实验研究了橡胶混凝土的基本力学性能和压缩尺寸效应和不同的替代率

文摘

实验研究进行了单轴压缩,单轴分裂、纯剪切和压缩橡胶混凝土尺寸效应与5种不同置换率采用液压伺服和直剪仪。然后,通过比较橡胶混凝土的破坏模式和极限强度特征值在不同加载条件下,得出了以下的结论:与橡胶替代率的增加,混凝土标本保持相对良好的完整性在单轴压缩失败;相反,失败部分单轴纵切和纯剪下逐渐变得凹凸不平与越来越多的橡胶颗粒下降。与样本大小的增加,橡胶混凝土的完整性失败后逐渐改善。影响增加橡胶替代率、单轴抗压强度、抗拉强度、分裂和混凝土剪切强度逐渐降低,而塑性变形能力逐渐增加。具体来说,最大的抗压强度降低60.67%;最大的抗剪强度降低49.85%;单轴劈裂强度是减少最多58.38%。然后,我们分析之间的强度关系,这种现象的潜在机制三种加载模式。这是发现,在相同的橡胶替代率,橡胶混凝土的抗压强度逐渐增加随着标本大小减少,和抗压强度的尺寸效应逐渐减少随着橡胶替代率的增加。 Meanwhile, we performed qualitative and quantitative analysis on the equation describing the coupling effect of specimen size and rubber substitution rate on the compressive strength; the results suggest that the proposed equation is of a high level of applicability. Our research has a reference value for the application and promotion of rubber concrete in actual engineering projects.

1。介绍

橡胶混凝土指的是一种新型的混凝土是由定量取代细骨料和粗骨料的一部分与橡胶颗粒。这个新混凝土具有高耐冲击,高的抗裂性,和良好的韧性,它吸引了国内外学者的广泛关注。同时,目前使用的橡胶粒子在橡胶混凝土主要来自废轮胎。这是环境保护具有重要意义。因此,橡胶混凝土的发展和工程应用程序显示一个非常有前途的前景(1- - - - - -3]。

现有橡胶混凝土的研究主要集中在其机械性能,耐久性,和结构的应用程序。补强(4)研究的影响橡胶颗粒和颗粒大小的比例对混凝土的抗压强度和发现粒径对混凝土强度的影响更大。Eldin和Senouci5调查用水浸橡胶粒子的性能和报道,橡胶混凝土的强度包含用水浸粒子是正常的橡胶混凝土价格相比增加了16%。潘恩et al。6]研究了橡胶混凝土的防冻性能,发现橡胶混凝土表现出更好的防冻性能。Bignozzi和Sandrolini7)制定自密实橡胶混凝土使用橡胶颗粒,研究其基本力学性能。Topcu [8)调查不同的橡胶粒子大小的影响混凝土的力学性能,表明橡胶粒径越大,越重要的对混凝土力学性能的影响。李等人。9氢氧化钠)用于治疗橡胶颗粒,结果表明,对橡胶混凝土的力学性能显著增加比未经处理的条件。Guneyisi et al。10)一定数量的硅粉添加到橡胶混凝土、和结果显示硅粉有助于减少橡胶颗粒大小和内容减少橡胶混凝土的强度和弹性模量。Sallam et al。11)进行了橡胶混凝土圆柱体落锤冲击试验,结果表明,橡胶混凝土的强度逐渐增加的影响下加载应变率,而橡胶混凝土可以在裂缝有更好的抑制作用。Atahan和Yucel12]对橡胶混凝土的影响进行测试,结果表明,橡胶混凝土能更好地吸收冲击能量,和橡胶混凝土具有更好的耐冲击。田et al。13]研究了分裂橡胶混凝土的抗拉强度和相应的故障模式。陈(14]分析了橡胶粒子减慢在冻融周期中混凝土裂缝的发展从一个微观的观点。与此同时,如果et al。15)应用氢氧化钠预处理橡胶颗粒以提高混凝土强度。Gonen [16研究了橡胶混凝土的动态属性和报道,橡胶混凝土表现出良好的抗冲击性。可行性研究在实际复杂的混凝土结构,它通常需要进行模型试验研究混凝土结构的力学性能,但值得注意的是可能会有很大差异模型样本大小和实际的工程规模。针对重大混凝土尺寸效应(即。,the mechanical properties of concrete are affected by the size), a comprehensive study on the size effect will be helpful for analyzing the relationship between the actual concrete structure and the experiment model in terms of mechanical properties. With respect to ordinary concrete under compressive and tensile loading conditions, there has been a large amount of literature on the size effect from the perspectives of theoretical research and experimental analysis [17- - - - - -19]。研究橡胶混凝土的基本力学性能和尺寸效应可以帮助我们进一步促进橡胶混凝土在工程实践中的应用。然而,最好的作者的知识,还没有研究报道剪切橡胶混凝土的力学性能和尺寸效应。

