调查包含液体硅橡胶的混凝土受弯承载能力

文摘

尽管使用混凝土,抗拉强度和较低的灵活性和脆性是它的弱点。提供了许多解决方案来消除提到的缺陷。为了提高混凝土的灵活性在先前的研究中,已经被添加到混凝土压碎橡胶轮胎颗粒。回收汽车轮胎有助于环境比普通混凝土,使混凝土更加灵活。在这个研究中,硅橡胶已经取代了0%,2%,4%,8%,12.5%,25%,和50%的矿物骨料。这个橡胶最初以液体形式,与普通混凝土混合后,分散到混凝土结构,形成了一个均匀的混合物,这24小时后液体橡胶成为一个灵活的固体。具体包含硅橡胶是一种新的复合的新属性,在这个研究中,它被称为混合硅橡胶混凝土(HSRC)。此外,评估骨料粒度的影响在实验标本,两个粗到细集料的比例G/年代= 0.7,1.1被认为是。进行硬化混凝土梁抗弯强度测试标本。结果表明,硅橡胶的增加混凝土抗弯强度降低和减少这种强度的百分比与减少的比例压缩和分裂的抗拉强度。发现减少挠曲强度低于压缩和分裂的抗拉强度。大变形时观察到在所有测试硅橡胶的浓度增加。观察,硅橡胶的标本量越高,低噪音和更少的聚合与分离标本的失败有关。

1。介绍

混凝土是建筑中使用最广泛的材料之一,但是它对拉力较弱。水泥基复合材料裂纹受拉伸载荷时,相对应的变形开裂荷载也是非常小的相对于塑性材料。通过增加相应的开裂载荷位移,增加材料的能量吸收能力。增加混凝土的延性,纤维混凝土了自1960年代以来(1]。各种类型的纤维,如钢铁、碳和玻璃纤维,用于提高弯曲强度和混凝土的性能。增加混凝土的延性的另一种方法是添加橡胶微粒混凝土。在以前的研究中,废轮胎橡胶颗粒与矿物骨料取代[2]。废轮胎橡胶的使用有两个好处:一个是减少废轮胎问题,另一个是混凝土生产消耗的自然资源就越少。在第一个报告在混凝土中使用废轮胎橡胶颗粒,薯片和面包屑橡胶被用作替代矿物在素混凝土骨料。抗压测试的结果表明,增加橡胶粒子在具体的数量降低了混凝土的抗压强度,但灵活性显著增加。在先前的研究中,混凝土的力学性能包含一个高容量的浪费tire-rubber粒子研究[3]。回收被认为是可持续的方法的措施之一。沥青混合料的物理特征的影响下加速老化对沥青混凝土测定(4]。动态参数和实验研究调板阻尼器是由徐等。实验结果表明,吸收板的振动是由弹性元件的阻尼特性浪费为了减少轨道振动的峰值(5]。这项研究表明,橡胶颗粒的加入对混凝土提高了混凝土的脆性性质及其低韧性,但极限强度大大降低了。弯曲和压缩测试进行混凝土标本包括两种类型的橡胶颗粒,如细碎屑橡胶和轮胎芯片(6]。废轮胎的纤维比例是用于混凝土的各个方面。增加延性和抗压强度损失已报告(7]。再生轮胎橡胶粒子取代矿物骨料在混凝土和结果表明,降低机械性能(抗压、抗弯和抗拉强度)分裂但增加了耐冲击400% 20% 20%粗骨料和细骨料取代了轮胎橡胶粒子,分别为(8]。同时,大量回收汽车轮胎被添加到混凝土以及硅和混凝土的冲击能量。结果显示,能量吸收和冲击能量容量增加但抗压和抗拉强度降低(9]。实验研究中使用乳胶水泥复合材料显示,抗拉强度增加(10]。替代矿物粗骨料与轮胎橡胶颗粒抗压和抗弯强度的降低引起的。报道,挠曲强度的下降是两次,在抗压强度(11]。根据报告结果,增加橡胶的橡胶混凝土增加能量吸收和延性3]。使用橡胶粒子在混凝土影响混凝土的孔隙度和渗透率。多孔材料的渗透性进行了研究[12]。在研究的影响使用的橡胶硅灰的混凝土(RC),得出硅灰改善钢筋混凝土的力学性能和减少的数量减少抗压强度(13]。在大多数研究RC,橡胶浓度对混凝土的影响进行了研究。一般来说,在这些研究中,普通混凝土组合被选中,和不同的RC混合提供了通过引入不同的轮胎橡胶矿物骨料取代原混合然后RCs的机械性能相比原混凝土。的橡胶混凝土表现出较低的抗压强度(6)和单位重量,而原来的普通混凝土。RCs通常表现出较低的弹性模量(11),抗拉强度(12),和可加工性13,14),高延性(3),和更高的能量吸收能力(15]。使用液体硅橡胶涂料作为一种新颖的和成功的替代设计介绍了通过应用表面涂层操作配电变压器的隔离器(14]。影响丁苯橡胶(SBR)、硅灰、粉煤灰在压缩和弯曲迫击炮的优势被胡锦涛冯et al。调查,结果表明,SBR迫击炮的机械强度降低。SEM和EDS研究表明,SBR阻止钠长石的形成,而硅硅气体的内容和粉煤灰CaCO改变₃硅灰石(白散粉),减少了迫击炮的机械强度(16]。本研究的目的是探讨混凝土的抗弯和抗压行为包含室温硫化(RTV)液体硅橡胶。为此,矿物已经取代了聚合物液体硅橡胶在不同体积百分比。实验观察和解释相关的行为HSRC下的抗弯和抗压测试。一些弱点的混凝土抗拉强度和抗弯强度与抗压强度低。混凝土也归类为脆性材料的灵活性和较低的能量吸收(17]。硅橡胶在混凝土的使用会增加混凝土的延性和能量吸收能力,并增加延性提高混凝土的脆性性质,降低混凝土的开裂和裂纹扩展的过程。增加混凝土的能量吸收能力提高了结构的抗震性能和延性增加也增加了变形弯曲成员和延迟裂缝的发生18]。

