不同级配粗骨料对橡胶混凝土构件力学性能的分形研究

基于材性试验研究了粗骨料级配对橡胶混凝土构件强度及弹性模量的影响;通过三根不同级配粗骨料橡胶混凝土梁探讨了粗骨料级配对试验梁受弯承载力、挠度等方面的影响,并研究了三根橡胶混凝土梁在集中荷载下损伤演化过程的分形行为。用分形几何学研究橡胶混凝土梁的损伤演化过程,为橡胶混凝土结构的健康检测和安全性评估提供新的方法。     

钢筋无机聚合物混凝土梁裂缝分形特征试验研究

在钢筋无机聚合物混凝土梁正截面抗弯试验过程中,取得各级荷载作用下梁侧面的裂缝图片;通过数字图像的盒计数法验证了钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的发展和分布具有分形特征,并确定了表征裂缝不规则发展的分形维数;证明了钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的盒维数与荷载、跨中挠度、混凝土应变、钢筋应变之间存在定量关系。试验结果表明:分形理论可以用来描述钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的发展过程,分形维数与梁的力学性能之间存在定量关系。     

模袋混凝土干湿-冻融侵蚀孔结构的分形特征

为探究干湿-冻融循环作用下模袋混凝土损伤特征,基于扫描电镜(SEM),结合差分盒维数法,计算得到了其分形维数的微观损伤演化特征;又基于核磁共振试验(NMR)的T2谱计算了孔隙体积的分形维数,发现孔隙结构具有分形特征,并推导了孔隙度、渗透率与分形维数之间的数学关系;进一步,结合分形理论,以相对动弹性模量为损伤指标,建立了...     

泡沫混凝土分形维数与抗压强度的关系研究

研究了泡沫混凝土孔结构的分形特征,并利用盒维数法计算泡沫混凝土微观结构图片的分形维数,分析不同孔结构的泡沫混凝土分形维数的变化规律。通过抗压强度试验,研究了分形维数与抗压强度的关系,建立了分形维数与密度的回归方程,对理论值与实测值进行对比。结果表明:泡沫混凝土的孔结构具有分形特征;随着分形维数增大,泡沫混凝土的28d抗压强度和密度逐渐减小;28d抗压强度和密度的计算值与实测值较为接近。     

再生橡胶混凝土梁的受弯性能试验研究

设计1根普通混凝土梁和3根再生橡胶混凝土梁,以橡胶的掺入数量大小为试验参数,研究在相同水灰比条件下,普通混凝土梁和再生橡胶混凝土梁抗弯性能的不同和共性点,以及加入不同橡胶颗粒量大小的再生橡胶混凝土梁受弯力学性能的不同之处,着重研究了再生橡胶混凝土梁的抗弯承载力和承受挠度大小性能。试验结果表明:在试验构件受弯过程中,再生橡胶混凝土梁受弯产生的现象同普通混凝土梁大体上一致,四组构件在试验过程中都进行了弹性、开裂、屈服和构件破坏四个过程。对于再生橡胶混凝土梁橡胶粉掺入量的部分增大,其极限弯矩会不断降低,而挠度却不断增大。     

分形理论在沥青混凝土疲劳开裂过程中的应用

通过对沥青混凝土试件进行疲劳加载,用盒维数方法计算加载过程中裂缝的分形维数,利用分形理论对沥青混凝土疲劳开裂过程进行了探讨和分析。结果表明,沥青混凝土疲劳开裂过程具有很好的分形特征。     

冲击荷载下废玻璃粉混凝土力学特性研究及分形评价

为了研究冲击荷载下废玻璃粉混凝土力学性能,采用落锤试验机装置,测定废玻璃粉掺量分别为0、5%、10%、30%的混凝土梁在冲击荷载中的力学强度和变形性能。根据盒维数算法思想及数字图像存储原理,设计了基于Matlab计算功能的冲击荷载下混凝土试件损伤裂缝分形维数的简易算法。结果表明:相同废玻璃粉掺量下,随落锤下落高度增加,加载时间均在0.40 ms左右,加载速率、荷载峰值、混凝土梁竖向位移、对混凝土梁所做的功及裂缝分形维数值均逐渐增加,具有显著的应变率相关性;相同高度随着废玻璃粉掺量增加,荷载峰值略有增加,而加载时长略有减少。     

