高性能路用橡胶混凝土配合比优化及性能预测

发布时间：2020-05-26 16:39

【摘要】：随着社会民众对物质需求的提高,运输业务越来越多,货运车辆上路几率急速升高,同时为了提高运输效率,超载现象屡见不鲜,现有的水泥混凝土路面耐久性低,韧性差,在重载和超载车辆作用下,在未达到设计使用年限而过早发生破坏,造成安全隐患。橡胶混凝土(Crumb Rubber Concrete,简称为CRC)具有良好韧性、延性,同时该材料具有优良的耐磨性能和良好的抗冻性能,是用于路面施工的理想材料。但混凝土中掺入橡胶集料后其强度降低明显,在重载和超载车辆作用下,仍然会因强度过低而发生破坏。为使橡胶混凝土能够适应路面的重载交通情况,需制备强度高、韧性好、耐久性能优良的橡胶混凝土,即高性能橡胶混凝土(High Performance Crumb Rubber Concrete,简称HP-CRC)。本文根据正交试验方案配制了不同水胶比、橡胶掺量、橡胶粒径以及不同粉煤灰掺量的CRC材料,通过试验研究其抗压强度、抗折强度和弹性模量,运用极差法对试验结果进行分析得到各因素对CRC抗压强度、抗折强度及弹性模量的影响顺序和较优搭配,优化出高性能橡胶混凝土。在BP神经网络模型的构建中以正交试验中4个因素作为输入变量,预测出优化后HP-CRC的力学性能值,并通过试验来对比HP-CRC力学性能预测值,试验结果与预测结果吻合。在此基础上,对HPCRC和普通混凝土的抗冻性,抗氯离子渗透性以及耐磨等路用性能进行试验研究,发现橡胶掺量为10%时性能提高明显。运用AHP层次分析法对HP-CRC的耐久性能进行了分析,结果表明HP-CRC的路用性能更优,更适合作为重载交通路面材料。HP-CRC的力学性能满足重载交通路面材料需要,同时其耐久性相对普通混凝土路面材料更优,当水胶比控制在0.30-0.35之间,橡胶掺量在10%-15%,橡胶粒径在50目-80目以及粉煤灰掺量不超过10%可以在满足重载交通情况对路面材料力学性能的要求下有效提高了混凝土的韧性,改善其耐久性能,使路面的寿命得到延长。正交—BP神经网络预测体系的应用可以大大降低试验成本,节省人力物力以高效地对不同配合比参数对材料性能进行预测,并且可以根据施工状况,快速选择合适的HPCRC配合比参数,提高了工作效率。
【图文】：

2 原材料性能及配合比为了保证配制的橡胶混凝土材料的力学性能，将对构成橡胶混凝土的原材料基本性能及技术指标进行研究，并根据这些参数设计橡胶混凝土配合比及试验方案。2.1 HP-CRC 原材料组成及技术指标水泥：本文选用 P·O42.5 普通硅酸盐水泥，其相关性能指标见表 2.1。表 2.1 水泥物理性能标准稠度用水量/%细度/%安定性（沸煮法）凝结时间/min初凝 终凝27 15 合格 126 223橡胶粉：采用 20 目、50 目和 80 目橡胶颗粉，，橡胶粉实物见图 2.1。三种橡胶粉表观密度分别为 1 050 kg/m3、1 020kg/m3和 890 kg/m3，具体物理力学性能见表 2.2。

试验设备
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

【参考文献】

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本文编号：2682121