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随着经济的发展和人们生活水平的日益提高,产生了大量的废弃玻璃固体垃圾,由于玻璃具有不易分解特性,且处理费用昂贵,给社会和环境增加了负担。当今建筑行业飞速发展,建筑原材料紧缺,对废弃玻璃作为骨料取代混凝土骨料制备新型玻璃混凝土成为了急需解决的问题,也是有效处理废弃玻璃垃圾的有效途径。废弃玻璃作为一种新的混凝土原材料已有一定的研究,本文主要研究利用废弃玻璃(经碾碎、筛选后)作为混凝土的细集料制成新的混凝土,并与钢筋笼一起浇筑而成的废弃玻璃钢筋混凝土短柱的受压性能。
本文制作了14根钢筋混凝土短柱,其中普通钢筋混凝土短柱4根,废弃玻璃细集料取代50%、100%的混凝土细集料的玻璃钢筋混凝土短柱分别为6根、4根。根据短柱受压的偏心距不同、长细比不同对玻璃钢筋混凝土短柱的受压性能进行研究,并与ABAQUS有限元软件模拟分析结果对比,得到若干研究成果:
(1)通过对各组混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量的测定,可知废弃玻璃细集料取代100%混凝土细集料的玻璃混凝土其三者数值均较高,普通混凝土次之,废弃玻璃细集料取代50%的混凝土较低。
(2)通过试验与ABAQUS有限元模拟对比,可知废弃玻璃钢筋混凝土短柱的破坏形态与普通钢筋混凝土短柱的破坏形态相同,在轴向压力作用下,其正截面应变始终保持同一平面,废弃玻璃细集料取代100%的钢筋混凝土短柱抗压的极限承载力要比普通钢筋混凝土短柱要高,而废弃玻璃细集料取代50%的钢筋混凝土短柱极限承载力不如普通钢筋混凝土短柱。
(3)通过试验分析废弃玻璃钢筋混凝土短柱受压的混凝土和钢筋的应变变化情况,并与ABAQUS有限元模拟结果对比显示,运用ABAQUS有限元软件分析得到的结果与试验实际测得的应变变化情况基本一致,在长细比或偏心距相同的条件下,废弃玻璃细集料取代100%的玻璃钢筋混凝土短柱的混凝土和钢筋的应变变化较快,其荷载-应变曲线匀速上升。
(4)对废弃玻璃钢筋混凝土短柱的挠度分析结果显示,废弃玻璃细集料取代100%的玻璃钢筋混凝土短柱的挠度变化要大于普通钢筋混凝土,而废弃玻璃细集料取代50%的玻璃钢筋混凝土短柱的挠度变化与普通钢筋混凝土短柱的挠度变化较接近;通过对三组不同混凝土的钢筋混凝土短柱的承载力N-M曲线分析,废弃玻璃细集料取代100%的玻璃钢筋混凝土短柱的承载力、弯矩值,在整体上,其值均高于普通钢筋混凝土短柱。
通过本文研究表明,用废弃玻璃细集料取代100%的混凝土细集料浇筑而成的玻璃钢筋混凝土短柱具有足够优越性,因此,将废弃玻璃用于建筑结构构件是完全可行的。