在本文中,我们进行了实验研究的基本力学性能(即。,compressive, splitting, and pure shear) and compression size effect of rubber concrete with consideration of 5 different rubber substitution rates (0%, 10%, 20%, 30%, and 40%). By comparing the failure modes and ultimate strength eigenvalues of rubber concrete under different loading conditions, we analyzed the influence of different rubber substitution rates on the basic mechanical properties and compression size effect of rubber concrete from both qualitative and quantitative perspectives and further discussed the underlying mechanisms in detail.

2。实验计划

2.1。样品设计和混合比例

基本力学性能的试验研究(压缩、单轴拉伸和纯剪),橡胶混凝土的压缩尺寸效应基于5个不同的橡胶粒子替代率(0%,10%,20%,30%,40%)。橡胶混凝土标本含有0%作为参考(普通混凝土)。混凝土的设计强度的参考是30 MPa。混凝土混合比例指的是由“普通混凝土配合比设计方法的规范”jgj55 - 2011。橡胶混凝土标本的制备不同取代率、水、水泥(普通硅酸盐水泥P。O 42.5),粗骨料(碎石粒径从4到16毫米)用的是来自同一来源。橡胶粒径范围是2∼5毫米,表观密度为1270公斤/米³,体积密度为820公斤/米³,纤维含量不超过0.1%,抗拉强度不小于15 MPa,和断裂伸长率不小于500%,如图1。细骨料的源头河流砂细度模数为2.5,2650公斤/米的表观密度³,体积密度1850公斤/米³。橡胶粒子的5种不同的内容替换率等于体积置换率计算的细集料的方法。特定的混合比例如表所示1。

2.2。实验设备和加载方案

正如前面所提到的,我们检查了基本力学性能(压缩、单轴拉伸和纯剪)和橡胶混凝土的压缩尺寸效应不同的替代率。鉴于,混凝土的实际强调环境主要受压缩和限制通过加载条件下,和我们只调查了压缩的橡胶混凝土尺寸效应研究。液压伺服装置如图2(一个)被用来进行单轴压缩、单轴分裂和压缩尺寸效应测试。具体来说,单轴拉伸测试是使用分离设备,实现和结果转换为抗拉强度按照分裂负载转换公式,如图2 (b)。纯剪切试验实施直剪仪使用的材料。不同于传统混凝土剪切试验,该设备的混凝土剪切加载剪切位错方法,如图2 (c)。液压伺服和材料剪切装置配有独立负载传感器和位移传感器。测量精度满足相应的测试需求。考虑到混凝土材料具有一定的随机性和离散性特征、三个标本准备每个工况和平均值用于分析。

依法限制的要求装载设备和相关文献,为单轴压缩和分离测试标本的大小设置为100毫米×100毫米×100毫米,和纯剪切试验的大小被设置为205毫米×205毫米×150毫米(剪切部分:205毫米×205毫米)(20.]。研究混凝土尺寸效应,汽缸和多维数据集是常用的试样形状。考虑浇注的便利,我们选择的形状立方体检查混凝土抗压载荷作用下的尺寸效应。三个数据集大小的设计:70毫米×70毫米×70毫米,100毫米×100毫米×100毫米,150毫米×150毫米×150毫米。所有的测试进行了采用位移加载控制方法、加载速率是1毫米/分钟。预压法用于消除标本之间的差距和设备的测试。数据收集自年初以来测试直到样品被毁;即。,loading was stopped.

