎钢纤维混凝土(BRC)短柱新型材料构件,为研究BRC短柱偏压性能,制作6根混凝土短柱,并结合非接触式全场应变位移测量技术-数字图像(3D-DIC)技术进行试验测量,研究了回收轮胎钢纤维(RTSF)体积掺量和偏心距对短柱偏压性能和破坏模式的影响.研究结果表明:BRC短柱受压破坏为混凝土压碎、玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋压断破坏,RTSF提高了混凝土短柱的受压性能,对限制试验柱裂缝和变形的发展具有显著作用,并能有效提高其开裂荷载、极限荷载、混凝土极限压应变和抗压强度.在相同偏心距下,与玄武岩筋普通混凝土短柱相比,BRC混凝土短柱的开裂荷载分别提高了20.46%,23.19%和38.36%,极限承载力分别提高了15.39%,21.55%和30.69%.由于现有的计算模型不足以准确计算BRC短柱受压承载力,提出了考虑RTSF混凝土抗拉强度的承载力计算模型,BRC短柱试验值与预测值符合较好.

基于灰色关联分析的 RTSF-PVA混杂纤维矿渣混凝土的力学性能分析及优化

采用三水平四因素正交设计,研究了回收轮胎钢纤维(RTSF)、聚乙烯醇纤维(PVA)和矿渣对RTSF-PVA/矿渣混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度三项性能指标的影响。结果表明:相比于C50基准混凝土,RTSF-PVA/矿渣混凝土的立方体抗压强度最大提升幅度为23.71%,劈裂抗拉强度最大提升了43.72%,抗折强度最大提升了37.96%。通过方差分析发现:RTSF纤维是影响三项性能指标的显著性因素,矿渣对于立方体抗压强度和抗折强度是显著性因素,PVA纤维对于劈裂抗拉是显著性因素。运用灰色关联分析法和主成分分析法对RTSF-PVA/矿渣混凝土性能指标进行优化,通过对比各因素的灰色关联度得出优化方案:RTSF体积掺量为0.6 kg/m^(3)、PVA体积掺量为0.075 kg/m^(3)、GBFS替代率为15%。优化后的方案与原始方案相比,立方体抗压强度稍有降低,但劈裂抗拉强度、抗折强度与坍落度分别提升1.24%、5.11%和30.91%,该结果验证了优化方法的有效性,并为RTSF纤维、PVA纤维和矿渣的掺量范围提供了参考。

基于NSGM(1,N)模型的RTSF/PVA矿渣混凝土高温后力学性能分析及预测

为改善混凝土高温后的力学性能,以RTSF和PVA体积掺量以及矿渣替代率为变量,设置四因素三水平的正交试验,测试RTSF/PVA矿渣混凝土在200℃、400℃、600℃以及800℃后的残余抗压强度;结合电镜扫描分析高温后RTSF/PVA矿渣混凝土的微观结构;并采用一种新结构的多变量灰色模型对RTSF-PVA/矿渣混凝土进行高温后的强度预测。结果表明:RTSF-PVA/矿渣混凝土对裂缝的把控能力明显优于素混凝土,600~800℃后的最大裂缝宽度仅为素混凝土的1/3~1/4,但裂纹分布较广;RTSF-PVA/矿渣混凝土的残余抗压强度随温度升高,总体上呈降低趋势,当掺量组合为RTSF掺量0.6%、PVA掺量0.05%以及GBFS替代率25%时,800℃后的抗压强度残余率为56.64%,较素混凝土提高了14.44%;通过电镜扫描观测到RTSF-PVA/矿渣混凝土基体结构更加致密,混凝土劣化主要是因为胶凝物质的分解和骨料膨胀,导致ITZ出现缺陷,以及纤维与基体粘结力降低,两者共同作用导致强度降低;建立NSGM(1,4)模型对RTSF-PVA/矿渣混凝土进行高温后的强度预测,平均相对误差控制在6.3%以内,模型精度达到Ⅱ级,根据发展系数判断模型可以对RTSF-PVA/矿渣混凝土进行高温后强度的长期预测。

回收轮胎钢纤维再生粗骨料混凝土弯拉性能试验研究

通过不同体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%和1.0%)回收轮胎钢纤维(RTSF)和不同取代率(50%、75%和100%)再生粗骨料(RCA)的回收轮胎钢纤维再生粗骨料混凝土(RTSF-RAC)四点弯曲试验,探究了2个因素对弯拉性能、断裂特征和弯曲韧性的影响。结果表明,RTSF可以显著提高再生粗骨料混凝土(RAC)的弯曲韧性,当RTSF体积分数为1.0%、RCA取代率为50%时,混凝土的弯曲韧性指数I5、I10和I20与不掺纤维组相比,分别提高到2.9、4.2和5.6倍,且弯曲韧性系数σb提高8.0倍。RTSF的掺入可以使RAC的断裂特征从明显的脆性破坏向延性破坏过渡,使混凝土呈现裂而不断的失效形态。RCA存在新旧两个骨料-砂浆界面过渡区且旧砂浆层存在固有缺陷,而RTSF较好桥接裂缝和横向止裂的能力,可对RCA固有缺陷造成的混凝土力学性能的损失有效弥补,并限制混凝土内部微裂纹的扩展,显著改善RAC的弯曲韧性。

基于分形理论研究RTSF混凝土冲击压缩性能

为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能,利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验,统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型,即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏;应变率在55~125 s^(-1)左右时,不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25;分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势,RTSF 0.75混凝土分形维数最小;不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大;不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大;ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF 0.75和RTSF 1.00之间,RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35 mm,长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.