基于RA-AF特征的橡胶自密实混凝土裂缝扩展研究

为探究橡胶自密实混凝土断裂扩展模式,结合声发射RA-AF特征和高斯混合模型(GMM),利用带预制裂缝的半圆盘弯曲试件进行三点弯曲试验,选取橡胶掺量(0%、10%、20%、30%)及跨径比(0.45、0.54、0.72)为试验变量,分析橡胶自密实混凝土裂缝开展种类及变化规律。结果表明:橡胶掺量为20%时,橡胶自密实混凝土表现出较好的工作性能;橡胶掺量增加,拉伸断裂声发射事件占比增大,说明裂缝向Ⅰ型拉伸裂缝发展,并且裂缝发展具有连续的特点;增大跨径比会导致试件承载能力下降,但相同加载阶段其损伤程度逐渐降低,试件内部的断裂模式发生变化,跨径比为0.54时试件表现出较好的工作性能;GMM法显示,拉伸裂缝与剪切裂缝并非简单地以直线作为分界,而是在某些区域内共同存在,GMM法能更为合理地表述不同工况下拉伸断裂事件与剪切断裂事件发生比例的变化规律。

双掺橡胶颗粒-再生骨料自密实混凝土强度分析及性能预测模型

文中以自密实混凝土为研究对象,通过开展物理力学实验,分析橡胶颗粒及再生骨料不同的骨料替代率对自密实混凝土凝结物理特性及力学性能的影响。研究结果表明,掺加橡胶颗粒和再生骨料有助于减小坍落度,同时增强分离抗力,但试件的密度有所降低;随着橡胶颗粒和再生骨料含量的增加,自密实混凝土的抗压强度、劈裂抗压强度和抗弯强度均有不同程度的减低;双掺橡胶颗粒和再生骨料的自密实混凝土力学强度之间存在显著关系,本研究提出的预测模型可有效预测试样的性能。

不同取代率自密实橡胶混凝土抗压性能试验研究

为了研究不同取代率自密实橡胶混凝土抗压强度变化规律,文章采用40目粒径的橡胶粉,以0、 10%、15%、20%、30%的橡胶等体积替换砂为变化参数,设计了C40自密实混凝土试件,并通过试验观察了试件的破坏形态,分析了不同橡胶取代率试件破坏的原因。结果表明,随着橡胶取代率的增加,自密实橡胶混凝土强度降低,同时塑性变形能力增强。

自密实橡胶再生混凝土的工作性能与力学性能

为资源化处理建筑垃圾和废旧轮胎,用不同掺量的再生骨料及橡胶颗粒制备自密实橡胶再生混凝土,研究两种材料不同取代率下自密实混凝土的工作性能及力学性能,并建立其力学性能指标换算关系式.结果表明:随着再生骨料及橡胶颗粒掺量的增加,自密实混凝土的工作性能及力学性能均出现不同程度的下降;当再生骨料取代率为100%、橡胶取代率为10%时,混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度及劈裂抗拉强度分别下降了31.4%、31.7%、26.9%;本文拟合出的各力学性能指标换算关系式与试验数据比较,拟合结果较好.

重复冲击下高温后橡胶自密实混凝土动态力学性能

混凝土结构在服役期间经常因承受多次冲击荷载作用而发生破坏,基于此,针对橡胶自密实混凝土(RSCC),采用霍普金森压杆装置(SHPB)开展重复冲击压缩试验,研究在重复冲击作用下RSCC的动态力学特性演化。本试验准备橡胶掺量为10%、20%和30%的RSCC试样各1组,准备1组普通自密实混凝土(NSCC)试样作为对照组,研究橡胶掺量和高温作用对RSCC重复冲击性能的影响机制。结果表明:150℃高温作用对NSCC和RSCC重复冲击性能影响小,重复冲击性能与常温试样具有一致性。橡胶的掺入有效改善了NSCC的脆性,减小了冲击荷载在试样内部产生的应力,重复冲击次数随着橡胶掺量的增加呈上升趋势,RSCC重复冲击性能优于NSCC。300℃高温作用后,NSCC承载能力增加,但仍表现出脆性破坏特征;而RSCC重复冲击性能显著退化,峰值应力下降,抵抗冲击荷载重复作用次数减少,且橡胶掺量越大,性能衰退越明显。此外,在常温及150℃高温作用下,RSCC比NSCC吸收能量能力更强;而300℃高温作用后,RSCC能量吸收性能衰退,比NSCC累计单位体积吸收能量低。