3所示。实验结果分析

3.1。基本力学性能

3.1.1。失效模式

按照实验计划单轴压缩、单轴分裂,和纯剪试验的橡胶混凝土与不同的替代率,橡胶混凝土的破坏模式不同加载条件下得到,如图3- - - - - -8。

指橡胶混凝土的抗压失效模式与不同取代率如图3和4,可以看出裂纹表面平行的方向压加载各方形成的混凝土标本。橡胶混凝土的破坏模式不同的替代率基本上是相似的。的区别在于,橡胶替代率的增加,试样逐渐表现出一个更好的完整性被压缩后整体走弱碎片;只有少数橡胶粒子从失败部分脱落,表明橡胶粒子有重大修改影响水泥砂浆之间的接口和碎石。尽管不同,但所有标本失败机制是相同的。具体来说,混凝土标本垂直压缩,这意味着拉伸应变下形成横向泊松比的影响。当横向拉伸应变达到混凝土的极限抗拉应变,标本将破坏形成上述失效模式。

数据5和6显示橡胶混凝土的分裂破坏模式不同的替代率。所有的标本展览遭到破坏后的拉伸失效模式。分离装置的作用下,当混凝土的拉伸应变达到其极限抗拉应变,标本将撕裂和断裂。与橡胶替代率的增加,分裂失败部分变得越来越不均匀,与此同时,橡胶颗粒的数量从失败部分脱落逐渐增加。

指的是剪切破坏模式如图7和8,垂直于剪切裂缝方向基本上是直接在所有橡胶混凝土标本不同的替代率,而裂纹平行于剪切方向表现出不规则的模式,如图7(一)和7 (b)。橡胶混凝土的剪切破坏的部分数据所示7 (c)- - - - - -7 (g)。显然,不同样本间的剪切破坏的部分是相似的:他们都有一个相对粗糙表面,伴有一定数量的混凝土渣。与橡胶替代率的增加,橡胶颗粒脱落的数量从失败部分逐渐增加。

橡胶混凝土受到负载时,橡胶试样的损伤脱落后,坚持少量的砂浆。根据体重下降的橡胶粒子在本文测试后,橡胶混凝土脱落的数量与不同加载模式和不同的橡胶替代率。橡胶混凝土受到压缩时,大量的橡胶颗粒脱落时,橡胶替代率是0%,10%,20%,30%,和40% 0 g、0.9克,1.7克,2.3 g和3.5 g。混凝土遭受分裂时,橡胶颗粒脱落的数量是0 g、1.2克,2.3克,2.9 g和3.9 g。橡胶混凝土受剪时,橡胶颗粒脱落的数量是0 g、2.9克,4.3克,5.4 g和7.6 g。相比之下,橡胶混凝土受剪,橡胶颗粒的数量下降后混凝土相对较大。

3.1.2。应力-应变曲线

基于橡胶混凝土的荷载和变形数据的收集不同的替代率测试在单轴压缩下,单轴分裂,和纯剪切加载条件下,橡胶混凝土的stress-stain曲线如图9。

图9(一个)显示了橡胶混凝土的应力-应变曲线与单轴压缩下不同的替代率标本。可以看到,橡胶混凝土的抗压应力-应变曲线具有不同取代率表现出类似的开发模式,它可分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段。具体来说,应力-应变曲线弹性阶段开始,随着荷载继续增加,混凝土将演变为弹塑性阶段。当载荷达到混凝土的破坏载荷,曲线开始下降并进入下降阶段。所有橡胶混凝土的应力-应变曲线标本显示良好的连续性和平滑性。然而,随着橡胶替代率的增加,橡胶混凝土的抗压强度明显降低,而峰值应变显示了一个增加的趋势;与此同时,塑性变形能力逐渐增加。

