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原文传递弹性橡胶混凝土抗裂性及疲劳特性研究

论文题名：	弹性橡胶混凝土抗裂性及疲劳特性研究
关键词：	弹性橡胶混凝土;抗裂性;弯曲疲劳特性;收缩应力;疲劳损伤性能
摘要：	水泥混凝土路面存在刚度大,行车舒适性差,早期由于收缩而易开裂,且由于其高弹性模量及低的粘性阻尼而存在噪声污染等缺点。随着橡胶工业及汽车工业的发展,大量的废旧轮胎、橡胶制品及其边角废料不断增多,已给环境造成危害,其利用问题己引起人们广泛的关注。将粉碎后的废橡胶颗粒应用于水泥混凝土中可降低材料脆性,提高其韧性及变形能力,且有助于消除“黑色污染”。本文主要结合弹性混凝土在路面面层的应用开展研究,研究对象为基准混凝土、弹性橡胶混凝土及橡胶纤维混凝土,对比研究了三种混凝土的静态力学性能、约束状态下混凝土板内不同位置的收缩应力、动态弯曲疲劳特性及疲劳损伤性能。静态力学性能研究得到单轴受压应力-应变全曲线、分段式全曲线方程及抗弯荷载-挠度曲线。结果表明：橡胶及纤维掺入明显降低了普通水泥混凝土的脆性,提高了混凝土的韧性。橡胶及橡胶纤维混凝土单轴受压峰值应变分别是基准混凝土的1.74和1.92倍,弯拉荷载作用下极限挠度分别达到0.66mm和0.80mm,折压比分别是普通混凝土的1.45和1.64倍。设计了一种测试混凝土在约束状态下收缩性能的新方法,此方法能够从混凝土浇筑后开始测试并计算出收缩应力,对收缩性能进行定量研究。室内和室外试验结果均表明：普通混凝土收缩应力大于橡胶混凝土,弹性橡胶颗粒的掺入,有效地缓解了混凝土收缩受到约束时产生的应力,抑制了应力的发展。室外试验结果表明,板边缘应力达到1MPa,中心应力仅为0.1-0.2MPa,板纵向应力大于横向应力,板内最大拉应力产生在板的纵向边缘位置。温度和湿度的显著变化引起混凝土内部应力的起伏。动态弯曲疲劳特性研究采用等幅应力控制加载方式,对比不同应力比条件下三种混凝土的疲劳性能,并对实测疲劳寿命结果进行了概率统计分析。通过双对数及单对数应力比(S)-疲劳寿命(N)关系建立弹性混凝土弯曲疲劳方程。结果表明：橡胶粉和纤维在混凝土中共同作用,改善了应力集中现象,有效地降低了疲劳裂纹扩展速率,延长了混凝土的疲劳寿命。各应力水平下三种混凝土的疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。采用声发射技术对混凝土的疲劳过程进行了实时监测,利用参数分析法对混凝土进行了疲劳损伤研究。结果表明：疲劳循环加载过程中的声发射信号实时强度及活度,基准混凝土最大,橡胶混凝土次之,橡胶纤维混凝土最小。应力水平分别为0.6、0.7、0.8时,基准混凝土声发射信号撞击总数分别是橡胶混凝土的4、5和23倍。不同应力水平条件下,基准混凝土撞击总数随时间变化均呈现线性增长趋势或接近线性增长,幅度随时间变化分布紧密,声发射信号连续发生,损伤程度持续增加,而橡胶及橡胶纤维混凝土撞击总数随时间变化发展平缓,曲线中间有一平台,幅度随时间变化分布松散,曲线明显分为裂纹引发、稳定扩展、失稳扩展三个阶段。对橡胶混凝土来说,n/N在0～0.25时为裂纹引发阶段,n/N在约0.25～0.87时为裂纹稳定扩展阶段,n/N在0.87～1时为裂缝失稳扩展阶段。
作者：	王婧一
专业：	材料学
导师：	张亚梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文