废弃玻璃混凝土梁受弯性能及裂缝分形特性研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zexuan123
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当前,中国建筑行业进入了高速发展时期,各种建筑材料被大量的消耗,与此同时,固体废弃物中玻璃的占比也越来越高,掩埋处理不仅浪费了大量的土地,也对环境造成了“闪色污染”,因此,研究学者考虑用废弃玻璃去置换混凝土中的骨料,制备成新型混凝土,这样既能缓解建筑行业混凝土的消耗,同时也能对废弃物进行重新再利用,实现“变废为宝”,契合国家提倡的绿色可持续发展理念。本文主要研究了玻璃混凝土梁在不同取代率和不同取代形式下受弯性能的差异,并利用分形理论对表面裂缝进行了分析,探讨了玻璃混凝土梁受弯性能与分形维数之间的关系,最后,提出了考虑分形理论的受弯承载力计算公式,具体研究内容及结果如下:(1)通过对9组试验梁进行受弯性能试验,分析了玻璃混凝土梁的破坏形态、开裂与极限荷载、混凝土与受拉钢筋应变、跨中挠度以及最大裂缝宽度的变化规律,并比较了玻璃混凝土梁与普通混凝土梁的差别。试验结果表明:玻璃混凝土破坏模式与普通混凝土相似,均满足平截面假定,跨中挠度与受拉钢筋应变在荷载作用下都经历了三个变化阶段,随着取代率的增加,玻璃混凝土梁的承载力相比普通混凝土梁均有所下降,但取代率在0~50%时,下降幅度并不明显,表明在一定取代范围内用玻璃骨料置换天然骨料是可行的。从裂缝分布情况来看,玻璃细骨料比玻璃粗骨料表现出更好地抗裂效果,取代率的增加会导致裂缝的开展越来越紊乱无序。最后,按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中相关公式对玻璃混凝土梁的受弯性能进行适用性分析。(2)验证发现玻璃混凝土梁表面裂缝分布均具有统计意义上自相似性,可以用分形维数来衡量裂缝的复杂程度,玻璃混凝土梁的分形维数在1.10~1.30。在破坏阶段,相同取代形式下,玻璃骨料取代率的增加会导致分形维数随之增加;相同取代率下,玻璃粗骨料的分形维数均大于玻璃细骨料,建立了表面裂缝分形维数与受弯性能的定量关系,预估玻璃混凝土梁受荷过程中的受弯性能变化。最后,基于weibull统计损伤方程,建立了考虑裂缝分形维数的损伤本构模型,提出了关于玻璃混凝土考虑裂缝分形维数的正截面受弯承载力计算公式,模型计算值能与试验值很好的吻合,具有使用意义,为今后玻璃混凝土构件在实际工程应用中安全性能提供参考。
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