图9 (b)显示了橡胶混凝土的应力应变曲线标本不同置换率下的单轴分裂。各种标本的应力-应变曲线可以分为两个阶段:直线上升阶段和下降阶段。依照初步分割应力变形曲线的分析,分解压力的混凝土逐渐减少橡胶替代率的增加,而峰值变形逐渐增加在同一时间。

图9 (c)显示了橡胶混凝土的荷载位移曲线标本不同置换率下纯剪切。可以看到,混凝土标本不同的替代率的曲线主要表现出不同的发展趋势。与橡胶替代率的增加,橡胶混凝土的剪切破坏载荷逐渐减少,而峰值位移逐渐增加。一个可能的解释是,橡胶替代率的提高,削弱了橡胶混凝土的剪切破坏部分;因为橡胶粒子之间的粘附能力和胶凝材料和橡胶颗粒与碎石之间相对较低,混凝土剪切载荷最终显示了减少橡胶替代率的增加趋势。同时,橡胶颗粒的变形能力远远大于细骨料的河流砂;因此,橡胶混凝土的峰值位移逐渐增加。橡胶替代率的影响强度和变形的橡胶混凝土试样在压缩和分裂加载模式可以用相同的机制来解释的剪切加载模式。

3.1.3。抗压强度

按照橡胶混凝土的单轴载荷变形曲线与不同取代率如图9,我们推导出载荷变形曲线的极限强度的影响来分析橡胶替代率对橡胶混凝土的极限强度特征值,如图10。

图10 ()说明橡胶混凝土的极限强度特征值变化以及橡胶替代率。当替代率= 0%(即。,ordinary concrete), the uniaxial compressive strength is equal to 25.94 MPa. Then, the uniaxial compressive strength gradually decreases as the rubber substitution rate increases. Specifically, the compressive strength of concrete corresponding to the rubber substitution rate of 10%, 20%, and 30% is equal to 18.71 MPa, 15.63 MPa, and 10.97 MPa, respectively. When the rubber substitution rate is equal to 40%, the uniaxial compressive strength is equal to 10.21 MPa, suggesting a decrease of 60.67%. In accordance with Figure10 (b),混凝土的劈拉应力随着橡胶替代率的增加递减趋势。替代率= 0%时,分裂拉应力等于1.45 MPa。当橡胶替代率增加到10%,20%,和30%,相应的将抗拉强度等于0.99 MPa, 0.81 MPa,分别和0.71 MPa。当橡胶替代率进一步提高到40%,分裂抗拉强度降低到0.61 MPa,比普通混凝土低58.38%。按照图10 (c)混凝土的抗剪强度逐渐降低橡胶替代率增加。当橡胶替代率= 0%,抗剪强度等于3.34 MPa。当替换率增加到10%,20%,和30,相应的抗剪强度等于2.59 MPa, 2.17 MPa,分别和1.92 MPa。替代率进一步增加至40%时,抗剪强度降低到1.67 MPa,比普通混凝土低49.85%。

按照混凝土材料的特点,存在化学附着力砂浆和砂浆之间和迫击炮和粗骨料之间的行为不管压缩、分割或剪切。这种化学粘合剂效果主要与砂浆的组成特点。与橡胶替代率的增加,橡胶粒子和砂浆之间的预感会减弱,从而导致较低的化学粘合橡胶混凝土;最终,橡胶混凝土的力学性能会逐渐降低。同时,橡胶粒子的承载力远低于细骨料的河流砂,因此,混凝土的极限强度是逐渐削弱随着橡胶替代率的增加。

在文献[1之间的关系方程,普通混凝土的抗压强度和抗拉强度给出所示(1),和相应的实验和理论价值如图11。抗压强度和抗剪强度之间的关系方程在(2),和相应的实验和理论价值如图12: 在哪里f_t混凝土的劈裂强度;f_铜混凝土的抗压强度;τ混凝土的抗剪强度。