2。实验程序

2.1。材料和方法

2.1.1。液体硅橡胶性能

液体硅橡胶是一种橡胶材料,广泛应用于工业15]。液体硅橡胶性能通常是稳定的,不反应的,与环境兼容。对这些属性和缓解工作和塑造,硅橡胶中可以找到各种各样的产品,包括电气工业、仪器、医疗器械、穿着,在很多其他领域的行业19]。液体硅橡胶性能用于这项研究由两部分组成。一个是液体硅橡胶聚合物,另一个是固化剂。24小时后混合两个组件,液体硅橡胶变成固体弹性橡胶。硅橡胶的特点提出了表1。

2.1.2。混合材料

依照ASTM C150硅酸盐水泥标准的比重为3.17 被用来做标本。矿物聚合物包括砾石的最大大小19毫米和沙子与4.75毫米的最大大小用作粗和细骨料,分别。矿物骨料从岩石破碎的石头已经被使用。分级曲率和骨料的性质是呈现在图1和表2,分别。提高混合物的可加工性,polycarboxylate-based强塑剂使用。

2.2。混凝土混合物

为了研究HSRC机械性能、7系列混凝土混合物。液体硅橡胶浓度为主要变量在实验中,替代0、2、4、8,12.5,25岁和50%矿物骨料总额。为了研究粗集料细集料比的影响(G/年代)对具体行为,两个1.1和0.7的比率被认为是。所有标本水灰比为0.4。骨料的吸水率被认为是制作标本。超塑化剂的用量在混合水泥重量的2%。标签的标本进行了使用两个因素,G/年代和硅橡胶的浓度。识别G/年代、高频(高矿物细骨料G/年代= 0.7)和低频(低矿物细骨料G/年代= 1.1)。例如,LF-G2S2混合物表明液体硅橡胶取代2%的罚款和粗骨料体积使用低砂含量(G/年代= 1.1)。混凝土混合料的比例和实验项目表中给出3和4,分别。

2.3。制造业的标本和测试

使混合混凝土标本,起初,水泥与砂和砾石混合,然后水含有强塑剂逐渐被添加到混合。液体硅橡胶准备这样液体橡胶结合硬化剂。这种混合物从液体橡胶弹性固体橡胶后24小时。液体硅橡胶添加到普通混凝土混合物,混合物搅拌,使液体硅橡胶能够均匀分布在整个混凝土。为每个组合设计、圆柱标本150×300毫米(直径x高度)和梁100×100×350毫米的准备。所有的标本都根据ASTM C 192 / C-06[制造20.]。标本重塑后24小时内制造,然后治愈在25°C和水箱1天前测试标本被从水箱。

2.3.1。测试方法

为每个组合设计、衰退和单位重量测量按照ASTM C143 [21]和ASTM C138 [22),分别。为硬圆柱形压缩测试标本进行根据标准ASTM C39,和分裂拉伸测试是根据标准ASTM C496执行。评估挠曲强度,根据ASTM C78标本进行测试(23]。梁标本作为铰链安装支持条件与300毫米长度之间的两个支持。四点弯曲试验是由万能试验机的加载速率的0.05毫米/秒和测试设置如图2。所有测试在28天的年龄进行标本。

3所示。实验结果和讨论

3.1。可加工性和单位重量

根据图中所示的结果3,增加液体硅橡胶在混凝土混合物的衰退和体重减少。在这项研究中,通过更换液体硅橡胶与骨料的体积的50%,下滑报道值等于4。报道的问候是合适的执行工作。本研究报告的衰退是最多50%的橡胶,适合行政工作。结果显示在图3 (b),增加硅橡胶的混合物,总重量减少,这是由于橡胶的密度小于矿物骨料。

