建筑垃圾廢磚再生粗骨料混凝土及預(yù)制墻板受力性能研究.pdf

1、我國(guó)仍處于大規(guī)模的基本建設(shè)時(shí)期，新建工程和拆除舊有建筑產(chǎn)生了大量建筑垃圾，目前對(duì)建筑垃圾的處置方式主要是填埋與堆放，資源化再利用的比率很低，建筑垃圾大量填埋與堆放不僅侵占破壞土地，還嚴(yán)重污染環(huán)境。我國(guó)城鄉(xiāng)大量的舊建筑物以砌體結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)為主，建筑垃圾中廢磚所占的比例很大，但當(dāng)前對(duì)廢磚再生利用的研究較少。本文針對(duì)急待解決的大量廢磚建筑垃圾的再生利用問(wèn)題，開(kāi)展建筑垃圾廢磚再生粗骨料混凝土及預(yù)制墻板受力性能研究，力求將大量廢磚建筑垃圾開(kāi)發(fā)為

2、一種新型墻體材料。論文的研究?jī)?nèi)容對(duì)促進(jìn)建筑垃圾的綜合利用，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境具有重要意義，研究成果可供廢磚再生粗骨料混凝土預(yù)制墻板的工程應(yīng)用參考，對(duì)其他建筑垃圾的再生利用也有借鑒作用。論文研究工作得到了河南省新型墻材改革基金的資助。
　　論文在對(duì)廢磚再生粗骨料和建筑垃圾再生細(xì)骨料的物理力學(xué)性能、廢磚再生混凝土的配合比和物理力學(xué)性能試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用大粒徑廢磚再生粗骨料、廢混凝土再生細(xì)骨料制作了再生混凝土預(yù)制墻板，進(jìn)行了這種新型

3、墻板在豎向荷載、平面外荷載和水平低周往復(fù)荷載作用下的受力性能試驗(yàn)，并進(jìn)行了數(shù)值分析。根據(jù)研究結(jié)果并參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，提出了工程應(yīng)用的建議。
　　論文的主要工作和成果有:
　　1.采用廢棄粘土磚經(jīng)輕微破碎獲得大粒徑粗骨料，對(duì)廢磚再生粗骨料和廢混凝土再生細(xì)骨料的顆粒級(jí)配、表觀密度、堆積密度、空隙率、吸水率、壓碎指標(biāo)等物理力學(xué)性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗(yàn)和分析，并與天然骨料進(jìn)行比較。結(jié)果表明建筑垃圾廢磚再生粗骨料強(qiáng)度較低，不適用于配

4、制對(duì)強(qiáng)度要求較高的普通混凝土，但可用于配制對(duì)強(qiáng)度要求不高的墻板類(lèi)構(gòu)件或其他墻體材料的混凝土;廢混凝土再生細(xì)骨料除吸水率較大外其他性能與天然砂相近，采取一定措施后可替代天然砂配制混凝土。
　　2.采用100％大粒徑廢磚再生粗骨料和100％廢混凝土再生細(xì)骨料配置再生混凝土，根據(jù)廢磚再生粗骨料吸水率大、吸水速度快的特點(diǎn)，采用預(yù)先添加附加水、二次攪拌的方法獲得拌合物具有較好工作性能、強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到C10～C20的廢磚再生混凝土;根據(jù)試驗(yàn)結(jié)

5、果，給出了立方體抗壓強(qiáng)度隨凈水膠比變化的關(guān)系式。對(duì)廢磚再生粗骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及收縮變形、碳化等物理力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出了廢磚再生粗骨料混凝土彈性模量計(jì)算公式和力學(xué)性能建議指標(biāo)，為墻板計(jì)算分析和工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)。
　　3.制作了邊緣構(gòu)件為普通混凝土、芯部為大粒徑廢磚再生粗骨料混凝土組成的預(yù)制墻板，進(jìn)行墻板在豎向荷載和平面外荷載作用下的受力性能試驗(yàn)和分析。結(jié)果表明在平面內(nèi)豎向荷載作用下，邊緣構(gòu)件的普通混凝

6、土和墻板芯部的廢磚再生粗骨料混凝土能共同受力，二種混凝土的強(qiáng)度均能較好發(fā)揮，建立了廢磚再生粗骨料混凝土預(yù)制墻板軸向受壓承載力的計(jì)算公式，公式的計(jì)算結(jié)果有較大安全儲(chǔ)備并可保證墻板在正常使用極限狀態(tài)下不出現(xiàn)裂縫;在大于可能承受的最大風(fēng)荷載的平面外均布荷載作用下，墻板側(cè)向撓度很小且未產(chǎn)生裂縫，在保證上、下兩端可靠連接的基礎(chǔ)上可不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的抗風(fēng)驗(yàn)算;基于彈性薄板理論和彈性支承邊界條件，推導(dǎo)出廢磚再生粗骨料混凝土預(yù)制墻板在平面外均布荷載作用下的位

7、移、內(nèi)力、應(yīng)力和應(yīng)變等的計(jì)算公式，為墻板在平面外荷載作用下的受力分析提供了有效方法。
　　4.進(jìn)行了廢磚再生粗骨料混凝土預(yù)制墻板在給定軸壓比下的水平低周往復(fù)加載試驗(yàn)，對(duì)墻板開(kāi)裂前后的滯回曲線、骨架曲線、剛度退化曲線、耗能和恢復(fù)性能、以及破壞特點(diǎn)等進(jìn)行了分析。結(jié)果表明廢磚再生混凝土預(yù)制墻板開(kāi)裂前剛度退化不明顯，水平荷載穩(wěn)定;開(kāi)裂后的耗能和變形能力均較好。參照深受彎構(gòu)件受剪承載力的計(jì)算方法，建立了考慮邊柱普通混凝土作用的廢磚再生混凝土

8、預(yù)制墻板的受剪承載力計(jì)算公式，公式計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果符合較好，可供廢磚再生混凝土預(yù)制墻板工程設(shè)計(jì)參考。
　　5.引入廢磚再生粗骨料混凝土材料性能試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用有限元軟件ABAQUS建立再生粗骨料混凝土墻板的分析模型，對(duì)廢磚再生粗骨料混凝土預(yù)制墻板在低周往復(fù)荷載作用下的受力性能進(jìn)行了數(shù)值分析并與試驗(yàn)結(jié)果比較。結(jié)果表明在各次荷載循環(huán)下數(shù)值分析的應(yīng)力狀態(tài)、滯回曲線、骨架曲線、耗能曲線、剛度退化曲線以及殘余變形均與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果接近;考慮廢磚