廢舊輪胎橡膠與土體混合物的力學特性試驗研究.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。特別是巖土工程應用中，由于廢舊輪胎的物理、化學穩(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。然而，正確地掌握輪胎橡膠與土體混合物的力學特性和加固機理是該類工程應用的關(guān)鍵所在。

2、近幾十年來，土力學的理論得到了長足的發(fā)展，特別是臨界狀態(tài)土力學的提出已經(jīng)成為現(xiàn)代土力學發(fā)展的里程碑，也進一步地促進土力學的理論基礎(chǔ)的完善。因此，在臨界狀態(tài)土力學框架下系統(tǒng)研究輪胎橡膠和土體混合物的力學行為并深入揭示其作為加筋材料的加固機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、小應變剪切試驗，詳細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化土以及單一級配的石英砂的混合物的力學特性。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)果進行對比研究，從而定量評價出橡膠對混合物力學特性的影響程度。最后，通過對三軸試樣裝置彎曲元與高精度的局部應變測試儀實現(xiàn)不同混合物小應變力學特性的研究。
　　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化土的混合物中不能明確定義出唯一的標準壓縮線或臨界狀態(tài)線，單一級配和良好級配的花崗巖風化土都可以定義出唯一的標準壓縮線或臨界狀態(tài)線。因此，臨界狀態(tài)土力學的理論適用于橡膠與土體混合物的力學特性分析，從而有效地解釋橡膠對混合物力學特性的影響。
　　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特性，這主要表現(xiàn)在純土體是否可以定義出唯一的標準壓縮線直接決定

5、了該土體與橡膠的混合物中是否可以定義出唯一的標準壓縮線。此外，土體的顆粒破碎作為與壓縮特性緊密聯(lián)系的力學行為，在易破碎的花崗巖全風化土中進行了詳細的研究，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)下的抗剪強度均有明顯的增強；低含量（10%）的橡膠纖維以及不同含