依照数据11- - - - - -12相比,我们分裂力量的理论值计算的抗压强度与劈裂强度的实验值。结果表明,理论值和实验值之间的差异是无关紧要的,当橡胶替代率(即等于0%。普通混凝土)。然而,有一个显著差异的理论值和实验值之间的其他四个橡胶替代率。一个可能的原因是理论值推导出基于普通混凝土的实验数据,因此,橡胶混凝土的理论计算值与实验值有较大的区别。之间的关系在我们的研究中,普通混凝土的抗压强度和劈裂强度有明显差异的经验计算公式。这可以主要从两个方面来解释。首先,混凝土材料的基本特征:在混凝土砂浆和粗骨料之间的联系以及浇注质量,混凝土是具有随机性和离散性的特点,实施一定对混凝土的抗压强度和劈裂强度的影响。现有研究混凝土的离散性特征表明,混凝土强度可达到15%由于随机性和离散性的影响1]。其次,我们的拉伸实验是由分裂,但是经验计算公式,获得了抗拉强度进行数学回归总结实验数据来源于各种拉伸加载模式,如直接拉伸,分裂和弯曲。针对这两个方面的耦合效应,之间的关系普通混凝土的抗压强度和劈裂强度在我们的研究中显示了一个明显的差异的经验计算公式。

基于分析混凝土的抗压强度和抗剪强度之间的关系,发现普通混凝土的理论值与实验值为26.95%,而错误的橡胶混凝土标本都低于普通混凝土。具体来说,混凝土标本橡胶粒子的最小误差为40%,14.37%。另一方面,不同的压缩和张力测试、剪切试验缺乏一个标准的过程。一般来说,剪切数据获得的间接测量方法,如矩形短梁的直接剪切试验,z字形列的单剪试验,和开槽梁的四点压力测试;然而,剪切载荷通过不同的测试方法有很大的区别,可以2∼3倍(1]。在这项研究中,我们直接测量混凝土的剪切载荷通过直接剪切的方法,这是一个相对准确的方法。尽管如此,仍有一定程度的实验值和理论值之间的区别。

根据橡胶混凝土的组成特点,我们简化了结构的橡胶粒子成圆形粒子模型如图13,为了方便分析机制下橡胶粒子在橡胶混凝土的三种不同加载模式。

如图13基于分析橡胶混凝土的基本力学性能不同的替代率,它是发现,与橡胶替代率的增加,混凝土强度逐渐降低,变形的程度逐渐增加。找出是否存在一个最佳性能的橡胶混凝土的强度和变形,必须考虑两个方面。第一,橡胶混凝土应该被设计成具有相对较高的替代率,以发挥其耐冲击,抗裂性,尽可能和韧性。第二,橡胶混凝土应该被设计成具有相对较高的强度和低程度的变形。指的是Eldin [5]研究橡胶混凝土的力学性能与100%的橡胶细集料替代,混凝土的抗压强度和劈裂强度分别降低65%和50%,分别。米勒和德黑兰的(21)报道,橡胶混凝土的抗压强度和劈裂强度处于一个相对稳定的水平时,替代率为40%;替代率超过40%时,混凝土强度的变化相对较小,但变形的变化比较显著。在我们的研究中,发现抗压强度和分裂的抗拉强度降低60.67%和58.38%,分别当橡胶替代率= 40%。结合文献发现,橡胶混凝土能保证相对稳定的强度和更好的变形性能,同时能够对橡胶混凝土的优势尽可能多的替代率为40%。

3.2。大小的机械性能

3.2.1之上。失效模式

对橡胶混凝土的压缩尺寸效应,分析橡胶混凝土的力学性能的尺寸效应和不同的替代率基于故障模式从宏观的角度来看。受空间限制,我们只进行失效模式分析橡胶替代率为0%,20%,和40%在这项研究中,如图14。

按照图14,它是发现,在相同的橡胶替代率,混凝土的完整性和立方边长增加逐渐改善。所有标本展示相同的失效模式和裂缝发展模式,表明尺寸效应没有影响的故障机理和故障发展橡胶混凝土各种替代率。

