廢舊輪胎橡膠與土體混合物的力學(xué)特性試驗研究.pdf

1、廢舊輪胎由于其數(shù)量龐大且不易降解，對自然、生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的污染和威脅，其有效的處理措施已經(jīng)成為一個世界性的難題。在工程中，對廢舊輪胎進(jìn)行回收、加工和再利用是一個被驗證為可行且環(huán)保的方法。特別是巖土工程應(yīng)用中，由于廢舊輪胎的物理、化學(xué)穩(wěn)定性好，使得其加工后的橡膠制品被用作土體的加筋材料成為可能，這勢必為解決由于廢舊輪胎引起的環(huán)境污染問題做出重大貢獻(xiàn)。然而，正確地掌握輪胎橡膠與土體混合物的力學(xué)特性和加固機(jī)理是該類工程應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

2、近幾十年來，土力學(xué)的理論得到了長足的發(fā)展，特別是臨界狀態(tài)土力學(xué)的提出已經(jīng)成為現(xiàn)代土力學(xué)發(fā)展的里程碑，也進(jìn)一步地促進(jìn)土力學(xué)的理論基礎(chǔ)的完善。因此，在臨界狀態(tài)土力學(xué)框架下系統(tǒng)研究輪胎橡膠和土體混合物的力學(xué)行為并深入揭示其作為加筋材料的加固機(jī)理對廢舊輪胎的回收利用和生態(tài)環(huán)保具有非常重要的科學(xué)價值和現(xiàn)實意義。
　　本文借助于一維壓縮儀和常規(guī)的以及GDS控制的三軸儀支持下的壓縮試驗和大、小應(yīng)變剪切試驗，詳細(xì)研究了兩種不同形態(tài)的廢舊輪胎橡膠與

3、不同級配的花崗巖風(fēng)化土以及單一級配的石英砂的混合物的力學(xué)特性。其中，著重分析了橡膠的類型、橡膠含量、不同類型土體以及不同級配的土體對混合物的力學(xué)特性的影響，制備不同含量的橡膠與兩種土體的混合物，并將所有混合物的試驗結(jié)果分別與兩種純土體試樣的試驗結(jié)果進(jìn)行對比研究，從而定量評價出橡膠對混合物力學(xué)特性的影響程度。最后，通過對三軸試樣裝置彎曲元與高精度的局部應(yīng)變測試儀實現(xiàn)不同混合物小應(yīng)變力學(xué)特性的研究。
　　通過對所有試驗數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，

4、除了間斷級配的花崗巖風(fēng)化土的混合物中不能明確定義出唯一的標(biāo)準(zhǔn)壓縮線或臨界狀態(tài)線，單一級配和良好級配的花崗巖風(fēng)化土都可以定義出唯一的標(biāo)準(zhǔn)壓縮線或臨界狀態(tài)線。因此，臨界狀態(tài)土力學(xué)的理論適用于橡膠與土體混合物的力學(xué)特性分析，從而有效地解釋橡膠對混合物力學(xué)特性的影響。
　　一維壓縮試驗結(jié)果表明，不同形態(tài)的橡膠與土體混合物的壓縮特性十分類似，其壓縮特性主要受控于混合物中土體的力學(xué)特性，這主要表現(xiàn)在純土體是否可以定義出唯一的標(biāo)準(zhǔn)壓縮線直接決定

5、了該土體與橡膠的混合物中是否可以定義出唯一的標(biāo)準(zhǔn)壓縮線。此外，土體的顆粒破碎作為與壓縮特性緊密聯(lián)系的力學(xué)行為，在易破碎的花崗巖全風(fēng)化土中進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并根據(jù)土體級配曲線的演化來量化顆粒的破碎程度。結(jié)果表明，對于兩種不同形態(tài)橡膠的混合物，其中土體顆粒破碎程度均會隨著橡膠含量的增加而顯著減小。
　　三軸剪切試驗結(jié)果表明，高含量（30％）的橡膠纖維對土體在峰值和臨界狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度均有明顯的增強(qiáng)；低含量（10%）的橡膠纖維以及不同含