橡膠混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變曲線試驗[精品資料]

橡膠混凝土的應(yīng)力 應(yīng)變曲線試驗 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學(xué)術(shù)論文 期刊文獻(xiàn) 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習(xí)報告 單位總結(jié) 基金項目：河南省重點科技攻關(guān)項目（ 092102210074） 作者簡介：袁 群（ 1966），男，湖南洞口人，教授級高級工程師，工學(xué)博士， Email： 。 摘要：為研究橡膠顆粒粒徑和摻量對橡膠混凝土的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、割 線模量和泊松比的影響變化規(guī)律，以 C25強度的普通混凝土為基準(zhǔn)，用 60目膠粉、 1 3 mm 膠粒及 36 mm 膠粒等體積取代細(xì)骨料，配制成 100 mm100 mm300 mm橡膠混凝土棱柱體試件，通過應(yīng)變片測定橡膠混凝土在軸心壓力作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。結(jié)果表明：與基準(zhǔn)混凝土相比，橡膠混凝土的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變和割線模量均較小，且有隨著橡膠摻量增大而減小的趨勢；橡膠混凝土的泊松比前期比基準(zhǔn)混凝土大，后期比基準(zhǔn)混凝土?。幌鹉z顆粒粒徑越小時這種差距越大，總體上表現(xiàn)出與橡膠顆粒粒徑及摻量之間具有合理的相關(guān)關(guān)系。 關(guān)鍵詞：橡膠混凝土；應(yīng)力應(yīng)變曲線；泊松比；峰值應(yīng)變；割線模量 TU528.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 0 引 言 如何妥善處理日益增加的廢舊輪胎橡膠已經(jīng)成為全球環(huán)境與資源方面的一個熱點問題，而橡膠水泥土和橡膠混凝土的開發(fā)和應(yīng)用開辟了回收利用廢舊輪胎橡膠的一個新思路。 研究表明，橡膠顆粒的摻入不但改變了水泥土或混凝土的組成成分，也使它們的材料性能發(fā)生了變化，這包括它們的本構(gòu)關(guān)系即應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的改變 13。王鳳池等 4測定了縱橫 2 個方向應(yīng)力應(yīng)變曲線，研究了水泥摻量、 橡膠粉摻量、橡膠粉粒徑等因素對橡膠水泥土力學(xué)性能指標(biāo)的影響變化規(guī)律，指出隨著橡膠粉摻量的增加，橡膠水泥土模量呈降低趨勢，其降低速率遞減；橡膠水泥土的泊松比隨著橡膠粉摻量的增加而增加。馮文賢等 5對高強橡膠混凝土進(jìn)行了單軸受壓試驗，得到了不同摻量、不同橡膠粉粒徑的高強橡膠混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線，根據(jù)曲線特點提出了包含上升段本構(gòu)參數(shù) A 和下降段本構(gòu)參數(shù) 的高強橡膠混凝土單軸受壓本構(gòu)方差，研究發(fā)現(xiàn)， A 和 隨著膠粉摻量的增加而減小，橡膠粉的粒徑對本構(gòu)參數(shù) A 和 的影響不明顯。王婧一等 6對普通混凝土和橡膠混凝土進(jìn)行了 單軸受壓試驗研究，得到了混凝土的單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€，結(jié)果表明，橡膠混凝土單軸受壓應(yīng)變峰值分別為普通混凝土的 1.74倍和 1.92倍。 橡膠顆粒從形態(tài)上可細(xì)分為粒狀、條狀、纖維狀和粉狀等多種形式，由于摻入混凝土橡膠顆粒形態(tài)的變化也會引起混凝土性能發(fā)生變化，因此目前針對橡膠混凝土的性能包括應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的研究還需進(jìn)一步深入。本文中筆者選用粒狀和粉狀橡膠顆粒摻入混凝土，測定橡膠混凝土在軸心壓力作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，研究橡膠顆粒粒徑和摻量對橡膠混凝土的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、割線模量和泊松比的影響變化規(guī)律。 1 試驗設(shè)計 1.1 試驗方法 試驗采用尺寸為 100 mm100 mm300 mm 的混凝土棱柱體試件，試驗時在試件 2 個相對側(cè)面各粘貼 1 個長 10 cm 的應(yīng)變片，在另外 2 個相對側(cè)面垂直粘貼 2 個長 5 cm 的應(yīng)變片，應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)通過 YJ33靜態(tài)電阻應(yīng)變儀采集，加載速度為 0.1 mmmin -1，加載速度通過 WAW1000電液伺服試驗機(jī)控制，應(yīng)力每增加 1 MPa 采集一次數(shù)據(jù)（圖 1）。