钢管再生混凝土柱力学性能研究进展

I建筑工程I Architectural Engineering钢管再生混凝土构件受力性能研究现状分析黄诚周海峰周敏秦玉兰周兴瑜(吉安职业技术学院，江西吉安343000)摘要：钢管混凝土构件由于钢管和混凝土相互作用，共同受力，在承载力，变形，抗震性等方页具有优越性。

将再生混凝土灌入钢管内，形成钢管再生混凝土构件，由于再生混凝土受到钢管的约束作用，其强度和变形性能相比普通再生混凝土得到了显著改善。

本文从实心钢管再生混凝土柱和中空夹层钢管再生混凝土柱两种截面形式，分析了当前钢管再生混凝土构件受力性能的研究，提出了钢管再生混凝土构件今后的研究方向。

关键词：钢管再生混凝土；构件；研究现状钢管混凝土结构具有自重轻、承载力高、塑性和韧性好、抗弯刚度大、抗震性能好、施工速度快和经济性好等特点，因而在现代高层建筑、大跨度桥梁、输电塔和地铁车站等工程建设领域中得到了广泛应用叭随着我国城镇化进程的加快，每年废弃的混凝土也大量增加，废弃混凝土的处理和利用研究具有现实意义。

研究表明，再生混凝土与普通混凝土相比，其强度、弹性模量、收缩、徐变、流动性等方面都较差叭充分利用钢管混凝土构件的优点，使用钢管再生混凝土构件，可使得再生混凝土的力学性能得到显著提高叫一、钢管再生Mt蚌受力性能研题状相关研究团队近来主要开展了钢管混杂骨料再生混凝土柱的拟静力试验，截面形式为圆形和方形，试验得到了试件的破坏情况、滞回曲线、骨架曲线，进一步分析了试件抗震性能的变化规律叫以轴压比为主要参数，设计了3"薄壁钢管再生混凝土构件，经过试验后，得到了试件的滞回曲线，并分析得到了骨架曲线和冈U度退化曲线，利用ABAQUS有限元软件数值模拟分析了含钢率对试件滞回曲线的影响规律间；以长细比及偏心距为主要变化因素，对8个方钢管再生混凝土长柱试件进行偏心受压单调加载试验，并利用ANSYS^■限元软件对其承载性能进行了数值模拟，研究了该类构件的受压工作机理間；对不同截面形式和不同混凝土类型的钢管混凝土试件进行了研究，并对轴力-纵向应变全过程进行模拟，其中截面形式有圆实心、圆套圆中空夹层、圆套方中空夹层3种，混壮类型包括普通混壮和再生混凝土(再生粗骨料取瞬为5%两类吧实心钢管再生混凝土结构从构件单调加载下的轴压、偏压到往复荷载作用下的抗震性能开展了系列研究，已取得了工作机理分析、不同#的影响、承财简化计算公式等服二、中空夹层钢管再生混凝土构件受力性能研究现状中空夹层钢管混贮由钢管混发展而来，是一种在两个同心放置的钢管之间灌注混凝土而形成的构件，除具有钢管混凝土的基本优点外，还有截面开展、抗弯刚度大、自重轻等特点。

再生混凝土材料力学性能研究进展及应用李显辉（山西建筑职业技术学院，山西太原030006）摘要：再生混凝土材料是一种绿色环保的建筑材料,其主要力学性能受再生混凝土粗骨料取代率、水灰比、粒径大小等因素的影响,其力学性能略低于普通混凝土,但再生混凝土力学性能仍满足建筑结构的应用,可以在道路、桥梁和主体结构中大规模应用。

关键词：再生混凝土;取代率;力学性能1再生混凝土材料的特点再生混凝土是将废弃混凝土块经破碎、清洗、分级后得到的“再生骨料”,部分或全部替代天然骨料的混凝土,不但对建筑垃圾进行有效利用,而且减少了天然矿石的用量,是一种绿色环保的建筑材料。

我国对再生混凝土研究起步较晚,经过同济、广西大学等高校的不懈努力,我国在2011年颁布GB/T25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》和GB/T25177—2010《混凝土用再生骨料》技术规程,再生混凝土的应用在我国铺展开来。

2再生混凝土材料力学性能研究现状再生混凝土材料力学性能的研究结果表明,影响再生混凝土力学性能指标的重要因素为再生混凝土粗骨料的水灰比、粒径大小、粗骨料取代率[1-2]。

