设计了一种测量约束状态下混凝土收缩应力的新方法,该方法可以定量计算出混凝土内部产生的收缩应力;对比研究了约束状态下橡胶混凝土板与普通混凝土板早期的内部应力变化。结果表明:虽然橡胶混凝土的自由干燥收缩值比普通混凝土大得多,但无论在室内环境还是室外环境,橡胶混凝土板的收缩应力均低于普通混凝土板,这是由于橡胶混凝土的弹性模量较低,有利于缓解混凝土内部的应力集中。

为了解玄武岩纤维和橡胶粒对混凝土孔径分布的影响情况,测定了混杂掺入玄武岩纤维和橡胶粒的混凝土孔径及其百分比。利用多重分形理论对其进行分析,结果表明,混凝土孔径分布的多重分形谱参数D1/D0和Δβ能够反映出混凝土孔径分布的非均匀程度,且掺入60kg/m3的2mm橡胶粒和2.0kg/m3的玄武岩纤维时,混凝土孔结构改善效果显著。

为研究橡胶集料高抗开裂混凝土的抗开裂性能,研究了普通砂浆、橡胶集料砂浆、掺膨胀剂砂浆和双掺橡胶集料与膨胀剂砂浆的抗开裂性能以及普通混凝土、橡胶集料混凝土、补偿收缩混凝土和双掺橡胶集料与膨胀剂混凝土的力学性能。试验结果表明,在砂浆中加入膨胀剂和橡胶能提高混凝土的抗裂性,两者复掺优于单掺膨胀剂砂浆、橡胶集料砂浆和普通砂浆;膨胀剂的掺加提高了橡胶混凝土的抗压和抗折强度,同时也减少了混凝土的压折比,弥补了橡胶加入后混凝土强度的部分减少量。

选取水玻璃、丁苯胶乳和乳化沥青三种辅助胶凝材料,分别等质量替代橡胶混凝土中5%、10%、15%和20%的水泥,测定各组试件的表观密度、抗压强度、冲击强度和拌合物坍落度。结果表明:丁苯胶乳或乳化沥青掺量为5%时,橡胶混凝土的综合性能最优,坍落度和抗压强度均得到改善;丁苯胶乳提高橡胶混凝土坍落度的效果较好,乳化沥青提高抗压强度的效果较好;水玻璃则不宜作为辅助胶凝材料掺入橡胶混凝土中。

以弯拉应变和应变能密度为主要评价指标,研究了橡胶粉表面改性和掺量、纤维掺量、砂率和水灰比等因素对橡胶混凝土弯曲韧性的影响,并通过方差分析得出了影响弯曲韧性的关键因素。试验结果表明,橡胶粉表面改性能明显提高橡胶混凝土的弯拉应变和应变能密度,显著改善弯曲韧性;随着橡胶粉和纤维掺量的增大,弯拉应变和应变能密度呈现先增大后减小的变化规律,当橡胶粉掺量为10%,纤维掺量为1.0%时,弯曲韧性最好;当砂率小于0.32时,增大砂率能提高弯曲韧性,而当砂率大于0.32时,再增大砂率反而会使弯曲韧性降低;弯拉应变和应变能密度随水灰比的增大呈抛物线规律变化,当水灰比为0.39时,弯曲韧性最佳。

橡胶及纤维的掺入是解决混凝土脆性问题的技术途径,而塑钢纤维作为新型增强材料,可在混凝土中发挥微筋材的作用。三因素三水平正交试验极差分析表明,采用5-10目的橡胶颗粒等体积代砂10%并掺入6kg/m^3的塑钢纤维配制的混凝土综合性能最优,既能克服橡胶混凝土抗压强度不足的缺点,又能大幅提高混凝土的韧性。

以C30混凝土为基准,选用16目、20目、40目三种粒径废旧轮胎橡胶粉等体积取代粗细骨料制备橡胶混凝土,研究胶粉粒径、掺量对橡胶混凝土28d后的平均渗水高度、相对渗水系数的影响。结果表明,掺入橡胶粉后,混凝土拌合物流动性减弱,孔隙率减小;16目胶粉混凝土的渗水高度和相对渗透系数随胶粉掺量呈现先低再高再低的变化,20目、40目胶粉橡胶混凝土波动变化小;胶粉掺量小于125L时,三种胶粉制备的混凝土,相对渗透系数均小于基准混凝土,到125L时,相对渗透系数趋于一致;综合橡胶混凝土28d抗压强度和抗渗性能表现,橡胶粉的掺量宜控制在100L以内,最佳粒径为20目和40目。

将2种不同粒径、碱活化的废旧硫化橡胶粉(WTR),以3种不同掺量等体积取代细骨料,制成废旧胶粉改性水泥砂浆(WTRCM),研究WTRCM耐水抗渗、抗压及阻尼减振性能。结果表明,WTRCM的单面吸水率、力学强度随WTR掺量的增加均逐渐降低,60目和80目WTR体积掺量为20%的WTRCM单面吸水量、抗压强度分别降低了60%、69%和62%、60%,表明憎水且柔性WTR掺入能提升砂浆抗渗耐水能力,但会降低其抗压强度,且掺加粒度细的WTR更为有利。WTRCM的损耗因子随WTR掺量增加而逐渐增大,60目和80目WTR体积掺量为30%的WTRCM阻尼减振效果可提高分别达30%、36%,表明具有柔韧性的WTR掺入有利于快速衰减掉WTRCM所受的振动能量,且掺加粒度细的WTR更为有效。

通过新拌混凝土坍落度、立方体抗压强度和弹性模量的试验,研究了不同粗骨料级配对橡胶混凝土材料性能的影响,并分析了造成这些影响的原因。研究表明,橡胶粉的加入改变了混凝土的受力机理,对于普通混凝土,骨料和水泥石的界面粘结强度决定了混凝土的强度,而影响橡胶混凝土强度的主要因素在于橡胶粉与水泥石的薄弱界面;不同粗骨料级配下,橡胶混凝土抗压强度和弹性模量的影响因素不同于普通混凝土。

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。