Fatigue performance of full-scale crumb rubber concrete slabs.

Abstract

Cracking of concrete bridge decks is a significant issue that leads to premature maintenance and repair of bridges. The primary cause of this problem is the repeated loading applied to the bridge decks, which induces fatigue and eventually results in cracking and damage. The use of finely ground recycled rubber particles from waste tires as a concrete additive has been proven to be an effective method for reducing cracking. This research aims to address the problem of fatigue-induced cracking in concrete bridge decks. The experimental variables were designed to closely simulate real-life applications. The study compares the crack reduction performance of concrete bridge decks with dimensions of 2.00 x 8.00 x 0.20 meters, constructed using both conventional concrete and concrete incorporating finely ground recycled rubber particles, replacing 25% of the sand volume. A total of 8 specimens were tested under two-way slab loading conditions. The first specimens of each concrete type were subjected to static loading tests to determine the maximum load-bearing capacity (specimens 1 and 2). Subsequently, fatigue tests were conducted on specimens 3 through 8 by applying loads at 40% 55% and 70% of the maximum load capacity to evaluate the fatigue resistance provided by the rubberized concrete in reducing cracking. The fatigue performance was assessed by measuring the area of cracking equivalent to 40% of the total slab surface, comparing the number of load cycles and the load ratio relative to the ultimate load capacity of the slabs. The test results indicated that, in the range where the load ratio to the ultimate load capacity was less than 0.5, the CRC slabs exhibited 93.08% higher fatigue resistance compared to the NC slabs. In the range where the load ratio exceeded 0.5, the fatigue performance of CRC slabs was comparable to that of NC slabs.

การแตกร้าวของพื้นสะพานคอนกรีตเป็นปัญหาที่ทำให้ต้องซ่อมแซมสะพานก่อนเวลาอันควร สาเหตุหลักเกิดจากพื้นสะพานรับแรงกระทำซ้ำไปมา ซึ่งทำให้เกิดความล้าและผลของความล้าทำให้พื้นสะพานแตกร้าวจนเกิดความเสียหาย การใช้เม็ดยางรถยนต์เก่าบดละเอียดเป็นส่วนผสมในคอนกรีตนั้นได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดการแตกร้าว งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแก้ไขปัญหาการแตกร้าวเนื่องจากความล้าของพื้นสะพานคอนกรีต โดยมีการกำหนดตัวแปรของการทดลองให้ใกล้เคียงกับการใช้งานจริง และเปรียบเทียบผลการลดรอยแตกร้าวของพื้นคอนกรีต ขนาด 2.00 x 8.00 x 0.20 เมตร ที่ก่อสร้างด้วยคอนกรีตปกติและคอนกรีตผสมเม็ดยางรถยนต์เก่าบดละเอียดแทนที่ทรายร้อยละ 25 ของปริมาตรทราย โดยนำพื้นสะพานมาทดสอบในรูปแบบการรับแรงแบบสองทาง (Two Way Slab) จำนวน 8 ตัวอย่าง ตัวอย่างทดสอบแรกของคอนกรีตทั้ง 2 ประเภทถูกนำมาทดสอบความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกของพื้นสะพานเป็นตัวอย่างที่ 1 และ 2 หลังจากนั้นจะทำการทดสอบความล้าโดยการให้แรงกระทำเป็น 40 55 และ 70 เปอร์เซ็นต์ของกำลังรับแรงสูงสุดเป็นตัวอย่างที่ 3 ถึง 8 ตามลำดับเพื่อหาความสามารถของความต้านทานความล้าของการผสมเม็ดยางรถยนต์เพื่อลดรอยแตกร้าว การทดสอบจะนำรอยแตกร้าว 40 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ เทียบกับจำนวนรอบของแรงกระทำและอัตราส่วนแรงกระทำต่อกำลังรับน้ำหนักของพื้นสะพานเพื่อวิเคราะห์ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า ในช่วงอัตราส่วนแรงกระทำต่อกำลังรับน้ำหนักของพื้นสะพานที่มีค่าน้อยกว่า 0.5 พื้นสะพาน CRC มีความสามารถในการต้านทานความล้าสูงกว่าพื้นสะพาน NC 93.08% และในช่วงอัตราส่วนแรงกระทำต่อกำลังรับน้ำหนักของพื้นสะพานที่มีค่ามากกว่า 0.5 พื้นสะพาน CRC มีค่าใกล้เคียงกับพื้นสะพาน NC