付敏龍 陳莉 張艷 廣西大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院

再生混凝土柱綜述

付敏龍 陳莉 張艷 廣西大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對混凝土的需求量越來越大，我國的資源日益減少。近年來我國對再生混凝土的研究越來越重視。國內(nèi)大部分學(xué)者主要是對再生混凝土的基本力學(xué)分析，對再生混凝土柱的研究甚少。本文對再生混凝土柱的研究做一個(gè)總結(jié)。

再生混凝土;柱

recycled concrete；column

1、再生混凝土柱受壓性能研究

2006年肖建莊教授和他的學(xué)生沈宏波等完成了12根不同再生粗骨料取代率下的再生混凝土柱軸心和偏心受壓試驗(yàn)，研究了再生混凝土柱的受力性能，主要包括其破壞形態(tài)和承載能力等，并與普通混凝土柱進(jìn)行了對比。考慮了再生粗骨料取代率（0%，50%，100%）和偏心距的影響。得出結(jié)論： (1)與普通混凝土柱相似，再生混凝土柱在受力過程中仍具有明顯的小偏壓、大偏壓和界限破壞三類破壞形態(tài)。再生混凝土柱與普通混凝土柱的受力過程和破壞機(jī)理基本相同。(2)再生混凝土受壓，v—M相關(guān)曲線與普通混凝土類似。在大偏壓時(shí)相同的Ⅳ，隨著再生粗骨料取代率的增大，承擔(dān)的M降低，而對小偏壓規(guī)律不明顯，有待進(jìn)一步研究。(3)可以參考現(xiàn)行規(guī)范中針對普通混凝土柱的計(jì)算方法，估算再生混凝土柱的承載能力，但精確計(jì)算仍需進(jìn)一步研究。(4)再生混凝土柱應(yīng)用于工程實(shí)際是可行的。

1.1 再生混凝土柱和普通混凝土柱軸心受壓的區(qū)別和聯(lián)系

2007年西南交通大學(xué)研究生張軍等完成了8根不同再生骨料取代率及不同的外加劑摻量的再生混凝土柱軸心受壓實(shí)驗(yàn)得出：（1）再生混凝土柱與普通混凝土柱的破壞過程基本相似，再生混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本相似。（2）再生混凝土柱在受力過程中正截面應(yīng)變變化基本符合平截面假定。（3）可以參考現(xiàn)行規(guī)范中針對普通混凝土柱的計(jì)算方法，估算再生混凝土的承載能力，但精確計(jì)算仍與進(jìn)一步研究。（4）再生混凝土柱應(yīng)用于工程實(shí)際是可行的。

1.2 再生混凝土柱的破壞形態(tài)側(cè)向變形和承載力與普通混凝土柱比較

2008年南寧航空航天大學(xué)胡小柱研究生完成了10根再生混凝土柱和4根普通混凝土柱研究。以混凝土強(qiáng)度、長細(xì)比、初始偏心距為參數(shù)。得到如下結(jié)論：（1）再生混凝土柱與普通混凝土柱的受力破壞機(jī)理和形態(tài)相似，（2)混凝土強(qiáng)度長細(xì)比和初始偏心距對再生混凝土柱側(cè)向變形和承載力的影響規(guī)律和普通混凝土柱基本一致，再生骨料對再生混凝土柱的側(cè)向剛度有增大作用，（3）再生混凝土軸心受壓柱可以按照現(xiàn)行普通混凝土規(guī)范計(jì)算普通混凝土軸心受壓柱承載力的公式進(jìn)行，對于偏心受壓柱建議取按普通混凝土偏心受壓柱相關(guān)公式計(jì)算的承載力乘以系數(shù)0.9，為了增大再生混凝土柱的延性可以采用增大箍筋和縱筋配筋率的方法。

