弹性橡胶混凝土的疲劳损伤特性研究

• 作 者: 王立燕
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 橡胶混凝土 轴向拉伸 拉伸应变 疲劳损伤

本文结合橡胶水泥混凝土的路用性能，对橡胶混凝土静态力学性能和机械荷载作用下的疲劳特性、损伤规律进行研究，并与素混凝土和掺入聚丙烯纤维的橡胶纤维混凝土进行对比分析，为橡胶混凝土路面设计提供依据。
橡胶混凝土静态力学性能主要研究了立方体抗压强度和轴向拉伸性能，实验结果表明：相比素混凝土，橡胶混凝土和纤维橡胶混凝土的抗压强度降低，抗拉强度和弹性模量降低，峰值荷载时拉伸应变提高。说明橡胶和纤维的掺入有效降低了普通水泥混凝土的脆性，提高了混凝土的韧性。
采用等幅应力控制加载方式进行弯曲疲劳实验，对比研究不同应力水平条件下素混凝土、橡胶混凝土和橡胶纤维混凝土的疲劳性能，并对实测疲劳寿命结果进行了概率统计分析。建立了三种混凝土弯曲疲劳方程。结果表明：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。橡胶粉和聚丙烯纤维在混凝土中共同作用，延长了混凝土的疲劳寿命。
应用动态数字采集系统采集素混凝土、橡胶混凝土以及橡胶纤维混凝土疲劳试验过程中试件底部受拉区最大、最小拉伸应变，发现最大、最小拉伸应变均呈三个阶段的变化趋势，应变增长速率先减小后增大。用最小拉伸应变作为残余应变来定义损伤变量，并引入简化疲劳损伤模型对损伤变量进行回归分析，建立了三种混凝土的弯曲疲劳损伤演化方程。
应用声发射技术实时跟踪监测素混凝土、橡胶混凝土及橡胶纤维混凝土疲劳损伤过程，通过声发射信号的强度和活度等相关参数分析疲劳损伤过程。结果表明：橡胶混凝土和橡胶纤维混凝土声发射的活度和强度均小于素混凝土。说明橡胶和聚丙烯纤维降低了混凝土的疲劳损伤演变速率和损伤程度，改善了混凝土的疲劳性能。