1、考虑环境作用的橡胶集料混凝土力学性能及耐久性研究橡胶集料混凝土是一种水泥基复合材料, 是在普通水泥混凝土中掺入粉碎后的废旧橡胶粉或橡胶颗粒来替代部分骨料制备而成。作为一种新兴的“绿色建材”,其耐久性是它能否推广使用的关键问题之一。本论文结合混凝土工程长期所处的气候环境条件, 分别对橡胶集料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性、 抗渗性以及抗冻性等耐久性问题进行深入细致地研究。主要包括以下研究内容 :(1) 采用粒径为 50 目的橡胶粉和 34mm的橡胶颗粒取代部分砂 ,运用正交试验方法设计并制备出不同配合比的橡胶集料混凝土试件。对各组试件进行基本力学性能试验, 研究各因素变化对力学性能的影响, 得出满足不同
2、性能要求的橡胶集料混凝土较优配合比。并对普通水泥混凝土的配制强度公式进行修正 , 提出橡胶掺量强度影响系数ac, 得到橡胶集料混凝土的配制强度表达式。研究表明 , 对橡胶集料混凝土强度影响最大的是水灰比, 其次是橡胶掺量 , 砂率的影响最小。 (2) 将不同配合比的橡胶集料混凝土试件浸泡在浓度为5%的Na2S04溶液中 , 研究不同腐蚀龄期硫酸盐对橡胶集料混凝土的侵蚀效应。基于橡胶集料混凝土的配制强度公式, 建立硫酸盐腐蚀作用下 , 橡胶集料混凝土的强度增长演化模型和强度衰减演化模型, 该模型能够很好地反映抗压强度随硫酸盐腐蚀龄期的变化规律。研究表明, 掺入 5%15%的橡胶粉能够改善混凝土的
3、耐硫酸盐性能 , 试件外观保持良好 , 耐蚀系数较大。而橡胶颗粒集料混凝土的抗硫酸盐性能较差。(3) 对橡胶集料混凝土试件进行恒压作用下的抗水渗透试验, 揭示橡胶掺量、水灰比和砂率等对抗渗性能的影响规律。研究结果表明 , 掺量是影响渗透性的最主要因素, 橡胶掺量为 5%15%时抗渗性较好 ; 当掺量超过 15%而达到 20%时 , 混凝土的抗渗性显著下降。橡胶粉集料混凝土的抗渗性比橡胶颗粒的好。水灰比对抗渗性的影响与普通水泥混凝土一致。并依据人工神经网络理论,建立了以橡胶粒径、 橡胶掺量、水灰比和砂率为输入变量的橡胶集料混凝土抗渗性 BP网络预测模型 , 经测试该模型能够对其抗渗性作出较准确地
4、预测。(4) 采用混凝土快冻法进行冻融循环试验 , 以相对动态弹性模量和质量损失率为指标来研究橡胶集料混凝土在冻融循环作用下的损伤劣化规律。 基于混凝土损伤力学理论 , 以相对动弹性模量为损伤变量 , 对橡胶集料混凝土的冻融损伤进行理论分析 , 提出不同配合比橡胶集料混凝土的抗冻因子及其表达式 , 并建立了橡胶集料混凝土冻融损伤模型。抗冻因子可作为橡胶集料混凝土的抗冻性评价指标 , 该损伤模型能够很好地描述橡胶集料混凝土的冻融损伤演化过程。 (5) 对不同环境作用下橡胶集料混凝土的损伤破坏机理进行分析。结果表明 , 适量橡胶粉的掺入对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能、抗渗性、抗冻性的改善作用可概括为 : 改善内部孔结构 , 提高混凝土抗裂性。橡胶集料在混凝土内起到填充、阻隔、引气和缓冲等作用 , 减少和减小连通孔 , 增加封闭微小孔 , 缓冲各种内应力 , 限制微小裂缝的产生、扩展和延伸。橡胶集料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性、抗冻性与抗渗性之间相互联系 , 具有一定的相关性 , 尤其是在环境作用早期 , 抗渗性的好坏直接影响其它两方面的性能。掺入 5%15%的橡胶粉能够在混凝土抗压强度下降不超过 17%的前提下 , 使混凝土的抗硫酸盐侵蚀性、抗渗性和抗冻性得到提高。因此 , 橡胶粉集料混凝土可以进一步推广和使用。
