橡胶混凝土微观结构及断裂性能

• 作 者: 郭祯祥
• 出 处: 郑州大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 橡胶混凝土 微观结构 断裂性能 温度 湿度

与普通混凝土相比,橡胶混凝土在抗冲磨、抗裂、抗渗、抗冻、抗震等性能方面具有更好的表现,且能有效减少天然骨料的使用和废旧橡胶制品的堆积,在水利工程中有较好的应用前景。但随着橡胶掺量的增加,橡胶混凝土强度不断下降,在一定程度上限制了其工程应用。材料性能的宏观表现往往与其微观结构密不可分,鉴于此,本文研究了橡胶混凝土的微观结构及断裂性能,探讨了环境温度、湿度对橡胶混凝土强度和断裂性能的影响,以期揭示橡胶混凝土强度降低机理,为其在实际工程中应用提供科学依据。主要研究内容及成果如下:(1)研究了橡胶混凝土微观结构的形成过程。采用扫描电镜和硬化混凝土气孔结构参数分析仪分别观测了不同龄期下橡胶混凝土中水化产物、微裂纹、微孔隙等微观结构的变化,并探讨了部分微观结构对宏观强度的影响。结果表明:橡胶颗粒不参与水泥的水化过程;在标准养护7d龄期后,橡胶混凝土中橡胶颗粒周围微裂纹的长度密度随龄期的增加而增大;橡胶混凝土的抗压强度随养护龄期的增加而增大,14d后与孔间距系数和平均孔径呈负相关。(2)研究了不同温度、湿度环境下橡胶混凝土的基本力学性能。模拟水工混凝土结构所处温度、湿度环境,进行了立方体抗压和劈裂抗拉试验。结果表明:随着环境温度的升高,橡胶混凝土的强度先增大后减小;当环境温度低于零度时,低温环境使橡胶混凝土的强度有较大提高;环境湿度对橡胶混凝土强度影响相对较小,强度随环境湿度的增加有一定提高。(3)研究了不同温度、湿度环境下橡胶混凝土的断裂性能和开裂过程。结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术,开展了不同温度、湿度条件下橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验。结果表明:橡胶混凝土断裂破坏的主要形式为Ⅰ型断裂;断裂过程区最大宽度和裂缝宽度与普通混凝土较为接近,断裂过程区宽度约为最大骨料直径的一半,裂缝宽度则随高度的增加几乎成线性减小;随着环境温度的升高,橡胶混凝土断裂韧度和断裂能先增大后减小;环境湿度的影响相对较小,断裂韧度和断裂能随环境湿度的增加有较小幅度的提高。