基于CT的混凝土试样静动力单轴拉伸破坏裂纹分形特征比较研究

为了能定量地利用CT数资源研究混凝土静动力强度特性及裂纹演化规律,利用适合CT扫描仪的便携式动力加载设备,对圆柱体混凝土试样进行单轴静动力拉伸CT试验,并利用编制的差分盒维数计算程序计算CT扫描断面的分形维数,以此为基础从细观层面上比较分析混凝土静动单轴拉伸强度特性、受力破坏机制及裂纹分形特征。结果表明:静力拉伸荷载条件下混凝土破坏时裂纹扩展速度慢,破裂面粗糙曲折,裂纹绕着骨料追随最薄弱界面发展;动力拉伸时裂纹扩展速度快,破裂面较平直,裂纹切割骨料追随能量释放最快路径发展;静动力拉伸CT扫描断面分形特征明显,分形维数随裂纹扩展成规律发展,能较好地反映出混凝土材料损伤裂纹的演化规律,可以定量表述试样的破损程度,可作为裂纹演化的定量参数。     

基于细观层次橡胶混凝土单轴受压力学分析

基于随机骨料模型,从细观上对处于轴向荷载作用下的橡胶混凝土进行了二维及三维细观力学分析.利用瓦拉文公式和富勒公式分别计算出二维及三维情况下的橡胶混凝土细观骨料数,把橡胶混凝土各相分别划分为二维四节点四边形单元和三维四面体单元,分别给细观各相赋予相应的材料属性并建立有限元计算模型.计算结果表明:在二维情况下,该模型的计算速度快,得出的应力、应变与试验吻合较好,而三维计算模型模拟的破坏形态与试验结果比较一致.     

基于MATLAB的火灾下钢筋混凝土构件温度场分析

分析了应用MATLAB中PDE工具箱求解火灾下钢筋混凝土构件热传导问题的方法和步骤.采用有限元法求解梁截面导热偏微分方程,应用PDE工具箱得到数值解.算例表明,程序计算结果和试验吻合较好,充分展现了MATLAB强大的计算和图形功能,说明了用这种方法进行混凝土构件截面温度场的数值计算的高效性、便利性,并为进一步开展火灾下钢筋混凝土构件的力学性能分析提供了依据.     

Properties of concrete pedestrian block mixed with crumb rubber

Recycling granulated waste tires (crumb rubber) has been widely studied for the last twenty years mostly relating to applications such as asphalt pavement, waterproofing system, membrane liners, etc. In this study, the use of crumb rubber to replace coarse and fine aggregates in concrete pedestrian block was studied. It is believed that concrete acting as a binder mixed with crumb rubber can make concrete blocks more flexible and thus, provide softness to the surface. The crumb rubber block also performed quite well in both skid and abrasion resistance tests. The production process was economical, due to the simplicity of the manufacturing process.     

硅粉对纤维橡胶再生混凝土抗压性能影响试验

以普通混凝土和橡胶再生混凝土为研究对象,通过掺入硅粉和纤维材料研究强化环保型混凝土抗压性能的方法。用再生混凝土100%等体积代替粗骨料,用橡胶颗粒20%等体积代替细骨料,内掺10%（质量分数）或外掺3%（质量分数）硅粉以及掺入聚丙烯纤维或钢纤维,制备了4组12个混凝土立方体试件,通过轴压试验研究了混凝土试件的破坏模式、抗压强度和工作性能。结果表明:与单一掺入硅粉相比,硅粉和聚丙烯纤维的复合掺入能进一步强化混凝土的抗压性能;硅粉的掺入可以强化浆体与橡胶颗粒间的界面性能,提高钢纤维橡胶再生混凝土的抗压强度;硅粉和纤维材料对混凝土的工作性能有负作用,其复合掺入时建议采用适量的减水剂。     

废橡胶混凝土抗压强度试验研究

本文研究废轮胎橡胶粉碎料作为一种添加成分取代部分粗骨料的混凝土的抗压强度。抗压强度的测试方法同时参照ASTM和普通混凝土力学性能试验方法标准,其中还制备了100mm×100mm×100mm的试件,以分析不同测试方法和尺寸效应的影响。试件中采用的橡胶分别为橡胶粉和橡胶块,掺量为粗骨料体积的15%,30%,45%,以考察橡胶粒度和掺量变化对抗压强度的影响。试件制备时,还测试了坍落度与密度等参数。     