3.2。硬化混凝土强度

压缩的实验结果、弯曲和拉伸分裂的优势在28天展示在表的时代5。结果表明,增加硅橡胶在混合物中的内容,所有的优点,如抗弯,抗压,分裂抗拉强度减少了对高频和低频的标本。这是可预测基于以前的研究在混凝土碎屑轮胎橡胶添加了(3]。图4显示比例减少强度基于硅橡胶在混凝土的比例。如数据所示4(一)和4 (b),很明显,随着硅橡胶的混合物的数量的增加,抗压强度下降超过弯曲和分裂抗拉强度在同一硅橡胶的内容。另一个点,可以被引用数据4(一)和4 (b)是,由于硅橡胶的混合物的数量增加,弯曲强度下降低于抗压和抗拉强度,这表明挠曲强度的敏感性的增加硅橡胶混合内容的较少,而压缩和劈裂抗拉强度。同时,在数据图的斜率4(一)和4 (b)表明,硅橡胶的量超过12.5%时,强度下降的斜率下降。详细的检查数据4(一)和4 (b)表明,通过增加硅橡胶含量高达25%,它保持线性关系的增加硅橡胶的抗压强度和抗压强度的50%左右是迷失在硅橡胶内容的25%。的情况下硅橡胶的数量超过25%,强度降低边坡的数量减少。这一趋势是明确的硅橡胶25至50岁和50%的硅橡胶,减少抗压强度等于82.5%,这个数量的减少抗压强度限制了结构使用HSRC。图5显示内容硅橡胶抗压强度的影响,将拉伸,弯曲强度低频和高频的标本。可以看出,在高频和低频标本,弯曲强度减少线的斜率小于减少抗拉强度和抗拉强度下降的斜率直线的斜率小于抗压强度降低。此外,弯曲强度比抗压强度(神奇动物/足球俱乐部)抗压强度和劈裂抗拉强度(英国《金融时报》/足球俱乐部)和分裂抗拉强度、抗弯强度的定量实验数据的基础上,提出了在桌子上6。结果在表6表明只要硅橡胶的百分比介于0和12.5%的比例(英国《金融时报》/足球俱乐部)约为0.1,但提高硅橡胶的数量从12.5%提高到50%,(比英国《金融时报》/足球俱乐部)从0.16%至0.1不等的低频标本,标本和高频硅橡胶在0到12.5%之间时,(比英国《金融时报》/足球俱乐部)约为0.11,当增加硅橡胶的数量从12.5%提高到50%,(比英国《金融时报》/足球俱乐部)从0.11到0.195不等。在检查的变化(神奇动物/足球俱乐部根据表的结果)的比率6,它可以获得,只要硅橡胶的百分比介于0和4%(比神奇动物/足球俱乐部)约为0.14,但提高硅橡胶的数量从12.5%提高到50%,(比神奇动物/足球俱乐部)从0.34%至0.17不等的低频标本,标本和高频硅橡胶在0到4%之间时,(比神奇动物/足球俱乐部)约为0.14,当增加硅橡胶的数量从12.5%提高到50%,(比神奇动物/足球俱乐部从0.16到0.32)不同,在类似的评论率(英国《金融时报》/神奇动物)只要硅橡胶的百分比是介于0和4%的比率(英国《金融时报》/神奇动物)约为0.7,但提高硅橡胶的数量从12.5%提高到50%,(比英国《金融时报》/神奇动物)从0/63到0.43%不等低频标本,标本和高频硅橡胶在0到4%之间时,(比英国《金融时报》/神奇动物)约为0.71,当增加硅橡胶的数量从12.5%提高到50%,(比英国《金融时报》/神奇动物)从0.74到0.61不等。不同比例的硅橡胶的影响内容保留压缩,分裂拉伸和弯曲强度比控制力量已报告在表5和图中所示6。比例的变化保留实力的硅橡胶在表6。如表所示6,硅橡胶的数量增加到50%时,抗压强度的百分比保持低频控制样本的17.63%和29.8%的HF控制标本也分裂抗拉强度的百分比保持低频和高频控制标本是29%。挠曲强度的百分比保持低频控制标本为57%,对于高频控制标本,这个数据是58.5%。重要,强度降低的速率与提高硅橡胶的内容并不相同的抗压强度在分裂拉力强度。这是明显的柱状图的数据6(一)和6 (b),一个趋势的酒吧已经描述,代表了条形图的三个优势。这项研究的结果是一致的研究结果上的橡胶混凝土(24)表明,强度损失的速度压缩比的速度分裂抗拉强度高。混凝土强度,尤其是在压缩,取决于粘贴质量、总粘贴键,和总硬度。通常用密集的天然骨料越柔软,密度较低硅橡胶作为应力集中器,导致混凝土基体的显微裂纹,导致强度损失(24]。这项工作得出的标本G/年代= 0.7提出更高的力量压缩、分割拉伸和弯曲强度比G/年代= 1.1,失效模式已经从较低的脆韧性失败改变了声音和骨料分离。