2008年周靜海等完成了9根再生混凝土柱和3根普通混凝土短柱進(jìn)行軸心受壓試驗(yàn)．得出再生混凝土柱與普通混凝土柱具有相似的破壞機(jī)理．再生混凝土柱的承載力隨著再生粗骨料摻入量的增加逐漸降低，但降低幅度不大，當(dāng)再生骨料摻入量為15%時(shí)，再生混凝土柱的承載力能達(dá)到普通混凝土柱承載力的約94%，說明在摻入量合適的情況下，再生混凝土柱應(yīng)用實(shí)際是可行的。

2010年周靜海等完成了15根長細(xì)比為9柱子，按照再生粗骨料摻入量0%、10%、20%、30%和40%制作，在5000kN液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)上采用分級加載的方式進(jìn)行加載，直至柱子破壞。結(jié)果再生混凝土柱破壞機(jī)理同普通混凝土柱子基本一致，但變形能力較普通混凝土大，隨著再生粗骨料摻入量的增加，承載力無規(guī)律下降，當(dāng)再生粗骨料摻入量為40%時(shí)，承載力降低了7．29%。達(dá)到極限荷載時(shí)，在承載力不再下降的情況下，再生混凝土柱有較大的變形能力，再生混凝土延性優(yōu)于普通混凝土。

2、再生混凝土柱抗震性能研究

2010年北京工業(yè)大學(xué)尹海鵬博士研究生和曹萬林教授等完成了1根普通混凝土柱和4根全再生混凝土柱模型進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究，模型按1／2縮尺。考慮了縱筋配筋率為（2．31%、1．02%、3.51%）和再生粗細(xì)骨料取代率為（0%、100%）的影響。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，分析了其承載力、剛度及其退化過程、滯回特性、延性、耗能能力、破壞形態(tài)等。研究表明：隨著配筋率的增加，再生混凝土柱的承載力、剛度、耗能能力均有提高；同時(shí)，建立了基于再生混凝土強(qiáng)度折減的承載力實(shí)用計(jì)算方法，其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好。

2010年北京工業(yè)大學(xué)尹海鵬博士研究生和曹萬林教授等對不同再生骨料取代率再生混凝土柱抗震試驗(yàn)進(jìn)行研究。完成了根普通混凝土柱和3根不同再生骨料取代率的再生混凝土柱模型的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究，模型按1／2縮尺。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，分析了其承載力、剛度及其退化過程、滯回特性、延性、耗能能力、破壞形態(tài)等，提出了基于混凝土強(qiáng)度折減的承載力實(shí)用計(jì)算方法。研究表明：隨著再生骨料取代率的增加，其混凝土的彈性模量明顯減小，試件初始剛度明顯下降、承載力呈下降趨勢、耗能值下降，抗震能力呈下降趨勢。再生混凝土柱可用于多層結(jié)構(gòu)軸壓比較小的柱的抗震設(shè)計(jì)。

2010年北京工業(yè)大學(xué)張亞齊博士研究生和曹萬林教授等完成了4個(gè)剪跨比為1．75的再生混凝土短柱模型抗震性能對比試驗(yàn)，模型按l／2縮尺。模型1為普通混凝土短柱，模型2為再生粗細(xì)骨料取代率均為50%的再生混凝土短柱，模型3為再生粗細(xì)骨料取代率均為100%的再生混凝土短柱，模型4為再生粗細(xì)骨料取代率均為100%且?guī)Ы徊驿摻畹脑偕炷炼讨?。分析了各模型的承載力、剛度及其退化過程、滯回特性、位移延性、耗能能力、破壞形態(tài)。研究表明：隨著再生骨料取代率的增加，其混凝土的彈性模量明顯減小，試件初始剛度、承載力、耗能能力明顯下降；加設(shè)交叉鋼筋的試件抗震性能顯著提高；再生混凝土柱可以在軸壓比較小的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。提出了基于再生混凝土強(qiáng)度折減的承載力簡化計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值符合較好。