3.2.2。抗压强度

按照预定的加载方案,我们获得了橡胶混凝土的抗压强度特征值不同的替代率(0%,10%,20%,30%,40%)和不同立方边长(70毫米,100毫米和150毫米)。然后,尺寸效应的影响和橡胶替代率对橡胶混凝土的力学性能进行了分析的基础上,抗压强度特征值,如表所示2。

从表可以看出2橡胶混凝土的强度逐渐降低橡胶替代率增加。70毫米标本,抗压强度降低从29.89 MPa(0%的橡胶粒子)到10.96 MPa(40%的橡胶粒子)与橡胶替代率的增加,即。,这一比例减少63.33%。100毫米标本,抗压强度降低从25.94 MPa(0%的橡胶粒子)到10.21 MPa(40%的橡胶粒子),即,最高比例减少60.64%。150毫米标本,抗压强度降低从23.03 MPa(0%的橡胶粒子)到9.53 MPa(40%的橡胶粒子),即,最高比例减少58.62%。与橡胶替代率的增加,抗压强度的百分比减少类似的标本中不同大小(一个差异在5%以内),表明橡胶替代率的影响橡胶混凝土的抗压强度尺寸效应的基本上是独立的。一个可能的原因是,对于混凝土标本大小不同但同样的橡胶替代率,虽然橡胶粒子的净重包含在混凝土标本不同,橡胶粒子的百分比含量保持不变;因此,混凝土标本基本上是影响橡胶粒子类似的程度,最终,混凝土抗压强度的变化大小不同的标本受到相同的橡胶替代率是相似的。

同时,根据我们的实验数据的分析,发现橡胶混凝土的抗压强度是影响橡胶替代率当替换率≤20%,而橡胶混凝土的抗压强度相对较弱的影响橡胶替代率当替换率> 20%。这是符合文献[21)在同样的机制。具体来说,当橡胶粒子添加到混凝土之间的粘结作用橡胶颗粒和胶凝材料将大大削弱;此外,橡胶粒子的圆柱体抗压强度低于细骨料,使橡胶混凝土的抗压强度低于普通混凝土。由于橡胶颗粒主要用于取代细骨料在混凝土、粗骨料的内容和特征保持不变。此外,粗骨料之间的交互和粗骨料和粗骨料和砂浆之间发挥重要作用在轴承压缩载荷。因此,当橡胶替代率达到一定水平,影响键合界面和总圆柱体抗压强度逐渐进入一个相对稳定的阶段,因此,抗压强度的降低幅度逐渐减小橡胶替代率的进一步提高。此外,基于初步分析表2,同样的橡胶替代率,混凝土的抗压强度逐渐减小随着试样尺寸的增加,和混凝土标本不同的替代率表现出明显的尺寸效应。

3.2.3。尺寸效应

混凝土尺寸效应的定量研究一般从两个角度进行,比例尺寸效应和尺寸效应法19]。摘要尺寸效应对橡胶混凝土的抗压强度特征值与不同的替代率也从这两个角度进行了分析。

(1)尺寸效应的比例。尺寸效应系数指的是定量表达的混凝土试件的抗压强度之间的关系与一个参考尺寸和混凝土试件的抗压强度与nonreference大小,通常表达的参数γ。按照大小的橡胶混凝土标本在我们的研究中,使用最小边长的标本(70 mm×70 mm×70 mm)被设置为参考样本指文献[19),为了方便我们的分析。然后,标本的边长100毫米和150毫米被视为nonreference标本。可以计算出尺寸效应的比例

按照橡胶混凝土的抗压强度特征值与不同置换率和多维数据集的大小,我们计算每个样品的尺寸效应比通过应用方程(3)和(4),如表所示3。

从表可以看出3100毫米的标本,相对应的尺寸效应比橡胶替代率为0%,10%,20%,30%,和40% = 13.22%,10.56%,8.17%,7.97%,和6.84%,分别;150毫米的标本,相对应的尺寸效应比橡胶替代率为0%,10%,20%,30%,和40% = 22.95%,19.41%,15.69%,14.38%和13.05,分别。很明显,混凝土抗压强度的尺寸效应变得不那么重要的橡胶替代率增加。