橡胶自密实混凝土填充层结构的减振性能

基于阻尼耗能理念提出了一种新型减振措施——橡胶自密实混凝土填充层结构,研究了橡胶自密实混凝土的动态力学性能及其阻尼提升机理,采用环境振动预测模型分析了橡胶自密实混凝土填充层结构的减振性能.结果表明:橡胶降低了自密实混凝土的动态弹性模量和动态剪切模量,导致其泊松比增大,阻尼比随着橡胶掺量的增大线性增加;橡胶加大了基体对应力波能量的消耗,提高了自密实混凝土的阻尼性能;橡胶自密实混凝土填充层结构在1~200 Hz频段内的加速度级均小于普通自密实混凝土填充层结构,其中20 Hz以下的低频振动降低了3~5 dB左右.

钢纤维橡胶自密实混凝土静态力学性能研究

钢纤维的桥联作用及其与橡胶颗粒的协同作用可显著改善混凝土性能,而针对钢纤维橡胶自密实混凝土的静态力学性能及其本构关系的研究较少。通过在10%、20%、30%橡胶颗粒掺量的橡胶自密实混凝土中分别外掺体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%的钢纤维,制备出钢纤维橡胶自密实混凝土试件,进行棱柱体轴心抗压试验,探讨钢纤维掺量、橡胶颗粒掺量对试件的典型力学特征量的影响,建立钢纤维橡胶自密实混凝土轴心抗压强度的本构关系。结果表明:钢纤维橡胶自密实混凝土试件呈现延性破坏的同时,其完整性也较好;随着橡胶颗粒掺量的提高,试件轴心抗压强度逐渐降低;当钢纤维橡胶自密实混凝土中的橡胶颗粒掺量较高时(20%、30%),钢纤维对橡胶自密实混凝土轴心抗压强度无明显的增强效果;橡胶颗粒的掺入提高了试件的峰值应变,当橡胶颗粒掺量为10%时,达到最大值,增长幅度为10%;不同的钢纤维掺入量对钢纤维橡胶混凝土的峰值应变普遍有增强效果,但没有呈现出明显的规律性;轴心抗压本构关系能反映钢纤维橡胶自密实混凝土力学性能。

高温后钢纤维橡胶自密实混凝土动态冲击性能

为探究高温后钢纤维橡胶自密实混凝土(steel fiber rubber self-compacting concrete,SFRSCC)的动态力学性能,采用直径为80 mm的分离式-霍普金森压杆装置对其进行动态冲击试验,在确定钢纤维最优掺量基础上重点探讨了橡胶掺量对高温后SFRSCC破碎形态、动态抗压强度、冲击韧性以及动态应力增长因子等的影响规律。试验结果表明:与常温下相同,随着橡胶掺量的增加,高温冷却后SFRSCC的动态抗压强度呈逐渐降低的趋势;与常温下相反,高温冷却后SFRSCC抵抗冲击破碎能力、冲击韧性、动态应力增长因子均随着橡胶掺量的增加呈逐渐降低的趋势。对比试验得到的动态应力增长因子与CEB-FIP建议公式计算值的差异,提出了高温后SFRSCC的动态增长因子的修正公式,修正公式的计算值与试验结果和其他文献的试验结果吻合较好,可为进一步分析探讨高温后SFRSCC动力特性提供一定参考。

