【摘 要】
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汽车行业的蓬勃发展带来了大量废旧轮胎橡胶,需要回收处置这些橡胶用以减轻废物对环境造成的压力。芳纶纤维橡胶混凝土(Aramid fiber rubber concrete,AFRC)是一种依托纤维增强的环保混凝土材料。本文用40目橡胶粉换掉7.5%细骨料制成橡胶混凝土,对其加入不同体积掺量的芳纶纤维,主要研究了芳纶纤维掺量和温度对芳纶纤维橡胶混凝土各性能的影响,分析了常温下混凝土试块表面硬度、抗压强
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汽车行业的蓬勃发展带来了大量废旧轮胎橡胶,需要回收处置这些橡胶用以减轻废物对环境造成的压力。芳纶纤维橡胶混凝土(Aramid fiber rubber concrete,AFRC)是一种依托纤维增强的环保混凝土材料。本文用40目橡胶粉换掉7.5%细骨料制成橡胶混凝土,对其加入不同体积掺量的芳纶纤维,主要研究了芳纶纤维掺量和温度对芳纶纤维橡胶混凝土各性能的影响,分析了常温下混凝土试块表面硬度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度、冲击性能、早龄期抗裂性能、破坏形态。由于近年来城市建筑火灾频发,所以本文考虑高温环境,分析了高温后AFRC的残余抗压强度、质量损失和破坏形态,并基于SEM和XRD微观分析AFRC的水化产物及强度失效机制。主要内容如下。本文选择C30混凝土作为研究对象,芳纶纤维体积掺量设置为0.0%~0.7%,经过多次试配试验,确定AFRC的配合比。采用抗压试验、劈裂抗拉试验、抗弯试验、落锤冲击试验、平板试验对常温下AFRC的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度、冲击韧性、抗裂性能进行了研究。研究得到:芳纶纤维的加入对AFRC的抗压强度有所提升,掺量为0.3%~0.5%时,相比于橡胶混凝土其抗压强度可提升5.52%~15.95%;AFRC劈裂抗拉强度随纤维率的增加而提高,纤维率为0.3%~0.7%时,劈裂抗拉强度相比于橡胶混凝土可提升12.8%~41.5%;在芳纶纤维掺量为0.7%时,AFRC的抗弯性能增加最明显提升了 29.71%;在芳纶纤维掺量为0.7%时,显著提高了 AFRC的冲击韧性,试件冲击韧性比最大值达到5.857,较橡胶混凝土提升了约4倍;芳纶纤维率为0.3%~0.7%试件未出现肉眼可见裂缝,可见显著提高了 AFRC的早龄期抗裂性。耐火性方面分析了芳纶纤维掺量、温度与AFRC强度之间的关系。得出芳纶纤维能够极大的改善橡胶混凝土高温后的破坏形态,能够使芳纶纤维橡胶混凝土整体完整,破坏形态由脆性破坏趋向于延性破坏。芳纶纤维的加入对于AFRC在高温中的强度有一定提升,在常温到600℃过程中,AFRC的抗压强度走势为小幅下降后上升再下降。通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)研究芳纶纤维掺量和温度对AFRC的微观形貌和物相变化的影响规律,并探究了 AFRC在宏观上的失效机制。结果表明,AFRC的微观形貌和物相变化与宏观上的力学性能试验结果相吻合。在400℃恒温后,混凝土内部生成的水化石榴石能够填充各骨料间与水泥基体间产生的间隙,这是导致抗压强度提高的主要原因。图[59]表[12]参[88]
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