橡胶粉掺量对混凝土抗冻耐久性的影响实验研究

摘要

我国有大量的混凝土工程位于严寒地带，这些混凝土结构几乎都受到冻融循环作用而发生破坏，为了解决混凝土抗冻耐久性问题，国内外学者做了大量的研究，包括将橡胶粉掺入混凝土中。橡胶粉在水泥混凝土中能起到“固体引气剂”的作用，从而改善混凝土内部孔隙构造。适量的橡胶粉不仅可以提高混凝土的抗冻性，还能解决大量废旧橡胶的回收利用问题，具有资源循环利用、环保等多重意义。本文通过实验，分析冻融循环作用后橡胶混凝土试件的物理力学性能变化与橡胶粉掺量的关系，研究试件在荷载作用下的破坏过程，利用冲击弹性波无损检测技术研究橡胶混凝土应力波的传播特性，为工程检测提供便捷经济有效的手段。本文研究的成果主要有:
　　(1)从SEM电镜拍摄的混凝土内部微观结构图片中可知，掺入适量的橡胶粉可以改善混凝土内部细微裂隙的构造，提高混凝土的抗冻性。
　　(2)随着冻融循环次数的增加，普通混凝土试件和掺橡胶粉混凝土的质量都呈先增加后减少的趋势，经冻融循环后，掺适量橡胶粉混凝土的质量损失率比普通混凝土低，当橡胶粉掺量为15-25kg/m3时，质量损失率最低。
　　(3)掺橡胶粉降低了混凝土的强度，随着冻融循环次数的增加，普通混凝土和掺橡胶粉混凝土的强度先增加后减少，掺适量橡胶粉混凝土的强度损失率比普通混凝土低，当橡胶粉掺量为15-20kg/m3时，强度损失率最低。
　　(4)冻融循环作用下，普通混凝土的波速随着冻融循环次数的增加而减少，掺适量橡胶粉混凝土的波速随着冻融循环次数的增加先增加后减少，当冻融循环次数较大时，掺橡胶粉混凝土的波速损失率比普通混凝土低，其中橡胶粉掺量为15-25kg/m3时，波速损失率最低。
　　(5)混凝土的波速和强度有良好的相关性，用二次函数拟合，得到的相关系数都超过0.9，因此可以通过冲击弹性波无损检测技术检测波速计算强度。在冻融后期，波速随着冻融循环次数的增加而减少，说明可以通过检测波速来预测混凝土的剩余寿命。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状和发展动态

1．2．1 水工混凝土防冻措施研究现状

1．2．2 掺橡胶粉混凝土的物理、力学性能研究现状

1．2．3 混凝土力学性能冲击弹性波无损检测技术研究现状

1．3 亟待研究的内容

1．4 本文的研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法及技术路线

第二章 实验方案设计

2．1 引言

2．2 实验仪器

2．3 试件制备与养护

2．3．1 试件制备

2．3．2 试件养护

2．4 混凝土试件冻融循环实验

2．5 实验流程与具体实施方案

2．5．1 实验流程

2．5．2 实验具体实施方案

2．6 本章小结

第三章 橡胶粉掺量对冻融混凝土物理性能的影响

3．1 引言

3．2 掺橡胶粉混凝土冻融前后的外观变化

3．3 掺橡胶粉混凝土冻融前后的质量变化

3．4 微观结构SEM电镜分析

3．4．1 混凝土微观结构SEM观测原理及实验结果

3．4．2 试验结果分析

3．5 本章小结

第四章 橡胶粉掺量对冻融混凝土力学性能的影响

4．1 引言

4．2 实验原理

4．3 操作方法

4．4 冻融循环作用下掺橡胶粉混凝土极限抗压强度

4．4．1 极限强度与冻融次数的关系

4．4．2 强度与橡胶粉掺量的关系

4．5 冻融循环作用下掺橡胶粉混凝土的应力一应变关系

4．6 本章小结

第五章 冻融循环作用后掺橡胶粉混凝土破坏过程研究

5．1 引言

5．2 数字图像相关技术介绍及基本原理

5．3 实验设备及测试方法

5．3．1 实验设备

5．3．2 操作步骤

5．4 实验图像分析

5．4．1 图像标定

5．4．2 图像分析

5．5 实验分析结果

5．5．1 混凝土表面情况分析

5．5．2 冻融混凝土表面破坏过程研究

5．5．3 橡胶混凝土表面点应变变化过程分析

5．5．4 橡胶混凝土破坏后形态分析

5．6 本章小结

第六章 橡胶粉掺量对冻融混凝土应力波传播特性的影响

6．1 引言

6．2 冲击回波法

6．3 实验设备及实验操作方法

6．3．1 实验设备

6．3．2 操作方法

6．4 实验结果分析

6．5 冻融循环作用下掺橡胶粉混凝土强度与波速之间的关系

6．5．1 波速与质量的关系

6．6．2 波速与强度的关系

6．6 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果