廢棄玻璃骨料混凝土性能的試驗與理論研究.pdf

1、混凝土是一類多相人工復合材料,可以根據(jù)不同的性能要求在其間摻入其它各種各樣的材料,如碳纖維、鋼纖維、碎玻璃等。在我國大型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)?？涨?天然集料日益短缺,而廢棄玻璃排放量又日益增加的形勢下,研究將廢棄玻璃替代天然集料來配制混凝土的思想,符合可持續(xù)發(fā)展的宏觀經(jīng)濟戰(zhàn)略,可促進環(huán)境保護和建筑節(jié)能。鑒于目前國內(nèi)還沒有人對廢棄玻璃骨料混凝土的宏觀力學特性、本構(gòu)關(guān)系和耐久性進行過系統(tǒng)的研究,因而,這方面就成了本文的主要任務(wù)。
　　 本文在

2、廣西教育廳科研項目《廢舊玻璃混凝土性能的試驗研究》(桂教科研[2009]25號,200911MS101)和廣西建筑工程檢測與試驗重點實驗室項目(桂科能07109005-6)子項目《廢舊玻璃混凝土性能的試驗研究》的資助下,本項目從混凝土基本原理和材料學出發(fā),采用理論、試驗和廢棄玻璃混凝土宏、微觀相結(jié)合的方法,研究廢棄玻璃作為混凝土骨料可行性和滿足混凝土骨料的技術(shù)指標以及廢棄玻璃混凝土的性能。該研究涉及數(shù)學、力學、材料和環(huán)境保護等多學科交叉

3、的內(nèi)容,對推動環(huán)境保護和相關(guān)學科發(fā)展具有重要意義。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、對廢棄玻璃骨料進行分類,確定廢棄玻璃骨料作為混凝土骨料的可行性,試驗結(jié)果表明,廢棄玻璃可以很好地作為混凝土的粗骨料和細骨料,具有天然砂石骨料的特性;
　　 2、分析了廢棄玻璃骨料不同的替代率對混凝土的工作性能的影響,試驗顯示,隨著廢棄玻璃骨料的增加,廢棄玻璃粗骨料混凝土的坍落度和擴展度增加,而廢棄玻璃細骨料的坍落度和擴展度減少:

4、　　 3、對廢棄玻璃作為混凝土粗骨料和細骨料的混凝土分別進行混凝土的基本力學性能試驗,試驗結(jié)果表明,廢棄玻璃骨料取代天然骨料后,廢棄玻璃骨料混凝土的基本力學性能與天然骨料一樣,但隨著廢棄玻璃骨料的增加,廢棄玻璃粗骨料混凝土的力學性能數(shù)值明顯降低,而細骨料相對降低小。
　　 4、通過試驗獲取了廢棄玻璃骨料混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)€,試驗顯示,廢棄玻璃骨料混凝土的峰值應(yīng)力低于同強度等級的天然骨料混凝土,而峰值應(yīng)變廢棄粗骨料明顯小于廢

5、棄玻璃細骨料和天然骨料混凝土。根據(jù)試驗結(jié)果,建立了廢棄玻璃骨料混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型,該模型擬合的理論曲線與試驗曲線吻合較好。
　　 5、結(jié)合混凝土已有的本構(gòu)關(guān)系模型,從理論上分析廢棄玻璃混凝土的本構(gòu)關(guān)系、損傷本構(gòu)關(guān)系以及損傷變分原理以及分析方法。運用樣條有限點法原理,建立了廢棄玻璃骨料混凝土非線性和損傷分析的數(shù)值模型和解法。
　　 6、對廢棄玻璃混凝土抗氯離子的滲透性進行了試驗研究。試驗表明,廢棄玻璃作為混凝土

6、粗骨料,其抗氯離子擴散能力比天然骨料要差,而且隨著廢棄玻璃粗骨料的增加,混凝土抗氯離子擴散能力下降;相反,廢棄玻璃作為細骨料,其抗氯離子擴散能力比天然骨料要好,而且隨著廢棄玻璃骨料的增加,其混凝土抗氯離子擴散能力增加。
　　 7、在Fick第二定律的基礎(chǔ)上,根據(jù)廢棄玻璃骨料混凝土中的氯離子基本方程,提出了用于廢棄玻璃骨料混凝土氯離子擴散問題的QR法,建立了基于常擴散系數(shù)的氯離子擴散的QR法模型。通過算例,可知QR法具有很好的計算