【摘 要】
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橡胶混凝土在公路工程、铁道工程有着广泛的应用。一方面,将橡胶掺入混凝土,可以解决废旧橡胶的“黑色污染”问题,实现资源的可回收利用;另一方面,橡胶颗粒可以提高混凝土的抗开裂性能,增强混凝土的延性,可谓一举多得。因此,有必要对橡胶混凝土做进一步的研究,以满足实际工程的需要。目前,橡胶混凝土的研究主要是宏观尺度和微观尺度上的,细观尺度上的研究屈指可数,事实上,细观力学分析有着明显的优势:一方面,细观试验
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橡胶混凝土在公路工程、铁道工程有着广泛的应用。一方面,将橡胶掺入混凝土,可以解决废旧橡胶的“黑色污染”问题,实现资源的可回收利用;另一方面,橡胶颗粒可以提高混凝土的抗开裂性能,增强混凝土的延性,可谓一举多得。因此,有必要对橡胶混凝土做进一步的研究,以满足实际工程的需要。目前,橡胶混凝土的研究主要是宏观尺度和微观尺度上的,细观尺度上的研究屈指可数,事实上,细观力学分析有着明显的优势:一方面,细观试验可完整地呈现宏观试验所不能及的空间损伤形貌,为分析混凝土内部的薄弱位置提供依据;另一方面,细观试验避免了微观尺度上的不确定性,研究结果不受取样位置的影响,误差较小。因此,本文试图采用细观尺度上的两种研究手段:随机集料数值模拟和X-CT断层扫描试验,研究了橡胶混凝土单轴抗压强度、单元压缩损伤、孔隙裂隙形貌特征。主要研究成果有:（1）建立了可重复操作、运算简单、成本低廉、精度较高的橡胶混凝土二维、三维随机集料模型。（2）分析了橡胶混凝土单轴抗压强度的影响因素,发现加载速率越低、橡胶掺量越大,橡胶混凝土的单轴抗压强度越大;当集料边数在6～7之间、橡胶粒径在5.5～6.5mm之间时,橡胶混凝土的强度取到极大值。掺量和粒径对单轴抗压强度的影响存在先后顺序:当掺量较低时,抗压强度主要由粒径决定,当掺量较高时,抗压强度主要由掺量决定。（3）分析了橡胶混凝土单元损伤率的影响因素,发现加载速率越高、橡胶掺量越大、粒径越小,橡胶混凝土的单元损伤率越大;当集料的边数在6～7之间时,橡胶混凝土的单元损伤率取得极小值。集料的分布只会影响单元损伤的位置和损伤开展的路径,不会影响单元损伤率。（4）分析了二维、三维随机集料模拟结果之间的差异:发现二维随机集料模型所得强度值低于实际值,三维随机集料模型所得强度值略高于实际值,二维与三维强度值之间的线性关系为:y=4.44727x+0.9332。（5）研究了橡胶混凝土的孔隙形貌特征:发现橡胶混凝土的截面孔隙率比普通混凝土大,孔隙数目比普通混凝土多,孔隙纵向分布比普通混凝土更均匀,孔隙率的波动性比普通混凝土小;此外,橡胶混凝土的孔径分布也比普通混凝土更集中,临界孔径、孔径方差、中值孔径均小于普通混凝土。橡胶混凝土孔隙的分形维数则大于普通混凝土,且粒径越小,分形维数越大。（6）研究了橡胶混凝土的裂隙形貌特征:发现普通混凝土和橡胶混凝土单轴受压时裂缝均是从棱角处向构件内部延伸的,主裂缝与水平方向呈70°～80°夹角,裂纹主要分布在构件外侧10～20mm的位置,混凝土中部核心筒比较稳定。橡胶混凝土的最大裂纹长度、最大裂纹连通面积、裂纹总面积均小于普通混凝土,但平均裂纹条数高于普通混凝土,分形维数也高于普通混凝土。本论文有图78幅,表25个,参考文献124篇。
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