為避免形成應(yīng)力集中，減少端部受力不均勻?qū)υ囼灲Y(jié)果產(chǎn)生的影響，試驗正式加載前均進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加荷載參照 立方體試件抗壓強度試驗結(jié)果，取預(yù)估軸壓峰值荷載的 30% 40%，每個試件重復(fù)加載 3 次。由于試驗方法的限制，本文中僅對上升段的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行分析研究。試驗每組 6 個試件，從試驗結(jié)果中選取較好的 3 條應(yīng)力應(yīng)變曲線，在相同應(yīng)變處取應(yīng)力的平均值，得到每組試件的平均應(yīng)力應(yīng)變曲線，下面將分別分析 3 種粒徑橡膠混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線規(guī)律。 式中： Ec為割線模量； fc為極限應(yīng)力； 為 0.4倍極限應(yīng)力對應(yīng)的應(yīng)變。 1.2 試驗材料 水泥選用河南省三星水泥工業(yè)有限公司生產(chǎn)的復(fù)合硅酸鹽水泥 P.C 32.5，物理力學(xué)性能指標(biāo)見表 1。粗骨料為石灰?guī)r碎石，二級配，石子粒徑分為 5 10 mm， 10 20 mm 兩種，兩者質(zhì)量摻量之比為 46 ，表觀密度為 2 732 kgm -3，級配合格。細(xì)骨料為河砂，細(xì)度模數(shù) 2.70，最大粒徑 5 mm，連續(xù)級配，表觀密度為 2 703 kgm -3，性能良好。橡膠顆粒選用河南武陟某膠粉廠生產(chǎn)的 60目膠粉（對應(yīng)篩網(wǎng)孔徑為 250 m ）、 1 3 mm膠粒及 3 6 mm膠粒，密度為 1 119 kgm -3。 對于基準(zhǔn)混凝土，水泥、水、砂、石子的配合比為3802156501 1 55，水灰比為 0.57，砂率為 0.36，混凝土密度為 2 400 kgm -3， 28 d 強度為 27.2 MPa。用橡膠顆粒等體積取代砂（混凝土配合比除了砂和橡膠摻量不同外，其他成分均相同，這樣保證了相同水灰比下骨料的總體積不變）制備混凝土 試件，取橡膠摻量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）分別為5%， 10%， 15%， 20%， 30%，則對應(yīng)的橡膠用量分別為13.5， 26.9， 40.4， 53.8， 80.7 kgm -3。不摻入橡膠顆粒的混凝土用 JZ表示，摻入 3 6 mm 膠粒的混凝土試件用 RCD表示，摻入 1 3 mm 膠 粒的混凝土試件用 RCZ表示，摻入 60目膠粉的混凝土試件用 RCX表示。 2 試驗結(jié)果分析 2.1 橡膠混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線的基本特征 圖 2 4 分別為摻入 3 6 mm 膠粒、 1 3 mm膠粒、 60目膠粉的混凝土上升段應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。由圖 2 4 可以看出， 3種橡膠混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系上升段與基準(zhǔn)混凝土類似，應(yīng)變上升段經(jīng)歷了彈性階段、彈塑性階段、內(nèi)部裂縫形成階段 7。與基準(zhǔn)混凝土相比，橡膠混凝土的彈性極限和內(nèi)部裂縫開展點的應(yīng)力、應(yīng)變較小，橡膠混凝土的峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變也較小（只有 RCD5， RCX10， RCX15略大于基準(zhǔn)混凝土），隨著應(yīng)變的增加，應(yīng)力增長緩慢。 2.2 峰值應(yīng)力與峰值應(yīng)變 圖 5， 6 分別為橡膠混凝土的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變與橡膠摻量的關(guān)系。圖 5 中 3 種橡膠混凝土的峰值應(yīng)力均是隨著橡膠摻量的增大而減小，其中摻入 1 3 mm 膠粒的橡膠混凝土的峰值應(yīng)力隨著橡膠摻量的增加基本呈線性降低，摻量 30%時的峰值應(yīng)力只有 10 MPa。橡膠顆粒本身強度小，與水泥土的結(jié)合也較弱，在混凝土中成為薄弱點，從而降低了混凝土的峰值應(yīng)力。而摻入 3 6 mm 膠粒和 60目膠粉的橡膠混凝土的峰值應(yīng)力離散性較大，說明較大 橡膠顆粒和橡膠粉在混凝土中不易均勻分布，致使混凝土的不均勻性增大，橡膠摻量相同時， 3種橡膠混凝土相比，則是摻入 3 6 mm 膠粒和 60目膠粉的橡膠混凝土的峰值應(yīng)力大致相當(dāng)，兩者均大于 1 3 mm 膠粒的橡膠混凝土。