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。

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.

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。

自密实橡胶混凝土性能研究综述

自密实橡胶混凝土是将废弃轮胎加工成橡胶颗粒并掺加到自密实混凝土中制成的新型建筑材料,相比于常规混凝土,其在硬化后具有脆性低、变形能力强、节能环保的显著优点。为了全面了解自密实橡胶混凝土的最新研究现状,从自密实性能(流动性、粘聚性、间隙通过性、抗离析性)、力学性能(抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、抗折强度、抗冲击性能、疲劳特性、阻尼比)、耐久性能(干收缩性能、吸水率、抗冻性、氯离子渗透性、电阻性)和内部微观结构等方面出发,对近十年间国内外针对自密实橡胶混凝土的研究进行了综合介绍。最后,归纳总结了研究结论,并为自密实橡胶混凝土的未来研究与推广提出若干建议。

CRTSⅢ型减振板式轨道垫层刚度限值研究

为研究CRTSⅢ型减振板式轨道减振垫层刚度对自密实混凝土耐久性的影响,应用弹性地基梁-实体有限元模型,以减振垫刚度限值为研究对象,考虑列车荷载与正温度梯度共同作用,计算不同垫层刚度下自密实混凝土的拉应力、裂纹分布及宽度、耐久性损伤度。结果表明,随减振垫层刚度减小,自密实混凝土层拉应力、裂纹数量、裂纹宽度及耐久性相对损伤度均逐渐增大;依据自密实混凝土层耐久性要求,得到减振垫层的面刚度下限值为20 MPa/m。

基于耗散能理论的橡胶自密实混凝土疲劳力学性能研究

为研究橡胶自密实混凝土在循环荷载作用下的疲劳寿命,利用MTS液压伺服试验机进行了橡胶自密实混凝土四点弯曲疲劳试验。基于能量法分析了橡胶自密实混凝土的能量耗散特性。研究结果表明:橡胶自密实混凝土的单周疲劳耗散能wd呈现出明显的阶段性,其中,B阶段为主要阶段,且基本保持恒定;同一加载频率下,wd与应力水平呈指数关系;同一应力水平下,加载频率越高,wd越大;在低应力水平时的临界耗散能Wcd大于高应力水平时的临界耗散能,且Wcd随应力水平近似线性降低。此外,提出了一种基于耗散能的橡胶自密实混凝土的疲劳寿命预测方法,并与试验结果进行了对比,验证了该预测方法的有效性。

橡胶自密实混凝土多龄期抗压强度试验研究

浇筑了13批次共123个标准试块分别进行7、28、60、90 d龄期的抗压试验。试验结果表明:橡胶的掺入改善了自密实混凝土脆性破坏形态,降低了各龄期强度,同掺量下掺橡胶粉强度最低,掺1~2 mm橡胶颗粒的强度最大;7 d龄期强度可达60 d龄期强度的65%~80%;橡胶掺量不大于30%的试件,60 d龄期强度已经趋于稳定,橡胶颗粒掺量40%的试件28 d龄期强度已趋于稳定;拟合了橡胶粒径、掺量与强度的预测公式,7 d龄期与后期强度的经验公式,与试验结果对比吻合较好。

橡胶自密实混凝土和易性及力学性能研究

利用3种不同粒径的橡胶颗粒替换混凝土中的骨料,分析了橡胶自密实混凝土(SCRC)的新拌及硬化性能。对新拌混凝土进行坍落度、T500和J环试验,对硬化混凝土的7 d、28 d抗压强度、抗拉强度、密度和28 d应力-应变进行研究。得出橡胶自密实混凝土中的最佳橡胶颗粒取代率和最佳粒径,以优化SCRC的新拌和硬化后性能。结果表明,随着橡胶取代率的增加,混凝土的坍落度和J环流动度减小,T500延长;橡胶颗粒为5 mm的混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度最高;由应力-应变曲线可以看出,橡胶粒径的增加会导致更大的峰值应变。

大掺量橡胶颗粒对自密实混凝土力学性能的影响研究

为研究大掺量橡胶颗粒对自密实混凝土力学性能的影响规律,以橡胶颗粒粒径(3~5、0~2、0~5 mm)和掺量(0、10%、20%、30%、40%、50%)为变化参数,对自密实混凝土进行力学性能试验。结果表明,自密实混凝土的强度随着橡胶颗粒掺量的增加而逐渐降低。在橡胶颗粒掺量为50%时,掺3~5 mm橡胶颗粒的自密实混凝土强度最大,而掺0~2 mm橡胶颗粒的自密实混凝土强度最小。自密实混凝土的拉压比随着橡胶颗粒掺量的增加而逐渐增大。自密实混凝土的弹性模量与抗压强度之间具有良好的相关性。