自密实橡胶混凝土材料的性能研究及应用前景

提出了一种新型自密实橡胶混凝土(self-compacting rubberised concrete,SCRC)材料的配合比,并通过试验研究了橡胶和减水剂含量对SCRC和易性能和力学性能的影响。使用0~4 mm橡胶颗粒同时替换了10%、20%、30%、40%的粗骨料和细骨料,并分别测试了1.4%和1.8%两种减水剂掺量下SCRC的和易性能和力学性能。对新拌SCRC混合物进行了坍落度流动试验、J环试验和V形漏斗试验。检测了硬化后SCRC立方体的7 d和28 d抗压强度。结果表明,使用橡胶颗粒替换20%以下粗骨料和细骨料制成的SCRC具有良好的和易性和抗压强度。20%以上橡胶含量不利于SCRC取得理想的性能。更多的减水剂可在一定程度上改善SCRC的和易性,但对其力学性能影响没有明显特征性。

橡胶集料自密实混凝土的毛细吸水特性研究

采用ISAT(initial surface absorption test)方法,通过对比试验研究了橡胶集料自密实混凝土(RSCC)和普通橡胶集料混凝土(ORC)的毛细吸水特性,分析了水胶比和橡胶掺量对RSCC毛细吸水性能的影响,并建立了新的RSCC毛细吸水模型.结果表明:在水胶比和橡胶掺量相近的情况下,RSCC的毛细吸水性能低于ORC;当水胶比相同时,橡胶掺量越大,RSCC的毛细吸水性能越弱;当橡胶掺量相同时,水胶比越低,RSCC的毛细吸水性能越弱;ORC的毛细吸水性能对水胶比变化的敏感程度较高.引用相关文献建立的橡胶集料混凝土的渗透模型对RSCC的毛细吸水试验结果进行了拟合,试验结果与拟合结果的相关系数均大于0.860 0.初始阶段毛细吸水系数的大小能够反映RSCC毛细吸水能力的强弱.

橡胶集料自密实混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

采用干湿循环硫酸盐侵蚀试验方法,研究了橡胶集料自密实混凝土(RSCC)的相对动弹模量、质量损失率及抗压强度耐蚀系数的变化规律.结果表明:RSCC的相对动弹模量和抗压强度耐蚀系数随着干湿循环次数的增加先增大后减小,当水胶比相同时,试验结束时(经历150次干湿循环后)两者随着橡胶颗粒取代量(以砂体积计)的增加而减小,当强度等级相同时,试验结束时两者随着橡胶颗粒取代量的增加而增大;RSCC的质量损失率在干湿循环初期迅速增大,之后慢速增加,当水胶比相同时,试验结束时RSCC质量损失率随着橡胶颗粒取代量的增加而增大,当强度等级相同时,试验结束时RSCC质量损失率随着橡胶颗粒取代量的增加而减小,当橡胶颗粒取代量为10%时,RSCC的综合性能较为理想.改进的两阶段、三区域RSCC抗压强度耐蚀系数预测模型能够有效体现RSCC的抗压强度耐蚀系数与橡胶颗粒取代量之间的关系.

橡胶粉对嵌锁密实水泥混凝土强度特性的影响分析

以嵌锁密实水泥混凝土为基础,掺加废旧橡胶粉,使其不仅具有橡胶粉混凝土的优点,同时能够解决橡胶粉水泥混凝土强度不足问题,并通过橡胶粉表面处理使嵌锁密实水泥混凝土与橡胶粉水泥混凝土能够有效结合。采用橡胶粉等体积置换部分砂(10%、20%、30%),分析橡胶粉掺量以及橡胶粉种类(表面改性和未改性)对水泥混凝土的抗压强度和抗弯拉强度的作用。分别应用线性模型、对数抛物线性模型、对数S-logistic模型分析混凝土强度在不同橡胶粉掺量下的变化。试验结果表明:橡胶粉掺量和种类对混凝土的强度有显著的影响,总体是随着橡胶粉掺量的增加强度降低;线性模型能够较好地反映强度随着未改性橡胶粉掺量的变化趋势;对数S-logistic非线性模型可以更加准确地模拟改性橡胶粉掺量对强度变化的影响。