Strength reduction factors for structural rubbercrete

Many researches have been carried out to study the fresh and hardened properties of concrete containing crumb rubber as replacement to fine aggregate by volume, yet there is no specific guideline has been developed on the mix design of the rubbercrete. The experimental program, which has been developed and reported in this paper, is designed and executed to provide such mix design guidelines. A total of 45 concrete mixes with three different water to cement ratio (0.41, 0.57 and 0.68) were cast and tested for fresh and mechanical properties of rubbercrete such as slump, air content, unit weight, compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity. Influence of mix design parameters such as percentage of crumb rubber replacement, cement content, water content, fine aggregate content, and coarse aggregate content were investigated. Three levels of slump value (for conventional concrete mixes) has been selected; low, medium and high slump. In each slump level, water content was kept constant. Equations for the reduction factors (RFs) for compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity have been developed. These RFs can be used to design rubbercrete mixes based on the conventional mix (0% crumb rubber content)     

废旧轮胎橡胶混合法改性沥青混合料的研究

运用包括湿法和干法两道工艺的混合法,在实验室成功开发了废旧轮胎橡胶改性沥青混合料.即先用细橡胶粉制备成橡胶沥青,然后在集料中加入粗橡胶粉拌制成废橡胶改性沥青混合料.试验结果表明,与类似级配的湿法工艺或干法工艺的改性沥青混合料相比,混合法改性沥青混合料显示出更加优良的高、低温性能,水稳定性完全满足要求,且消耗了相对多的废旧轮胎,达到了环保和工程双赢的目的.     

橡胶混凝土梁裂缝分形理论分析

通过实验研究橡胶混凝土梁和普通梁在集中荷载下受弯性能,探讨橡胶粉对混凝土梁的承载力、裂缝宽度的影响。实验结果表明：两种梁表面裂缝分布都具有统汁意义上的自相似性;在同一荷载等级下橡胶混凝土梁的最大裂缝宽度小于普通混凝土最大裂缝宽度,胶粉的加入改善混凝土材料抗裂性能;利用分形理论求出各荷载等级下表面裂缝分维值,并建立起表面裂缝分维值与最大裂缝宽度间关系。     

路面橡胶集料混凝土抗折强度的试验研究

橡胶集料混凝土作为一种新型混凝土材料具有极好的抗裂性能,良好的抗冲击载荷和能量耗散能力,作新型的路面材料非常适用。通过对掺入较高比例的橡胶集料混凝土(最高可达150kg/m3)的抗折试验,分析了橡胶集料混凝土抗折强度的主要影响因素,建立抗折强度的经验公式,并对公式的合理性进行验证。然后对橡胶集料混凝土的抗折强度与抗压强度之间的相关关系进行讨论。     

Use of crumb rubber to improve thermal and sound properties of pre-cast concrete panel

In this study, the thermal and sound properties of crumb rubber concrete panel were investigated. The crumb rubber from used tires, produced in a local recycling plant, was used to replace fine aggregate at ratios of 10%, 20% and 30%. Properties such as thermal conductivity, thermal resistivity, heat transfer, conductance value, sound absorption at different frequency and noise reduction were investigated. Results indicated that crumb rubber concrete panel was not only lighter but had higher sound absorption and lower heat transfer properties than the conventional concrete panel.     

橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能GF及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明:随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

Completely random experimental design with mixture and process variables for optimization of rubberized concrete

A completely random experimental design has been used to simultaneously optimize process variables and cementitious mixture components for rubberized concrete. In this study the concrete is composed of only three mixture components, cement, aggregate (including fine and coarse) and water, and two process variables, size of rubber (chips of waste truck tires) and percentage rubber that replaced the aggregate in concrete, were varied. The calculations of regression and residual ANOVA sums of squares for regression and lack of fit are illustrated. These values are shown to be useful for model development. Two different models were evaluated. The bilinear–linear model has no lack of fit and is preferred. The significant terms in this model are capable of describing how the process response surfaces change as mixture level conditions are varied. Optimum condition in the rubberized concrete, considering the level of the variable studied is: 2.4 mm size of rubber, 2.5% rubber that replaced the aggregate, 16% of cement, 76% of aggregate and 8% of water. The optimum mixture conditions with 2.5% of rubber show a concrete value of compressive strength above 20 MPa, can generate concrete suitable for use in structures as well as pavement, curbs, walls and other applications in civil engineering.