橡膠集料混凝土耐久性

第1章 緒論1
1.1研究背景及意義1
1.2研究現狀和發展趨勢2
1.2.1橡膠集料混凝土拌合物性能的研究3
1.2.2橡膠集料混凝土物理特性的研究3
1.2.3橡膠集料混凝土靜力性能的研究4
1.2.4橡膠集料混凝土動力性能的研究5
1.2.5橡膠集料混凝土變形性能的研究5
1.2.6橡膠集料混凝土耐久性的研究6
1.2.7橡膠集料混凝土熱工性能的研究7
1.2.8橡膠集料混凝土吸聲和隔聲性能的研究8
1.3有待解決的科學問題8
參考文獻9

第2章 橡膠集料混凝土的配合比設計與基本力學性能研究14
2.1引言14
2.2影響橡膠集料混凝土力學性能的因素14
2.2.1橡膠粒徑15
2.2.2橡膠摻量15
2.2.3水灰比15
2.2.4砂率16
2.3橡膠集料混凝土配合比設計16
2.3.1橡膠集料混凝土配合比設計的基本原則16
2.3.2基於正交試驗方法的橡膠集料混凝土配合比設計17
2.4試件製備及試驗方法22
2.4.1試件製備22
2.4.2主要儀器設備23
2.4.3各項性能試驗過程及方法25
2.5橡膠集料混凝土物理和力學性能變化規律26
2.5.1橡膠摻入對混凝土品質的影響26
2.5.2橡膠摻入對混凝土動彈性模量的影響27
2.5.3橡膠摻入對混凝土抗壓強度和抗彎強度的影響29
2.6橡膠集料混凝土配製強度運算式37
2.7本章小結43
參考文獻44

第3章 橡膠集料混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能研究46
3.1試驗方法及評價指標46
3.2試件和溶液製備47
3.3試驗步驟48
3.4硫酸鹽侵蝕下橡膠集料混凝土抗壓強度的變化規律49
3.4.1橡膠粉集料混凝土的抗壓強度及抗壓強度耐蝕係數49
3.4.2橡膠顆粒集料混凝土的抗壓強度及抗壓強度耐蝕係數50
3.5硫酸鹽腐蝕作用下橡膠集料混凝土抗壓強度演化模型52
3.6本章小結58
參考文獻58

第4章 橡膠集料混凝土抗滲性研究60
4.1混凝土抗滲性試驗研究方法簡介60
4.1.1穩定流動法61
4.1.2滲透高度法61
4.1.3逐級加壓法62
4.1.4現場混凝土表層滲水性測試方法62
4.2橡膠集料混凝土抗滲性試驗63
4.2.1試件製備63
4.2.2主要儀器設備63
4.2.3試驗步驟64
4.3橡膠集料混凝土的滲水高度及相對滲透係數67
4.3.1橡膠粉集料混凝土的抗滲性分析68
4.3.2橡膠顆粒集料混凝土的抗滲性分析70
4.4基於人工神經網路的橡膠集料混凝土抗滲性預測72
4.4.1人工神經網路概述73
4.4.2運用MATLAB來實現BP網路的設計79
4.4.3橡膠集料混凝土的抗滲性預測80
4.5本章小結84
參考文獻85

第5章 橡膠集料混凝土抗凍性研究87
5.1引言87
5.2混凝土抗凍性試驗研究方法簡介87
5.2.1國外抗凍性試驗方法及評價參數87
5.2.2國內抗凍性試驗方法及評價參數88
5.2.3本書採用的抗凍性試驗方法88
5.3橡膠集料混凝土抗凍性試驗結果及分析89
5.3.1試件製備89
5.3.2主要儀器設備89
5.3.3試驗步驟89
5.4橡膠集料混凝土凍融試驗結果及分析92
5.4.1凍融迴圈作用對橡膠集料混凝土動彈性模量的影響92
5.4.2凍融迴圈作用對橡膠集料混凝土品質損失率的影響94
5.4.3凍融迴圈作用對橡膠集料混凝土抗彎強度的影響96
5.4.4不同因素對橡膠集料混凝土抗凍性的影響規律97
5.5橡膠集料混凝土凍融損傷模型研究114
5.5.1混凝土的損傷度及凍融損傷模型115
5.5.2橡膠集料混凝土的損傷度及凍融損傷模型117
5.6本章小結131
參考文獻131

