廢棄玻璃骨料混凝土性能的試驗(yàn)與理論研究.pdf

1、混凝土是一類多相人工復(fù)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(jì)戰(zhàn)略,可促進(jìn)環(huán)境保護(hù)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(xué)特性、本構(gòu)關(guān)系和耐久性進(jìn)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(xiàng)目《廢舊玻璃混凝土性能的試驗(yàn)研究》(桂教科研[2009]25號,200911MS101)和廣西建筑工程檢測與試驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(桂科能07109005-6)子項(xiàng)目《廢舊玻璃混凝土性能的試驗(yàn)研究》的資助下,本項(xiàng)目從混凝土基本原理和材料學(xué)出發(fā),采用理論、試驗(yàn)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(biāo)以及廢棄玻璃混凝土的性能。該研究涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料和環(huán)境保護(hù)等多學(xué)科交叉

3、的內(nèi)容,對推動(dòng)環(huán)境保護(hù)和相關(guān)學(xué)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(jìn)行分類,確定廢棄玻璃骨料作為混凝土骨料的可行性,試驗(yàn)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(xì)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(yàn)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(kuò)展度增加,而廢棄玻璃細(xì)骨料的坍落度和擴(kuò)展度減少:

4、　　 3、對廢棄玻璃作為混凝土粗骨料和細(xì)骨料的混凝土分別進(jìn)行混凝土的基本力學(xué)性能試驗(yàn),試驗(yàn)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(xué)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(xué)性能數(shù)值明顯降低,而細(xì)骨料相對降低小。
　　 4、通過試驗(yàn)獲取了廢棄玻璃骨料混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)€,試驗(yàn)顯示,廢棄玻璃骨料混凝土的峰值應(yīng)力低于同強(qiáng)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(xì)骨料和天然骨料混凝土。根據(jù)試驗(yàn)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(yàn)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(yùn)用樣條有限點(diǎn)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(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)表明,廢棄玻璃作為混凝土

6、粗骨料,其抗氯離子擴(kuò)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(kuò)散能力下降;相反,廢棄玻璃作為細(xì)骨料,其抗氯離子擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散問題的QR法,建立了基于常擴(kuò)散系數(shù)的氯離子擴(kuò)散的QR法模型。通過算例,可知QR法具有很好的計(jì)算