3、再生混凝土框架抗震性能研究

2005年同濟(jì)大學(xué)肖建莊教授等完成了3種不同再生粗骨料取代率再生混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)，在恒定豎向軸壓荷載和水平低周反復(fù)荷載作用下的抗震性能試驗(yàn)研究．通過不同再生粗骨料取代率下的節(jié)點(diǎn)抗震性能對比分析，研究了再生混凝土節(jié)點(diǎn)在模擬地震作用下的破壞形態(tài)、滯回特性、延性等問題．研究表明，再生混凝土節(jié)點(diǎn)的破壞過程與普通混凝土相類似，雖然再生混凝土節(jié)點(diǎn)的抗震性能略低于普通混凝土，但再生混凝土節(jié)點(diǎn)的延性等抗震性能仍滿足相應(yīng)抗震設(shè)防要求，說明再生混凝土可用于有抗震設(shè)防要求的框架節(jié)點(diǎn)中．再生混凝土框架節(jié)點(diǎn)的水平抗剪承載力可直接采用現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中節(jié)點(diǎn)抗剪承載力計(jì)算公式計(jì)算。最后，提出了加強(qiáng)抗震構(gòu)造要求的設(shè)計(jì)建議。

2006年同濟(jì)大學(xué)博士研究生張鵬與肖建莊教授等結(jié)合再生混凝土框架結(jié)構(gòu)在低周反復(fù)荷載作用下的抗震性能試驗(yàn)，借助于已有的鋼筋混凝土非線性分析理論和有限元分析程序ANSYS，對再生混凝土框架結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行了非線性有限元分析。理論分析和試驗(yàn)結(jié)果的比較表明：理論計(jì)算可以得到與實(shí)際試驗(yàn)較為吻合的結(jié)果，用已有的鋼筋混凝土非線性有限元理論和ANSYS程序?qū)υ偕炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析是可行的。

2010年西安建筑科技大學(xué)賈勝偉研究生等對再生粗骨料取代率分別為0、50%、100%的3榀再生混凝土框架中間節(jié)點(diǎn)在低周反復(fù)荷載作用下的試驗(yàn)研究，根據(jù)不同框架節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)、滯回曲線的對比分析，研究了在模擬地震作用下再生混凝土節(jié)點(diǎn)的滯回特性、延性、耗能性能等問題。研究表明，再生混凝土節(jié)點(diǎn)的破壞過程和普通混凝土相類似，再生混凝土節(jié)點(diǎn)的延性和耗能性能與普通混凝土接近，說明再生混凝土可用于有抗震設(shè)防要求的框架節(jié)點(diǎn)中。

4、再生混凝土組合柱

2010年李錦枝等從理論角度系統(tǒng)地研究了不同再生粗骨料取代率對鋼骨再生混凝土柱受力性能的影響, 并且與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比論證, 結(jié)果表明不同粗骨料取代率對鋼骨再生混凝土柱大偏心受壓性能的影響, 具有較明顯的規(guī)律性。

2010年研究生李軍濤對再生混凝土及鋼管再生混凝土組合柱的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，通過11種不同粗骨料替代率的再生混凝土(替代率從0%至100%變化，級差10%)的立方體試塊測得再生混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度。通過22個(gè)不同骨料替代率圓鋼管再生混凝土，獲取了建立理論分析模型的必要參數(shù)，并在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出圓鋼管再生混凝土組合柱軸心受壓的強(qiáng)度計(jì)算公式和剛度計(jì)算公式，分析骨料替代率、鋼管套箍系數(shù)對圓鋼管再生混凝土組合柱軸心受壓性能的影響。通過11個(gè)不同粗骨料替代率方鋼管再生混凝土，獲取了建立理論分析模型的必要參數(shù)，并在試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，提出方鋼管再生混凝土組合柱軸心受壓的強(qiáng)度計(jì)算公式和剛度計(jì)算公式，分析骨料替代率、鋼管套箍指標(biāo)對方鋼管再生混凝土組合柱軸心受壓性能的影響。

Overview of recycled concrete column

Fu Minlong Chen Li Zhang Yan With the rapid development of construction industry, the concrete demand is growing, China's dwindling resources.Our country pay attention to the research of regeneration concrete more and more seriously. Most of the domestic scholars mainly on recycled concrete mechanics analysis ,but on research of recycled concrete column is very little.In this paper I will make a summary on the research of recycled concrete columns.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.03.020