再生混凝土耐久性包括抗冻性、抗渗性以及抗侵蚀性,其中再生混凝土抗冻性低于普通混凝土,主要受水灰比、再生粗骨料取代率、再生粗骨料品质等因素影响,其中再生粗骨料取代率对其影响最大;再生混凝土材料的渗透性随着水灰比、再生粗骨料取代率、时间的增加而变大,适量矿物“掺和料”的加入可以改善再生混凝土的渗透性;再生混凝土侵蚀性受影响因素较多,矿物掺合料、荷载率、再生骨料取代率、再生混凝土配比等参数等都对其侵蚀性有影响。

再生混凝土的收缩性受再生粗骨料取代率影响较大,随着再生粗骨料取代率的增大,再生混凝土内总砂浆含量增大,进而降低了再生粗骨料对收缩变形的限制作用,增大再生混凝土的收缩变形。

国内外学者对再生混凝土在构件的层面也做了较多的研究,国外B.C.Han等[3]对12根再生混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究,ippei M等[4]对再生混凝土梁受弯性能进行了试验研究,国内肖建庄课题组[5]对再生混凝土梁进行了受弯和受剪试验研究,曹万林课题组[6]对再生混凝土高剪力墙、低矮剪力墙和加配暗支撑的剪力墙与普通混凝土剪力墙进行了抗震性能试验研究,柳炳康课题组[7-8]对再生混凝土框架结构中的中节点、边节点、顶层角节点做了低周期反复荷载下的试验研究。

水泥与混凝土生产Cement and concrete production36再生混凝土力学性能研究及进展杜文琦（山东科技大学，山东泰安271000）中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2020）01-0036-01摘要：随着社会文明程度的进步以及科学技术的发展，人们逐渐加深节约资源甚至循环利用等想法，切实践行可持续发展观。

由于工地建筑产生的建筑垃圾不断增加，对于环境的安全构成了威胁。

因此，再生混凝土的应用、完善与推广将是解决建筑垃圾问题以及实现可持续发展的重要的方案。

关键词：再生混凝土；物理力学性能；变形性能；抗渗性能；影响因素1 再生混凝土简介再生混凝土是指将建筑过程中已废弃的混凝土块经过一定的加工程序处理之后，按照相对应的比例与级配混合，可以代替一部分天然集料，最后经过一定的加工工艺配成的新混凝土。

因此，再生混凝土可以有效的利用建筑垃圾，解决建筑垃圾污染的问题，实现可持续发展。

因此，本文研究有关再生混凝土力学性能影响因素的文献，进而进行综述，研究了其物理力学性能影响因素，变形性能影响因素以及抗渗性影响因素三个方面，总结了再生混凝土各项性能指标。

为再生混凝土的进一步研究及其工程实际应用范围的扩展提供了一定的理论依据。

2 物理力学性能影响因素由于原生混凝土在制备过程中会产生孔隙、裂缝，再生混凝土也存在这样的缺陷，当两类混凝土一起制备时的孔隙会形成相叠加的效果。

所以再生混凝土在相比于原生混凝土存在更大的孔隙率。

研究表明，在导热系数方面，再生混凝土与原生混凝土相比较低，说明再生混凝土的保温作用更加显著[1]。

王建超[2]研究了废弃纤维再生混凝土的力学性能，建立了再生混凝土抗压强度、弹性模量等变化的函数关系式。

贾飞[3]研究了骨料侵蚀程度对再生混凝土力学性能的影响。

得出了其力学性能受粗骨料取代率、水灰比等因素的影响很大。

3 荷载作用下的变形性能影响因素影响再生混凝土性能的因素还有变形影响因素。

再生混凝土力学性能试验研究再生混凝土是一种利用废弃材料或再生骨料替代传统骨料制备的混凝土。

随着环境保护意识的增强和可持续发展的要求，再生混凝土的研究和应用受到了广泛关注。

再生混凝土的力学性能是其应用的重要指标之一，因此进行再生混凝土力学性能试验研究十分必要。

一、抗压强度试验抗压强度试验是评价混凝土强度的重要指标。

进行再生混凝土抗压强度试验时，需要按照相关规范的要求制备试件，通常为立方体或圆柱体试件。

然后在试验机上施加逐渐增加的垂直压力，记录载荷与变形的关系，并测得其最大承载能力。

二、抗拉强度试验抗拉强度试验是评价混凝土抗拉能力的指标。

由于混凝土的抗拉强度较低，因此在试验中通常采用间接的方法，如钢筋拉伸试验或三点弯曲试验。

通过在试验机上施加拉力或弯矩，得到混凝土的抗拉强度。

三、抗剪强度试验抗剪强度试验是评价混凝土抗剪性能的指标。

常用的试验方法有直剪试验和倾斜剪试验。

通过施加剪切力，在试验机中观察其破坏模式和测量抗剪强度。

四、抗冻性试验抗冻性试验是评价混凝土在冻融循环过程中的性能的指标。

常用的试验方法有水冻融试验和氯盐冻融试验。

通过在设定的温度和湿度条件下进行冻融循环，观察混凝土的破坏情况以及测量抗冻性。

五、耐久性试验耐久性试验是评价混凝土在长期使用过程中能否满足要求的指标。

包括耐化学腐蚀性试验、抗硫酸盐侵蚀试验、抗氯离子渗透性试验等。

通过模拟混凝土在特定环境下的腐蚀作用，观察其性能变化以及测量相应的指标。

六、微观结构分析为了更全面地了解再生混凝土的性能，还可以通过扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等技术对其微观结构进行分析。

