弹性橡胶混凝土动态响应研究

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1、摘要随着汽车工业的发展，废弃轮胎带来的废橡胶成为当前主要的固体废弃物之一，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，是一种高效的利用废橡胶的方式。国内外对废橡胶混凝土已有的研究结果表明，在混凝土中掺入一定量的废橡胶颗粒，混凝土的强度与工作性均有所降低，但是混凝土的抗冲击性能与抗震性能等均得到改善。国内外目前尚缺乏对橡胶混凝土系统的收缩、开裂和动态性能研究。本文研究了橡胶混凝土的力学性能、干燥收缩性能、自干燥收缩性能，塑性收缩开裂性能、抗冲击性能和抗折疲劳性能，并对抗压性能和抗冲击性能进行了有限元模拟。力学性能试验结果表明，加入橡胶颗粒以后

2、，与素混凝土相比，橡胶混凝土抗压强度和抗折强度有所降低。当掺量为15％时，橡胶混凝土抗压强度比素混凝上下降了300，抗折强度F降了6％；当掺景为20％时，抗压强度下降了37．7％，抗折强度F降了12％；当掺鼍达到25％时，抗压强度下降幅度达到了41％，抗折强度下降了16％。但是混凝上的韧性得到了提高，破坏形态得到了改营。收缩试验结果表明，随着橡胶粉掺量的增加，干燥收缩率和自收绵率都逐渐变大，自收缩率明显比干燥收缩率小。塑性开裂试验结果表明，对比砂浆的初裂时问最短，3h就出现第一条裂缝，掺15％橡胶颗粒的砂浆4．5h出现第一条裂缝，而掺25％橡胶颗粒的砂浆24小时内未开

3、裂。24小时试验结束时，对比砂浆兵出现了8条裂缝。掺15％橡胶顿粒的砂浆共出现了5条裂缝。橡胶颗粒的加入提高了混凝土的抗塑性开裂能力。冲击试验结果表明，橡胶混凝土承受≯p击次数明显大于素混凝上，为素混凝土的6倍；当在橡胶混凝土中再加入Ikg／m3的PVA纤维后，初裂冲击次数为索混凝土的8．3倍，为橡胶混凝土的1．35倍。素混凝上断裂时表现Ⅲ明显的脆性特征，橡胶颗混凝上和橡胶纤维混凝士在第一条裂缝出现后仍能够继续承受相当数量的冲击，表现出较好的延性。橡胶颗粒和纤维的加入对混凝上的抗冲击性能有非常显著的提高。抗折疲劳试验结果显示，橡胶混凝土和橡胶纤维混凝土的疲劳寿命和疲劳

4、应变幅度均大于索混凝土，特别足低应力比条件下，橡胶混凝土疲劳寿命比索混凝土提高幅度更为明显。在应力比S=0．8的情况F，橡胶混凝土和橡胶纤维混凝土的疲劳次数分别为为素混凝上的1．2倍和1．55倍；在S=0．7的情况下，橡胶混凝土和橡胶纤维混凝土的疲劳次数分别为为素混凝上的2．2倍和3．5倍；在S=0．6的情况下，素混凝上150万次循环后发生疲劳断裂，橡胶混凝土和橡胶纤维混凝土200万次循环疲劳倚载后未发乍疲劳断裂，橡胶混凝十的剩余抗折足其极限荷载的94％。试验结果表明橡胶颗粒和纤维的加入使混凝上的抗折疲劳性能得到了有效的提高。本文还根据试验结果建立了橡胶混凝土的疲劳方

5、程。利用瓦拉文公式和matlab软件中的随机函数建立了混凝土二维模型。使用有限元分析软件Ansys对素混凝土和橡胶混凝土的抗压性能和抗冲击性能进行了有限元模拟和细观力学分析。从模拟结果可以看出，橡胶颗粒在混凝土中起到了明显的增韧和减缓冲击应力的作用，模拟结果与实验观察到的结果较吻合。关键词橡胶混凝土偶联剂平板开裂干燥收缩自干燥收缩落锤冲击冲击韧性抗折疲劳疲劳损伤疲劳方程有限元东南大学碗士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftheautomobileindustries，thegrowingamountofwasterubberproduce

6、dfromscraptireshasresultedinanenvironmentalproblem．Theutilizationofscrappedrubbertyreinconcretehasattractedattentionwithbothenergycrisisandtheriseofenvironmentalconsciousness．Mostpropertiesoftheconcretecanbeimprovedbyincorporatingdifferentkindsofwasterubber．Ingeneral．theinclusionofrubbe

7、rpowderintoconcretecanretardmicro-crackinitiationandgrowth，absorbvibrationandimpactenergy．Inthisthesis，rubbermodifiedconcretewereinvestigatedintermsofworkability，mechanicalproperties，shrinkageandcrack,impactpropertyandflexuralfatigueproperty．ThemeehanicaIbehaviortestresultsofmb