3.3。提出了挠曲强度模型换算系数的HSRC标本

测量的抗弯强度降低HSRC标本与硅橡胶在混合物中的内容,努力减少弯曲强度进行了数值模拟的特征函数,这个函数的参数指定的回归分析。内容的硅橡胶的力学性能起着至关重要的作用HRSC标本证明了测试结果。因此,HSRC的属性可以表示通过一个函数使用的百分比的硅橡胶的混合物。的神奇动物射频是由挠曲强度的比值定义混合物的硅橡胶的内容R控制混合料的强度。HSRC标本,液体硅橡胶所取代的矿物骨料体积相等。液体硅橡胶的内容R体积比,表明体积的百分比的硅橡胶同样体积的矿物骨料所取代。在0%橡胶、神奇动物射频必须等于1(控制混合物),并通过增加硅橡胶在混合内容,神奇动物射频将减少。根据哈提卜进行橡胶混凝土的相似研究和Bayomy24),挠曲强度的降低强度函数使用如下: 在哪里神奇动物射频是弯曲换算系数,必须满足以下条件在上面的方程: 在哪里一个,b,米是常数数值参数和R被指定为硅橡胶含量矿物骨料总量的体积比。神奇动物射频定义为挠曲强度减少的因素。一个数值分析获得的数据进行了实验测试指定参数(一个,b,米)。提取的错误率评估的功能R方测试。结果被发表在表7。

图7比较弯曲实验测试的结果和建议的数值模型。考试的图在图7表明该模型之间有很好的相关性神奇动物射频和测试结果对高频和低频标本,答案几乎是一致的。根据哈提卜,Bayomy所做的研究24在混凝土包含轮胎橡胶颗粒,的价值米被认为是10。与本研究相比,发现从这项研究中获得的结果的敏感性小于变化相比,研究轮胎橡胶颗粒在混凝土。比较的结果使用液体硅橡胶在混凝土和混凝土压碎轮胎粒子,这是得出结论,用液体硅橡胶代替橡胶粒子引起的机械性能如抗压和抗弯应力降低相对较少。

4所示。结论和建议

这项研究的结果显示,可以使用硅橡胶的数量1,2,4,在执行工作12.5和25%。矿物骨料替代液体硅橡胶在新浇混凝土抗压降低,分裂抗拉和抗弯强度。降低抗压强度高于挠曲强度的降低和分裂的抗拉强度。更高的硅橡胶导致较低的抗压和抗弯和分裂的抗拉强度。降低抗压强度高于分裂抗拉和抗弯强度的降低。一定数量的结果表明,硅橡胶和水泥,高频样本表现出更多的弯曲强度,比低频标本的7%左右。HSRC梁标本展出比素混凝土弯曲韧性行为测试。失败是伴随着声音比普通混凝土低。所有的标本的失败几乎是一种形式。裂纹主要出现在中间的下沿梁的跨度,继续向上。 Physical exam of broken specimens indicated that there is a good engagement between silicone rubber particles and concrete constituent, so that these particles are not easily detachable from the concrete. In this study, liquid silicone rubber was added to ordinary concrete, then the resulting mixture was well stirred so that the liquid silicone rubber was evenly distributed in the mixture. Based on observations of broken specimens at the time of testing, the silicone rubber is randomly formed into different shapes, and according to the observations, some of them were in the form of filaments and due to their geometric shape, they were well involved in the concrete texture. Based on previous experiences of making rubber concrete with crushed particles of waste car tires, it was seen that in this case the rubber particles could be easily separated from the broken specimens, but in this study it was observed that the silicone rubber particles in concrete were well involved with the concrete texture and they were not easily detachable. Load-deflection curves indicate that by the increasing silicone rubber content in concrete the deflection corresponding to cracking load was increased significantly, which is useful for structures located in severe environmental conditions. In elastic region before concrete cracking, the energy absorption capacity of HSRC is greater than control specimens. During the test, it was observed that, with the increase of silicone rubber in the specimens, they were broken with less noise and more flexibility was observed during the failure, which indicates that the use of silicone rubber in concrete improves the brittleness and inflexibility of the concrete.

数据可用性

所有数据都可以。

信息披露

本研究是第二作者的博士论文的一部分。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢支持沙里夫理工大学的工作人员所提供的强大的地板实验室在这个研究。提供了部分资金支持的能源(Golestan地区水务公司),伊朗国家科学基金会(INSF)和卓越中心的结构和地震工程。

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