这些分析方法可以提供混凝土中骨料分布、孔隙结构以及水泥胶石的化学组成等信息。

总之，再生混凝土的力学性能试验研究十分关键，可以评价其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗冻性、耐久性等指标，并通过微观结构分析进一步了解其性能变化机理，为再生混凝土的应用提供科学依据。

第45卷第8期 山 西建筑V〇L45N〇.82 0 1 9 年3 月S H A N X I A R C H I T E C T U R E Mar. 2019 • 31 •文章编号：1009-6825 (2019)08-0031 -02钢管再生混凝土力学性能的研究进展田璐(中国十七冶集团有限公司，安徽马鞍山24300)摘要:钢管再生混凝土是较为合理妥善的再生混凝土技术应用方案。

对钢管再生混凝土力学性能的研究现状进行了分析，从轴 压、偏压和抗震等方面进行了论述，并对钢管再生混凝土未来研究问题进行了展望。

关键词：再生混凝土，钢管混凝土，钢管再生混凝土，力学性能中图分类号:T U375 文献标识码:A近年来，随着我国城市建设的高速发展，对建筑材料的消耗 量越来越大，而混凝土是使用量最大的建筑材料,它具有抗压强 度大、耐久性好、抗震性能好、可模性好、取材容易和生产技术要 求较低等优点，同时缺点也较为明显，如抗拉强度较小、脆性大和 易开裂等。

大量使用混凝土对自然资源的消耗极为巨大,必然造 成环境问题。

老旧建筑物和构筑物拆除及自然灾害如地震等则 会产生大量的废弃混凝土，如果仅靠堆弃和掩埋解决诸如此类的 建筑垃圾,必然造成环境的二次污染。

将废弃混凝土加工处理后作为骨料掺人混凝土中制成再生 混凝土则是解决上述问题的有效措施。

钢管混凝土技术在国内 已经较为成熟，因其承载力高、延性好和建筑材料使用量相对较 少等优点而被广泛使用，所以钢管再生混凝土是一种较为合理的 再生混凝土技术使用方案，两者结合使用可以充分发挥再生混凝 土和钢管混凝土的材料特性优点，促进废弃混凝土的回收利用和 再生混凝土技术的研究发展。

1再生钢管混凝土的轴向受压性能M o h a m j等[1]开展了钢管再生混凝土柱的轴向受压试验，结 果表明，在相同含钢率的条件下，钢管再生混凝土柱的极限承载 力和延性要大于普通的钢筋混凝土柱和钢筋再生混凝土柱，而且 钢管再生混凝土柱节省了 10%左右的混凝土材料,说明了钢管再 生混凝土用于实际工程结构中的可行性。

钢管再生混凝土柱力学性能研究进展当前，我国城镇化进程加快，既有建筑的更替和新建结构的增长，导致大量的建筑材料耗费。

为实现可持续发展，再生混凝土技术应用而生，废弃混凝土的回收利用减少了建筑固废排放量和天然资源消耗，为资源环境循环利用提供了新思路，成为目前学者们的研究热点[1]。

由于再生骨料自身的缺陷，使得再生混凝土的力学和耐久性能不同程度的降低，限制了再生混凝土在工程中的应用[2]。

将再生混凝土引入到钢管混凝土中，使构件同时具备了钢管和再生混凝土2 种材料的特性，既保留了钢管混凝土高承载力和抗震能力，又能有效利用建筑废弃物、节能环保，具有良好的推广应用前景[3]。

钢管再生混凝土的研究起步较晚，钢管再生混凝土柱力学性能的研究尚处于理论层面，实际工程应用还相对较少[4−6]。

钢管再生混凝土的研究主要集中在柱的力学性能和抗震方面。

试验研究多以再生骨料取代率、再生混凝土强度、钢管形状、钢管组合构造形式、柱型类别、长细比、含钢率和荷载比等作为参变量，对其破坏形态、力学性能和变形能力等进行分析。