圖 6 中，摻入 1 3 mm 膠粒的橡膠混凝土的峰值應(yīng)變隨著橡膠摻量的增加而減小，摻入 3 6 mm 膠粒和 60目膠粉的橡膠混凝土的峰值應(yīng)變在摻量 0% 15%時增大了，在摻量15% 30%時減小了，峰值應(yīng)變的這種階段性變化也說明了較大橡膠顆粒和橡膠粉在混凝土中分布的不均勻性。 2.3 割線模量 圖 7 為橡膠混凝土割線模量的變化規(guī)律。摻入 1 3 mm膠粒的橡膠混凝土的割線模量基本是隨著橡膠摻量的增加而減小，在摻量 5% 15%時混凝土的割線模量降低幅度在 10%左右，當(dāng)摻量大于 15%時，割線模量開始加速下降，摻量 30%時橡膠混凝土的割線模量降至基準(zhǔn)混凝土的 63%。摻入 3 6 mm膠粒和 60目膠粉的橡膠混凝土的割線模 量隨著橡膠摻量的增加而下降，只有個別摻量的橡膠混凝土的割線模量略大于基準(zhǔn)混凝土，割線模量的離散主要是由3 6 mm 膠粒和 60目膠粉在混凝土中的不均勻分布引起的。 2.4 泊松比 如圖 8 10所示，橡膠混凝土的泊松比 隨著應(yīng)力 的增加而增大?；鶞?zhǔn)混凝土應(yīng)力 在 0 0.4fc變化時泊松比的增長幅度緩慢，在 0.4fc 1.0fc變化時泊松比增幅較大。當(dāng)混凝土應(yīng)力較小時（ 0.4fc ），與基準(zhǔn)混凝土類似，橡膠混凝土的泊松比基本不變，接近常值，各種混凝土泊松比的范圍在 0.15 0.30之間，泊松比有隨著橡膠取代量增大而增加的趨勢。圖 8 中，在應(yīng)力 0.7fc 時則相反。圖 9 中，在應(yīng)力 0 .62fc時則相反；圖 10中，在應(yīng)力0.7fc 時，泊松比由大到小依次為 RCD5， RCD30， RCD15，RCD20， RCD10，順序基本相反。同樣的規(guī)律在 RCZ橡膠混凝土、 RCX橡膠混凝土中也有體現(xiàn)。橡膠混凝土與基準(zhǔn)混凝土的泊松比之差的最大值基本都出現(xiàn)在 =0.9fc 時，且 RCD橡膠混凝土與基準(zhǔn)混凝土的泊松比之差最大只有 0.2，而 RCZ橡膠混凝土達(dá)到了 0.4， RCX橡膠混凝土則達(dá)到了 0.6。 3 結(jié) 語 （ 1）與基準(zhǔn)混凝土相比，橡膠混凝土的彈性極限、內(nèi)部裂縫開展點的應(yīng)力、應(yīng)變、峰值應(yīng)力 和峰值應(yīng)變均較小。 （ 2）橡膠混凝土上升段 0.4倍極限應(yīng)力時的割線模量基本上都小于基準(zhǔn)混凝土，且有隨著橡膠取代量增大而減小的趨勢， 1 3 mm膠粒的橡膠混凝土這一規(guī)律較為明顯。 （ 3）橡膠混凝土的泊松比前期比基準(zhǔn)混凝土大，而后期比基準(zhǔn)混凝土小，且橡膠顆粒粒徑越小時這種差距越大。RCD橡膠混凝土與基準(zhǔn)混凝土的泊松比之差最大只有 0.2，而RCZ橡膠混凝土達(dá)到了 0.4， RCX橡膠混凝土則達(dá)到了 0.6，差距依次增大。 （ 4）試驗結(jié)果表明，橡膠混凝土的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、割線模量和泊松比 總體上表現(xiàn)出與橡膠粒徑及摻量具有合理的相關(guān)關(guān)系，但也存在著明顯的不規(guī)律性，反映出橡膠混凝土材料性能本身具有較大的隨機(jī)不穩(wěn)定性。 參考文獻(xiàn)： 1 劉 鋒，潘東平，李麗娟，等 .橡膠混凝土應(yīng)力和強度的細(xì)觀數(shù)值分析 J.建筑材料學(xué)報， 2008， 11（ 2）：144151. 2焦楚杰，張傳鎂，張文華 .橡膠混凝土研究進(jìn)展 J.重慶建筑大學(xué)學(xué)報， 2008， 30（ 2）： 138145. 3田 薇，鄭 磊，袁 勇 .橡膠混凝土脆性的試驗研究J.混凝土， 2007（ 2）： 3740. 4王鳳池，燕 曉，黃志強，等 .橡膠水泥土模量與泊松比的變化規(guī)律 J.沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2010， 32（ 4）：499452. 5馮文賢，魏宜達(dá)，李麗娟，等 .高強橡膠混凝土單軸受壓本構(gòu)關(guān)系的試驗研究 J.新型建筑材料， 2010（ 2）：1215. 6王婧一，王立燕，張亞梅 .彈性橡膠混凝土壓、彎變形性能試驗研究 J.混凝土與水泥制品， 2008（ 2）： 610. 7過鎮(zhèn)海 .混凝土的強度和變形試驗基礎(chǔ)和本構(gòu)關(guān)系M.北京：清華大學(xué)出版社， 1997. 閱讀相關(guān)文檔 :基于振動臺試驗的預(yù)制再生混凝土框架后澆邊節(jié)點分析 方、矩形鋼管混凝土剪切性能研究現(xiàn)狀 HPLC法測定 6 種蝗蟲中黃酮類化合物 配置斜向鋼筋的高強混凝土扁柱抗震性能研究 低層四坡屋面房屋風(fēng)荷載的風(fēng)洞試驗與數(shù)值模擬 鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)縣域可持續(xù)發(fā)展能力評價與相關(guān)性分析 對抗震規(guī)范中基于性能設(shè)計方法的研究 羔羊卵母細(xì)胞體外胚胎生