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玻璃纤维加筋废弃橡胶复合材料力学性能研究

1.2万字 35页 原创作品，已通过查重系统


摘要
在我国全面高速发展的工业化进程中，各行各业产生的废弃橡胶如何解决一直困扰人们，处理不当不但会影响生产的进度，更会对环境产生不可小觑的影响。本研究针对这种当下正待解决的问题，结合目前已有的纤维加筋土的研究，提出了一种新的思路，将这些废弃塑料加工成颗粒与玻璃纤维复合在一起，对其剪切性能进行测试，以期在土工构筑物填筑中有所应用。本文以长度1cm的短切玻璃纤维丝和废弃橡胶粉碎的橡胶粉混合制成复合材料。为了研究纤维掺入量、含水率等因素对复合材料的影响，对四种纤维掺入量（0，1‰，2‰，3‰），三种含水率（010%，20%）的复合材料进行直接剪切对比试验，共设计了8种试验工况。为了获得抗剪强度与垂直压力的关系，每种工况采用50，100，200，400kPa四种垂直压力。研究加筋废弃橡胶复合材料的剪切特性和粘聚力，内摩擦角等随纤维掺量，含水率等因素的变化规律，主要结论如下：
1.在素橡胶粉中掺加玻璃纤维，能够在一定程度上提高橡胶纤维复合材料的抗剪强度，并且对相关的剪切强度参数也有提高。复合材料的粘聚力随着纤维掺量的增加先增加后减小，纤维对橡胶粉强度的加筋作用与纤维掺量之间不是简单的线性关系；而内摩擦角与纤维掺量之间无明显规律。玻璃纤维对橡胶粉的加筋机理主要体现在两个方面：单根纤维的一维加筋作用和纤维网的三维加筋作用，其中三维加筋作用与纤维的掺量有关。
2.含水率的增加会使纤维加筋橡胶复合材料的剪切强度减小，主要是因为水的加入使试样的粘聚力下降。而内摩擦角与含水率之间的规律不明显。在含水率较低的情况下，纤维对复合材料的的加强效果较高含水率条件下明显，主要是因为筋-土界面之间的摩擦作用在含水率较低情况下能发挥得更加充分，有利于提高土体中纤维的抗拉拔能力。


关键词：玻璃纤维；废弃橡胶；复合材料；直接剪切；纤维掺量；含水率；变化规律