橡胶混凝土作为一种新型复合材料被广泛应用于机场跑道、公路、堤坝、桥梁等工程结构中,服役期间遭受车辆的碾压碰撞、急流和泥沙的冲刷、风沙颗粒介质的冲击磨损以及介质的腐蚀而严重影响了其耐久性和安全性。课题对橡胶混凝土的基本力学性能以及利用自动冲击球压仪对橡胶混凝土的动态冲击损伤、腐蚀损伤及力学行为进行研究,并应用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了其损伤形貌及机理特征。研究成果对橡胶混凝土受小能量冲击与腐蚀损伤提供理论依据。本课题受国家自然科学基金《严寒环境下西部盐渍区道面混凝土受风沙侵蚀损伤机理研究》(批准号:51468049)、《风沙环境下钢结构涂层侵蚀力学行为及损伤评价研究》(批准号:11162011)和《区域特殊环境下高铁前风挡玻璃受侵蚀力学行为与损伤机理研究》(批准号:11662012)项目资助。具体研究内容如下:1.研究不同粒径下橡胶混凝土(粒径:10目、40目、80目;掺量:10%)的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、轴心抗压下的应力-应变曲线、弹性模量、泊松比)的变化规律。2.利用自动冲击球压仪对掺量为10%粒径分别为10目、40目、80目的橡胶混凝土与普通混凝土的冲击损伤性能进行研究,结果表明:橡胶的加入提高了混凝土的抗冲击力、动态硬度和恢复性系数,且随着粒径的减小抗冲击力、动态硬度和恢复性系数增大,而损伤度减小;随着冲击荷载的不断增加,普通混凝土最先出现荷载屈服且屈服荷载小于橡胶混凝土,而粒径80目掺量10%的橡胶混凝土屈服荷载值达到最大且有较好的抵抗冲击效果;在冲击荷载作用下材料发生弹塑性变形,形成球冠状小坑,压痕边缘出现不同程度的挤压形成材料堆积;80目的橡胶在混凝土中分布更加均匀,且损伤区较为连续稳定无明显微裂纹。3.利用田口方法设计了在盐腐蚀和冲击荷载共同作用下橡胶混凝土的损伤试验。研究了不同腐蚀时间下对不同粒径不同掺量下橡胶混凝土的损伤劣化规律,研究结果:(1)在冲击高度为23cm,橡胶粒径为40目,橡胶掺量为10%,浸泡腐蚀天数30d时橡胶混凝土压痕尺寸最小,粒径40目掺量10%的橡胶混凝土压痕尺寸最小。影响压痕尺寸的主要因素为冲击高度贡献率达到99.27%,其次是腐蚀时间贡献率0.436%、橡胶掺量贡献率0.235%、影响最小的为橡胶粒径贡献率0.058%;(2)随着浸泡时间的增加质量与抗压强度表现出相同的递变规律先增大后减小,在60天时达到最大,在90天时出现质量与抗压强度的衰减;(3)在腐蚀不同时间(0d、30d、60d、90d)下材料的动态硬度和恢复性系数表现出相同的递变规律,随着腐蚀时间的增加表面力学性能下降,在60天出现最低,而在90天后又缓慢提升;4.利用微观方法分析腐蚀过程中的形貌及化学成分变化规律。研究结果:(1)通过对硫酸钠溶液腐蚀下的冲击球压表面损伤压痕形貌分析可得:随着腐蚀时间的增加压痕损伤度先减小后增大,30天时损伤度轻微减小,随后在90天时损伤度严重增加。腐蚀初期生成物填充了橡胶混凝土的微空洞和微裂纹,可以抵抗冲击荷载的作用,而随着腐蚀进行生成物逐渐增多形成膨胀应力加剧了缺陷的形成,导致材料出现劣化,损伤度增加;(2)利用扫描电镜和X射线衍射对腐蚀不同时间下的橡胶混凝土进行形貌和XRD分析,可知在硫酸钠溶液浸泡下生成钙矾石和石膏填充在橡胶混凝土空隙、界面过渡区以及表面对冲击荷载有一定的抵抗能力。