本文将针对性的归纳总结钢管再生混凝土柱的力学性能、改变外部环境下的工作性能和抗震性能。

在试验示范的跟踪过程中，云天化产品示范田的冬枣长势旺盛，中期表现出挂果多，果实品相好，树体健壮；采收期冬枣色泽好，果形均匀，畸形果少，口感佳。

示范田亩增产82.4kg，亩增收10075.2元，给农户带来的一定的经济效益。

通过试验示范，云天化“滴灌二铵”和“大量元素水溶肥”系列肥料得到了种植户的认可。

1 再生混凝土物理及力学性能用废弃混凝土破碎加工而成的再生集料，由粒径大小分为再生粗骨料(5～31.5 mm)和再生细骨料(0.5～5 mm)，由于旧砂浆、表面裂纹和杂质的存在，使得再生混凝土弹性模量小于普通混凝土，而干缩和徐变变形大于普通混凝土[7]。

且再生骨料随机性和变异性较大，致使其具有孔隙率大、吸水率高、密度小、压碎指标值高等缺陷，老砂浆和界面过渡区是再生混凝土的主要薄弱环节[8]。

钢管再生混凝土柱研究现状与展望摘要：再生混凝土的弹性模量与抗压强度低，收缩徐变大，耐久性差，各种力学性能的离散性大，利用钢管外包再生混凝土，能有效的避免再生混凝土材料的缺陷，同时为外包钢管提供支撑，产生“1+1>2”的组合效果，我国目前对钢管再生混凝土组合结构已有一定研究，研究发现，该结构可作为主要承重构件在工程中进行应用。

关键词：外包钢管；再生混凝土；组合结构1.钢管再生混凝土柱的特点再生混凝土由于再生骨料内部易产生裂纹，造成再生骨料与天然骨料相比具有表观密度低、孔隙率高、强度低、吸水率高等特点，从而使再生混凝土的力学性能低于同配比的普通混凝土。

将再生混凝土置于钢管形成钢管再生混凝土，可以利用组合构件力学性能的优势有效弥补再生混凝土的力学缺陷；其次，钢管为核心混凝土提供了一个封闭的，是对再生混凝土在结构层次上的改善。

综上，钢管再生混凝土柱（Recycled Aggregate Concrete Filled Steel Tube，简称 RACFST）结构这一结构形式为拓展再生混凝土在结构工程中的应用范围开辟了新的途径，正好完美顺应了现在建筑物像超高层、超大跨发展的社会潮流，因此研究锈钢管再生混凝土柱的受力状态和失效准则较普通钢管混凝土柱更具有实际意义，作为主要竖向承重构件在多层及小高层建筑中具有较为广阔的应用前景。

2.钢管再生混凝土柱研究现状目前在钢管再生混凝土柱在结构和构件层面的研究已有一定进展，在轴压短柱方面：国外Konno等[1]最早进行了 RACFST 短柱的轴压性能研究；国内杨有福等[2]开展了10个 RACFST 短柱的轴压试验；截至目前为止，国内外学者已完成了近300个RACFST试件的轴压试验试件，研究结果表明：RACFST的破坏形式与钢管普通混凝土相似，外部钢管中部鼓曲，核心再生混凝土发生剪切破坏。

在轴压中长柱方面：国外Mohanraj E K[3]开展了中长柱试件的轴压性能研究；国内吴波、张向冈[4-5]等开展了近180 个中长柱试件的轴压、偏压性能研究。

钢管再生混凝土长柱轴压受力性能试验研究吴炎海;方映平;冯文贤;蔡杨【摘要】Axial static loading test was carried out on 6 recycled aggregate concrete filled circular steel tubular long columns. The whole loading process and failure modes were observed,and the curves of specimens about load-deformation and load-strain were plotted. The influences of the test parameters namely slenderness ratio and confine-ment index on deformation and the bearing capacities of specimens were analyzed. By domestic and foreign relevant specifications,the ultimate bearing capacity of the specimens were calculated and compared with the measured val-ues. The results indicated that the failure process of recycled aggregate concrete filled steel tubular long columns un-der axial compression includes elastic stage,elastic-plastic stage and plastic stage,and all the failure modes are elas-tic-plastic instability;Both the slenderness ratio and confinement index affect the mechanical performance of recy-cled aggregate concrete filled steel tubular long columns under axial loading,and the confinement index is more ob-vious;Finally,the calculation and design method of recycled aggregate filled steel tubular long columns under axial loading were proposed.%进行6根圆钢管再生混凝土长柱轴压的静力加载试验，观察试件受力的全过程和破坏形态，绘制出各试件的荷载-变形和荷载-应变关系曲线，分析长径比和套箍系数2个变化参数对试件变形和承载力的影响规律，采用国内外相关规程计算各试件的极限承载力并与实测值进行对比。