橡胶集料自密实混凝土的统计损伤本构关系

为研究橡胶集料对橡胶集料自密实混凝土(RSCC)力学性能的影响,并建立相应的本构预测模型,对RSCC进行了压缩应力-应变试验。试验结果表明:随着橡胶掺量的增加,RSCC的抗压强度降低,变形能力增强,韧性增大。根据RSCC的微元强度服从随机分布的特点,以米塞斯强度准则定义RSCC的微元强度,以对数正态分布表征RSCC的微元强度的分布模型,并考虑模型参数与橡胶掺量的关系,建立了以橡胶掺量为变化因素的RSCC的统计损伤本构关系,拟合效果十分理想,拟合曲线与试验曲线的相关系数随橡胶掺量的增加而增大,最大值为0.989 1。该模型形式简单,参数少且计算简便,能够有效体现RSCC在不同橡胶掺量下的韧脆性转化特征。最后研究了RSCC的损伤演化过程。随着应变的增加,RSCC的损伤演化曲线呈S形,单调递增,终值趋近于1,橡胶掺量的增加延缓了RSCC初始损伤的发展;损伤的发展速率随应变的增加先增大后减小,在峰值应变附近达到最大值,橡胶掺量的变化对损伤发展速率的最大值没有影响。

冻融循环作用下橡胶自密实混凝土力学性能研究

通过橡胶自密实混凝土的快速冻融试验,研究了不同橡胶取代率下橡胶自密实混凝土力学性能随冻融循环次数的变化规律.试验结果表明:在相同冻融循环次数下,橡胶取代率对橡胶自密实混凝土立方体抗压强度、劈裂强度影响较大,但与取代率不成比例关系;在相同橡胶取代率的情况下,立方体抗压强度及劈裂强度均显示出随冻融循环次数增加而下降的趋势.通过对相关数据的分析研究,给出了橡胶自密实混凝土拉压比随冻融循环次数变化的规律,回归立方体抗压强度、劈裂强度与冻融循环次数间的简明关系式.

橡胶粉嵌锁密实水泥混凝土抗弯拉强度的影响分析

文章采用橡胶粉等体积替代砂(10%、20%、30%,分改性橡胶粉和未改性橡胶粉),分析不同纤维掺量、砂率和水灰比对橡胶粉嵌锁密实水泥混凝土抗弯拉强度的影响,根据方差分析结果,采用不同模型拟合抗弯拉强度随试验因子的变化。试验结果表明:改性橡胶粉RICC混凝土的抗弯拉强度大于未改性橡胶粉RICC混凝土;橡胶粉掺量和种类、纤维掺量和水灰比对RICC混凝土抗弯拉强度具有显著性影响;而砂率对RICC混凝土抗弯拉强度的影响不显著;采用抛物线形模型可较好拟合RICC混凝土抗弯拉强度随改性橡胶粉和纤维的变化关系;RICC混凝土抗弯拉强度与水灰比的变化关系采用线性模型拟合,线性关系良好。

橡胶自密实混凝土断裂性能及声发射特征

为研究橡胶对自密实混凝土断裂性能的影响,针对4种橡胶掺量(0%、10%、20%和30%)的自密实混凝土,采用声发射(AE)技术,开展三点弯曲梁断裂试验,获得其荷载裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线、断裂能及声发射特征参数.通过荷载、累计振铃计数和累计撞击次数随时间的变化关系曲线,分析了橡胶掺量对自密实混凝土边界效应的影响.利用声发射源定位,确定橡胶自密实混凝土断裂过程区的宽度,计算得到上升角(RA)和平均频率(AF)值,分析了橡胶自密实混凝土的破裂模式.结果表明:随着橡胶掺量的增加,自密实混凝土的延性和韧性均有所提高,其声发射特征表现为橡胶自密实混凝土的边界区域长度和信号活度减小,断裂过程区的宽度和拉伸裂纹的比例增大;橡胶颗粒对能量的吸收和扩散作用是橡胶自密实混凝土断裂性能得以改善的重要原因.