底层机制上面的实验结果可以解释如下:内部的裂缝和混凝土的裂缝大小相应地增加随着试样尺寸的增加,从而使抗压强度逐渐降低。对橡胶替代率对尺寸效应的影响,橡胶混凝土有较弱的脆性与普通混凝土相比;随着置换率的增加,混凝土的脆性逐渐减少。有密切联系的尺寸效应和混凝土的脆性,根据上面提到的实验结果。同时,按照数据分析广泛的文献[17- - - - - -19),混凝土抗压强度更大的标本更显著的尺寸效应的影响,这也进一步证实了我们的研究结论;即。,with the increase of rubber substitution rate, the compressive strength size effect of the rubber concrete becomes less significant.

(2)尺寸效应。混凝土材料的尺寸效应,研究尺寸效应能量释放标准解释说,应变能释放的混凝土(quasibrittle材料)由于裂缝发展加载条件下导致尺寸效应的存在。根据变形协调和能量平衡,Bazant [22)提出了名义混凝土抗压强度之间的关系σ_N和样本大小D,即,the size effect law formula, as shown in 在哪里σ_∞指的是抗压强度特征值一个无限大的标本(MPa);D_b结构特征尺寸(毫米)。

按照我们的实验数据与橡胶混凝土的抗压强度与不同置换率,橡胶混凝土的尺寸效应规律的表达式,如图(15日)和尺寸效应规律的数学回归参数值对橡胶混凝土标本不同置换率如表所示4是通过执行获得数学回归分析/ (5)。

按照图(15日)和表4,尺寸效应规律的方程有一个高水平的适用性的定量研究和预测压缩橡胶混凝土尺寸效应和不同的替代率。进一步检查橡胶混凝土抗压强度的尺寸效应,我们进行无量纲处理数据通过引用文献[19),获得尺寸效应规律的统一方程,所示(6)。这个方程可以用来研究橡胶替代率的影响橡胶混凝土的抗压强度尺寸效应。

实验数据的基础上橡胶混凝土的抗压强度特征值标本不同立方大小,我们获得的定量表达式压缩加载下的橡胶混凝土尺寸效应模式,如图15 (b)与方程(7使用方程(),通过执行数学回归分析6):

按照图15 (b)与方程(7),尺寸效应的统一方程法与定性研究的结论一致的实验数据中提取出来的抗压强度尺寸效应。从图15 (b),可以发现,橡胶混凝土标本0%分词是最显著的尺寸效应的影响,而混凝土标本至少有40%的橡胶粒子尺寸效应的影响。

为了检查橡胶替代率参数的影响σ_∞/σ_70年和D_b我们进行了定性分析,橡胶混凝土的基本力学性能。发现当橡胶替代率≤20%,橡胶混凝土强度降低明显随着置换率的增加,当橡胶替代率> 20%,橡胶混凝土抗压强度逐渐降低随着置换率的增加。同时,当试样尺寸无限大和橡胶替代率接近100%,抗压强度将方法强度值而不是0。在这样的基础上,我们建议,当橡胶替代率< 20%σ_∞/σ_70年和D_b有一个线性关系替代率;当橡胶替代率> 20%,两者兼而有之σ_∞/σ_70年和D_b往往表现出幂函数与置换率的关系。通过执行数学回归分析表中的数据2和4所示的表达式(8)∼(11如图)和关系16被获得。

当≤0%ξ≤20%,

当ξ> 20%,

按照(8)∼(11)和图16线性函数关系,提出了幂函数关系σ_∞/σ_70年和D_b分别与橡胶替代率有一个高水平的适用性。因此用(8)∼(11)(7)先后,我们得到了名义抗压强度预测方程的橡胶混凝土抗压强度尺寸效应规律的耦合影响下尺寸效应和橡胶替代率,所示(12)和(13)。这些方程甚至更广泛的适用性,这主要表现在两个方面:(1)预测方程提出了橡胶混凝土的抗压强度特征值综合考虑橡胶替代率和尺寸效应的耦合;相比之下,文献[提出的方程17- - - - - -19),只考虑尺寸效应或橡胶粒子的内容,(12)和(13)有一个更广泛的适用性。(2)使用的无量纲表达式提供了有价值的参考预测强度等级和橡胶混凝土的抗压强度与其他橡胶替代率。

