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橡胶钢纤维再生骨料混凝土轴压和断裂性能研究

张剑洪  
【摘要】:本文提出并研究了一种新型再生环保高性能混凝土材料——橡胶钢纤维再生骨料混凝土(RSRAC)。该新型材料的提出主要是基于对废弃混凝土和废旧轮胎橡胶的回收利用,并利用橡胶颗粒和钢纤维优越的力学机理来改善混凝土材料的一些缺点,如:较低的抗拉强度和显著的脆性等。因此,RSRAC是一种兼顾强度、延性和再生环保等性能的新型高性能混凝土材料,具有很高的研究价值和推广前景。 本文将分别通过对Φ150×300mm圆柱体的单轴压缩试验和100×100×515mm切口梁的三点弯曲试验,重点研究RSRAC材料在不同橡胶颗粒掺量(0%、4%、8%、12%和16%)下和不同目标温度(25℃、200℃、400℃和600℃)下的单轴压缩性能以及常温下的断裂性能,初步探明RSRAC材料在不同的高温损伤下的轴压破坏机理和断裂破坏机理。本文的研究内容主要包括以下3个方面: (1)通过高温电炉,对每组3个共72个圆柱体试件进行高温作用,测取试件经高温前后的外观变化和质量损失,分析橡胶掺量和目标温度对试件外观和质量损失率的影响,结合现有的研究成果,初步探讨高温环境对RARAC材料的损伤机理以及橡胶颗粒缓解混凝土高温开裂/爆裂机理。 (2)通过对经高温处理后的每组3个共72个个圆柱体试件进行单轴压缩试验,分析了橡胶掺量和目标温度对RSRAC材料的破坏形态、应力-应变曲线、抗压强度、弹性模量(刚度)和耗能能力(延性)的影响。试验结果显示,随着橡胶掺量和目标温度的增大,RSRAC的强度和刚度呈现逐渐F降的趋势,最大的强度和刚度降幅均出现在橡胶掺量为4%和8%之间;RSRAC材料的延性随着橡胶掺量和目标温度的升高均有一定改善,并在橡胶掺理为8%-12%间获得较好的延性i。 (3)通过对常温下每组3个共18个切口梁试件进行三点弯曲断裂试验,分别测取了荷载—挠度曲线(P-δ)和荷载—裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线,分析了橡胶掺量对RSRAC材料的断裂能和断裂切度的影响。试验结果表明,再生骨料混凝土断裂能比原生混凝土降低了46.78%,随着橡胶掺量的增加,其断裂能和断裂韧度都呈现先增后减的趋势,并在橡胶掺量为8%时达到最大值。


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