橡胶自密实混凝土疲劳断裂全过程声发射特征辨识参量试验研究

废旧轮胎日益增多带来严重的环境问题,将废旧轮胎橡胶颗粒作为混凝土骨料能够减少污染和减少天然骨料的使用。采用液压闭环伺服材料试验机MTS322试验装置(material testing system,MTS)对橡胶自密实混凝土梁进行了静态弯拉试验和不同加载工况下的疲劳弯拉试验。对橡胶自密实混凝土梁在三点弯作用下的断裂性能进行了系统地研究,并考虑了橡胶自密实混凝土梁在不同加载应力水平和应力比下的疲劳破坏规律。讨论了应力场强度因子与断裂韧度的比值与疲劳次数的对数之间的数学关系,建立了橡胶自密实混凝土的疲劳损伤预测模型。试验过程中还采用声发射技术实时测量了循环荷载作用下橡胶自密实混凝土梁内部的声发射信号,对比了不同加载应力水平和应力比下橡胶自密实混凝土梁内部裂缝发展的特征,发现了橡胶自密实混凝土梁内部裂缝的生长分为三个阶段,应力水平越低的情况下,橡胶自密实混凝土梁内部疲劳损伤程度越严重。

钢纤维增强自密实橡胶混凝土力学性能研究

采用正交试验设计的方法,研究了钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比和砂率对钢纤维自密实橡胶混凝土力学性能的影响。研究结果表明,钢纤维自密实橡胶混凝土表观密度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增加,随着橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加而逐渐减小;抗压强度随着钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加有逐渐减小的趋势;劈裂抗拉强度随着钢纤维掺量的增加而增加,随着橡胶粉掺量增加而减小;拉压比随着钢纤维、橡胶粉掺量的增加逐渐增加,但随着水胶比与砂率的增加,出现了波动。最终得出:钢纤维自密实橡胶混凝土的韧性优于基准自密实混凝土。

废旧橡胶集料自密实混凝土力学性能研究

为研究橡胶颗粒对自密实混凝土变形性能的影响的变化规律,以C30强度的普通自密实混凝土为基准,用不同量的橡胶颗粒等体积代替细骨料掺入自密实混凝土试样,配制橡胶自密实混凝土棱柱体试块进行试验。结果表明,橡胶颗粒在自密实混凝土中分布较为均匀,与基准组相比,自密实混凝土的最大拉应变增加,最大抗压强度降低,随着橡胶颗粒掺量的增大最大拉应变有增大的趋势,在15%的掺量时增幅最大。对不同掺入量的橡胶自密实混凝土试样进行弯曲试验。结果表明,含橡胶颗粒的自密实混凝土试件在弯曲过程中会产生明显的塑性变形,试件在达到极限荷载后经过较大的塑性变形发生延性破坏,与基准组相比极限变形值都有较大幅度的提高。

利用橡胶加热带检测钢管混凝土密实度的试验研究

基于红外热成像技术,利用橡胶加热带对设有缺陷的钢管混凝土柱进行加热,在缺陷区域钢管壁形成温度差,探索利用橡胶加热带检测钢管混凝土密实性。利用ANSYS有限元分析软件,对加热时间、加热温度、缺陷尺寸大小进行模拟分析,结果表明,利用加热带加热的方法可以清晰的辨别出100 mm×100 mm×10 mm(5 mm)的大缺陷,以及50 mm×50 mm×10 mm(5 mm)的小缺陷。