第6章 環境作用下橡膠集料混凝土損傷機理分析134
6.1硫酸鹽對橡膠集料混凝土的侵蝕機理分析134
6.1.1橡膠集料混凝土表面的侵蝕效應134
6.1.2硫酸根離子對橡膠集料混凝土的侵蝕機理137
6.2橡膠集料混凝土的滲透機理分析141
6.2.1普通水泥混凝土的滲透機理141
6.2.2橡膠集料對混凝土抗滲性的影響機理分析142
6.3橡膠集料混凝土的凍害機理分析143
6.3.1混凝土凍融破壞形式143
6.3.2混凝土凍融機理144
6.3.3橡膠集料混凝土凍融破壞機理分析146
6.4橡膠集料混凝土抗硫酸鹽性能、抗滲性和抗凍性之間的關聯性147
6.4.1橡膠集料混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能與抗滲性之間的相關性147
6.4.2橡膠集料混凝土抗凍性與抗滲性之間的相關性148
6.5本章小結150
參考文獻150

第7章結論152

全球汽車工業的飛速發展，推動了橡膠輪胎產業的迅猛發展，進而產生了大量的廢舊輪胎，廢舊橡膠材料作為高分子材料廢棄物，數量僅次於廢舊塑膠。有研究人員提出將橡膠廢棄物運用到水泥混凝土中，這就有了橡膠集料混凝土。橡膠集料混凝土是一種水泥基複合材料，是在普通水泥混凝土中摻入粉碎後的廢舊橡膠粉或橡膠顆粒來替代部分骨料製備而成的。

它是一種新興的“綠色建材”，不僅能夠變廢為寶、改善環境，而且能夠改善水泥混凝土變形能力差、容易在溫度應力作用下開裂、自重較大等缺點，但強度下降成為橡膠集料混凝土推廣使用的“瓶頸”。近些年，國內外學者研究發現，橡膠集料混凝土在耐久性方面表現出較好的性能，橡膠集料混凝土在強度要求不高而耐久性問題比較突出的工程中具有一定優勢。因此，橡膠集料混凝土的耐久性問題成為研究的焦點問題之一。

本書作者結合混凝土工程長期所處的氣候環境條件，以試驗研究為手段，對橡膠集料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性、抗滲性以及抗凍性等問題進行了深入細緻的研究，本書彙集了作者近年來在這方面取得的相關研究成果，主要包括以下內容：

（1）運用正交試驗方法設計並製備出不同配合比的橡膠集料混凝土進行基本力學性能試驗，研究各因素變化對力學性能的影響，得出滿足不同性能要求的橡膠集料混凝土較優配合比，並對普通水泥混凝土的配製強度公式進行修正，得到橡膠集料混凝土的配製強度運算式；

（2）對不同配合比的橡膠集料混凝土試件進行硫酸鹽腐蝕試驗，研究不同腐蝕齡期硫酸鹽對橡膠集料混凝土的侵蝕效應，建立硫酸鹽腐蝕作用下，橡膠集料混凝土的強度增長演化模型和強度衰減演化模型，揭示其抗壓強度隨硫酸鹽腐蝕齡期的變化規律；

（3）對橡膠集料混凝土試件進行恒壓作用下的抗水滲透試驗，揭示橡膠摻量、水灰比和砂率等對抗滲性能的影響規律，並依據人工神經網路理論，建立以橡膠粒徑、橡膠摻量、水灰比和砂率為輸入變數的橡膠集料混凝土抗滲性BP網路預測模型，對其抗滲性作出較準確的預測；

（4）採用混凝土快凍法進行凍融迴圈試驗，以相對動態彈性模量和品質損失率為指標來研究橡膠集料混凝土在凍融迴圈作用下的損傷劣化規律，基於混凝土損傷力學理論，以相對動彈性模量為損傷變數，對橡膠集料混凝土的凍融損傷進行理論分析，提出不同配合比橡膠集料混凝土的抗凍因數及其運算式，並建立了橡膠集料混凝土凍融損傷模型；

（5）對不同環境作用下橡膠集料混凝土的損傷破壞機理進行分析，研究橡膠集料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性、抗凍性與抗滲性三者的相互影響。

本書所述研究成果可用於指導橡膠集料混凝土在路面、橋面、防撞護欄、堤壩和護坡等工程中的推廣和使用，為其耐久性設計提供有意義的參考。

本書所述的工作是由瀋陽工業大學徐金花和遼寧新發展交通集團周湧波共同完成的，得到了遼寧省高等學校基本科研專案（專案編號：LQGD2017031）的資助，試驗研究部分還得到了瀋陽工業大學建築與土木工程學院——遼寧新發展交通集團校外大學生實踐基地專案（專案編號：019057）的資助，作者在此對資助各方表示誠摯的感謝！

鑒於時間和水準所限，書中疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正。

著者
2018年6月