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原文传递单丝钢纤维聚合物橡胶水泥混凝土特殊铺装材料性能研究

论文题名：	单丝钢纤维聚合物橡胶水泥混凝土特殊铺装材料性能研究
关键词：	路面铺装材料;单丝钢纤维聚合物水泥混凝土;改性工艺;橡胶粉;力学性能;断裂韧性
摘要：	目前随着我国经济建设的进一步需要，对于钢桥面、隧道等特殊铺装的市场需要也日益增加。但由于特殊铺装材料的使用环境和受力情况的复杂性，其对铺装材料的力学性能和耐久性等有更高的要求，特别是抗弯拉性能及其变形能力要求更高。本文在课题组前期研究基础上，对于聚合物改性钢纤维水泥混凝土中掺加橡胶粉制成钢纤维聚合物橡胶水泥混凝土，使之同时兼备聚合物改性钢纤维混凝土及橡胶水泥混凝土的特性，具有抗弯拉、抗冲击、良好的变形能力以及抗老化的性能。　　通过试验首先对聚合物橡胶水泥混凝土的基本力学性能进行研究，探求橡胶粉对聚合物混凝土的性能的影响规律。在聚合物橡胶水泥混凝土研究成果的基础上，掺入超短超细钢纤维，探求橡胶粉掺量对钢纤维聚合物水泥混凝土的性能的影响规律。这些性能包括：工作性能、收缩性能、抗压性能、抗折性能、断裂韧性以及抗冲击等。系统研究了单丝钢纤维聚合物橡胶水泥混凝土的基本力学性能和断裂韧性，研究了橡胶粉掺量对混凝土性能的影响规律。　　由于本文材料主要使用在钢桥面铺装等特殊铺装层，因此抗折强度是本文研究的重点。通过对比橡胶粉掺入后混凝土和钢纤维橡胶混凝土发现，的抗弯拉强度随着橡胶粉掺量先提高后下降。橡胶粉质量掺量为6%时，橡胶混凝土和钢纤维聚合物橡胶水泥混凝土的抗折强度提高幅度达到最优；相较于聚合物橡胶水泥混凝土，钢纤维掺入聚合物橡胶水泥混凝土后，其28d平均抗折强度提升效果明显；相较于聚合物水泥混凝土，钢纤维与橡胶粉共同作用对聚合物混凝土28d平均抗折强度提升较大。　　在抗压性能方面，橡胶粉导致混凝土的抗压强度小幅度降低，在抗折试验改善最优橡胶粉掺量时，混凝土的抗压强度满足工程需要。在抗冲击方面，橡胶粉掺入后混凝土的抗冲击的能力得到了明显的提升，橡胶粉质量掺量为6%时，抗冲击能力提高了4倍以上。　　通过对切口梁的三点弯曲试验，对钢纤维聚合物橡胶水泥混凝土的断裂韧性进行研究，结果表明橡胶粉掺入后能够有效提高混凝土的断裂性能，当橡胶粉掺量为6%时阻裂效果最佳，断裂韧性的提高幅度为35.46%，断裂能提升165.95%。说明橡胶粉颗粒能够发挥阻裂作用，提高钢纤维聚合物橡胶水泥混凝土的断裂韧性。　　根据试验结果数据，使用ABAQUS建立路面结构模型，模拟在标准轴压下，计算各个路面材料下的应力强度因子KI的变化，结果发现聚合物混凝土及钢纤维聚合物路面在掺入橡胶粉后，路面的应力强度因子都有下降，说明橡胶粉能有效减少应力集中现象。对路面预制裂缝由0MPa逐渐加载至2MPa的情况下，对预制裂缝的横向及纵向发展进行对比，结果显示掺入橡胶粉后裂缝发展速度较未掺加橡胶粉时慢。
作者：	巫剑炫
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	易志坚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022