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橡胶集料混凝土(Crumb rubber concrete,简称CRC),是以混凝土为基材,掺入一定数量的橡胶粉制成的土木工程复合材料,具有低弹性模量、变形能力好、高阻尼、能量耗散多及良好的抗裂性等特点,目前已成为混凝土材料发展的热点之一。废弃橡胶的循环利用,不仅有效改善普通混凝土的固有缺陷,同时实现了废旧橡胶的无污染消化处理,这将产生巨大的经济效益和社会效益。
为进一步推广使用CRC,本文在研究CRC的基本物理力学性能的基础上,进一步开展了构件层次的CRC的力学性能实验。研究了橡胶集料掺量对CRC梁受弯、受剪性能的影响,包括承载力、裂缝发展、挠度、钢筋应变和混凝土应变等。主要研究内容和结果如下:
(1)、CRC的物理性能试验结果表明,CRC的坍落度随着橡胶粉掺量的增加而降低;CRC的力学性能试验表明,CRC的抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量随胶粉掺量的增加而呈下降趋势,且与钢筋的粘结强度随着胶粉掺量的增加有所降低;它们的破坏形态也有所不同,掺有橡胶集料的试件破坏时比较温和,试件几乎保持完整。
(2)、通过CRC构件在集中荷载下的正截面破坏实验,分析了橡胶掺量对实验梁的开裂荷载、极限荷载、挠度及裂缝开展等的影响。结果表明:橡胶粉取代率在15%以内的混凝土梁的混凝土应变基本符合平截面假定的;随着橡胶掺量的增加,试验梁的极限承载力有所提高,但其开裂荷载却降低;从裂缝发展形态上看,橡胶集料对于裂缝产生、开展的控制作用比较明显,其裂缝开展具有“细、密”的特点,且发展缓慢。
(3)、CRC简支梁的受剪破坏试验研究表明,橡胶集料的掺加,能够阻止裂缝的产生,增强混凝土的韧性,对CRC构件的裂缝开展起到明显的抑制作用,但其极限承载能力会有所下降,且随着橡胶掺量的增加降低幅度增大。
最后,本文分析了橡胶掺量对CRC梁受弯性能和受剪承载力的影响,通过实验数据,结合《混凝土结构设计规范》,经拟合归纳,建立了集中荷载作用下CRC简支梁纯弯作用下的开裂荷载、极限承载力及受剪作用下的抗剪承载力的计算公式。经检验,经公式调整后的计算值与实验值能较好地吻合,可作为今后研究的参考。