当≤0%ξ≤20%,

当ξ> 20%,

按照(12)和(13),我们得到的关键橡胶混凝土的抗压强度特征值无限大尺寸对应替代率为0%,10%,20%,30%,和40%,结果是16.60 MPa, 14.14 MPa, 11.67 MPa, 9.34 MPa,分别和7.88 MPa。考虑工程尺寸效应的适用范围,当名义抗压强度与临界强度特征值小于5%(即。,taking the specimen size corresponding to the nominal compressive strength as the critical size, when the rubber concrete size is greater than the critical size), the size effect on the rubber concrete strength can be ignored. In this paper, the critical size corresponding to the rubber substitution rate of 0%, 10%, 20%, 30%, and 40% is equal to 1045 mm, 809 mm, 579 mm, 510 mm, and 462 mm, respectively. It can be seen that the critical size of rubber concrete gradually decreases as the rubber substitution rate increases.

4所示。结论

实验研究进行了单轴压缩,单轴分裂、纯剪切和压缩橡胶混凝土尺寸效应与5种不同置换率采用液压伺服和直剪仪。然后,通过推导和比较橡胶混凝土的破坏模式和强度特征值标本在不同加载条件下,得出了以下的结论:(1)单轴压缩的潜在机制,单轴分裂,和纯剪切破坏的橡胶混凝土与不同的替代率基本上是相同的和独立的橡胶替代率。区别在于,橡胶替代率的增加,混凝土标本保持相对良好的完整性在单轴压缩失败,而失败的部分在单轴纵切和纯剪切逐渐与越来越多的橡胶颗粒不均匀。同时,样本大小的增加提高了橡胶混凝土的完整性后失败。(2)force-deformation曲线的发展趋势不同的取代率下的橡胶混凝土单轴压缩、单轴分裂,和纯剪基本上是相同的。与橡胶替代率的增加,混凝土抗压,分裂,抗剪强度逐渐降低。相反,失败位移下的混凝土压缩、分割、和剪力逐渐增加,而混凝土的塑性变形能力显著增加。(3)对橡胶混凝土的基本力学性能,混凝土的单轴抗压强度是最重要的橡胶替代率的影响。抗压强度是减少最多60.67%。单轴劈裂强度是影响橡胶替代率为58.38%,而抗剪强度影响最小的橡胶替代率,最大限度减少49.85%。与此同时,通过应用现有的压缩,分裂,对普通混凝土和抗剪强度方程来分析橡胶混凝土的强度之间的关系,结果显示显著差异。然后我们分析这种差异产生的原因以及详细的失效机制。(4)同样的橡胶替代率,发现橡胶混凝土的抗压强度逐渐减小随着标本边长度的增加,和振幅的变化抗压强度尺寸效应的影响逐渐减少随着橡胶替代率的增加。标本的大小相同,抗压强度逐渐降低橡胶替代率增加。橡胶替代率> 20%时,抗压强度的降低幅度逐渐降低橡胶替代率增加。(5)我们进行定量分析橡胶混凝土抗压强度尺寸效应的视角不同的替代率的比例尺寸效应和尺寸效应法,提出了预测方程之间的关系,橡胶混凝土的抗压强度和耦合的橡胶替代率和尺寸参数,显示了一个高水平的适用性。在这样的基础上,发现橡胶混凝土的关键尺寸逐渐降低橡胶替代率增加。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了国家“十二五”科技计划支持项目中国(2015 BAL02b02),中国国家星火计划项目(2015 GA690045)和江苏省“六大人才高峰”中国团队项目(xcl - cxtd - 007)。

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