内填废渣混凝土的不锈钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

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近年来研究者们开始重视固体废弃物在建筑材料中的利用。这不仅有助于降低对自然资源的依赖,还可减少相应的垃圾填埋成本,保护环境免受可能的污染。本文对内填废渣(不锈钢渣与废玻璃)混凝土的不锈钢管混凝土短柱的力学性能展开试验研究与理论分析。与普通钢管混凝土柱对比,分析新型不锈钢和不锈钢渣与废玻璃混凝土对钢管混凝土柱力学性能的影响规律,特别是该类废渣混凝土可能的体积膨胀性对钢管混凝土约束效应的影响进行了探究。具体内容包括:(1)进行了各类废渣砂与不锈钢渣粉制备河砂的试验,分析了替代率对砂浆抗压强度及其制备经济性的影响,试验结果表明各类废渣按适当比例替代砂浆中的水泥或河砂可取得较好的力学性能与社会经济效益。(2)基于砂浆试验结果,进行了不同类型不锈钢渣与废玻璃替代混凝土中天然粗、细骨料或胶凝材料的三个批次共13种不同配合比的试验研究,分析了废渣种类及替代率对混凝土和易性、干密度、抗压强度、弹性模量和体积变化率的影响。试验结果表明各类废渣以合理替代率替代混凝土中的天然粗、细骨料或胶凝材料(水泥)可使得混凝土相关力学性能优于普通混凝土。但各类废渣用作混凝土的粗、细骨料或胶凝材料替代均使混凝土的体积出现膨胀,特别是未经陈伏的不锈钢渣粗骨料导致混凝土膨胀开裂严重。(3)随后进行了 6种以不锈钢渣和废玻璃综合替代混凝土粗、细骨料和胶凝材料的试验研究,分析了各综合替代方式对混凝土力学性能与体积膨胀变化的影响。结果表明综合替代不锈钢渣与废玻璃为粗、细骨料和胶凝材料的废渣混凝土的性能与普通混凝土相当。经陈伏后的各类废渣使得混凝土的体积膨胀减弱,且将各类不锈钢渣用作混凝土骨料和/或胶凝材料可有效抑制其重金属元素的析出。(4)最后进行了内填不锈钢渣与废玻璃混凝土的新型QN1803不锈钢钢管混凝土轴压短柱力学性能的研究,探究了新型不锈钢与废渣混凝土对钢管混凝土柱力学性能的影响。研究结果发现内填废渣混凝土的不锈钢管混凝土柱的破坏模态与普通不锈钢管混凝土柱类似;新型QN1803不锈钢管对核心混凝土的约束效应优于普通碳钢管;而各类废渣混凝土作为钢管混凝土的核心混凝土使用对刚度影响较小但提高了延性,且混凝土可能的体积膨胀提高了构件的承载力;随后分析了现有各类规范承载力公式和有限元模型的适用性及预测精度。
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