鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)粘結(jié)
——滑移性能研究概況

李顯輝 于曉東

（山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

1 鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)界面研究背景

組合結(jié)構(gòu)在我國建筑中的運(yùn)用愈來愈廣泛，鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)作為新興的組合結(jié)構(gòu)，可以有效利用廢棄混凝土，減少建筑垃圾；另一方面，鋼管和再生混凝土組合，提升了再生混凝土性能，具有良好的應(yīng)用前景。而再生混凝土與鋼管之間的粘結(jié)滑移性能成為影響該構(gòu)件應(yīng)用的一個(gè)阻礙，本文通過分析國內(nèi)外學(xué)者對鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)之間粘結(jié)滑移能力，為鋼管再生混凝土界面力的研究提供方向。

2 鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)界面研究現(xiàn)狀

國內(nèi)李衛(wèi)寧[1]研究了方形鋼管再生混凝土的粘結(jié)、滑移性能，制作了10 個(gè)方形鋼管再生混凝土柱進(jìn)行推出試驗(yàn)，該試驗(yàn)研究了埋置長度、混凝土強(qiáng)度、再生粗骨料取代率等參數(shù)的影響,得到了鋼管和再生混凝土之間的荷載-滑移曲線，研究了各參數(shù)變化對粘結(jié)強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明：界面荷載-滑移曲線經(jīng)歷了四個(gè)階段，無滑移、應(yīng)力上升、應(yīng)力突變及應(yīng)力下降階段，取代率對界面力影響較小，混凝土強(qiáng)度影響較大。趙強(qiáng)[2]對8 根鋼管再生混凝土構(gòu)件界面性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，研究再生混凝土強(qiáng)度和再生骨料取代率對構(gòu)件界面性能的影響。研究結(jié)果表明：不同取代率的鋼管再生混凝土荷載滑移曲線具有相似性。再生骨料取代率越高，界面粘結(jié)強(qiáng)度越低；再生混凝土強(qiáng)度提升，粘結(jié)強(qiáng)度增加，但增加幅度逐漸降低。薛曉楠[3]對8 根鋼管再生大骨料混凝土構(gòu)件進(jìn)行了推出試驗(yàn)研究，研究了界面黏結(jié)長度和取代率對初始和極限黏結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系，得到了相應(yīng)粘結(jié)滑移曲線。研究結(jié)果表明：再生鋼管大骨料混凝土構(gòu)件經(jīng)歷了三個(gè)階段：無滑移階段、上升階段及下降階段，并且加載端、中部和自由端的應(yīng)力-滑移曲線相似，取代率在(0～40%)，極限黏結(jié)強(qiáng)度變化隨著取代率的增加而增加，并且在取代率為40%時(shí)強(qiáng)度最大，初始粘結(jié)強(qiáng)度變化較小，得出最優(yōu)取代率為40%。黏結(jié)界面長度在400～700 mm 內(nèi)，初滑移黏結(jié)強(qiáng)度隨著黏結(jié)界面長度的增加而增加，增幅不大，約為增加0.001 MPa，而極限黏結(jié)強(qiáng)度隨著黏結(jié)界面長度的增加有下降的趨勢。對再生集料混凝土(RAC) 與鋼管的粘結(jié)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。Wan-QingLyu[4]對56 個(gè)RAC- FST 試件進(jìn)行了斷面型式、斷面尺寸、RAC 強(qiáng)度、再生粗骨料置換率、界面處理(含油、拋光) 等參數(shù)的推出試驗(yàn)。在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，探討了化學(xué)粘結(jié)、微聯(lián)鎖和宏觀聯(lián)鎖對粘結(jié)強(qiáng)度影響的機(jī)理。分析結(jié)果表明，截面類型和截面尺寸是影響鋼管與RAC 型心粘結(jié)強(qiáng)度的兩個(gè)主要參數(shù)。結(jié)果表明，在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼-混凝土表面的粘結(jié)性能與鋼-混凝土表面的粘結(jié)性能基本一致。最后，提出了計(jì)算核心混凝土與外鋼管粘結(jié)強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式。MinshengGuan[5]采用人工砂(MS-CFT)對鋼管混凝土柱的粘結(jié)強(qiáng)度和粘結(jié)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在MS-CFT 柱上進(jìn)行了54 次推出試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)為：用于制砂的石材類型、鋼管徑厚比、混凝土抗壓強(qiáng)度、石粉含量。試驗(yàn)結(jié)果表明：MS-CFT 柱的粘結(jié)強(qiáng)度高于CFT 柱；該柱的粘結(jié)強(qiáng)度隨鋼管徑厚比的減小而增大。

3 鋼管再生混凝土組合結(jié)構(gòu)界面進(jìn)展及展望

經(jīng)大量文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，再生混凝土強(qiáng)度、再生混凝土骨料取代率、埋置長度等因素對鋼管再生混凝土構(gòu)件界面力影響較大，制作該構(gòu)件時(shí)，應(yīng)綜合考慮性價(jià)比，選取合適的混凝土及再生骨料取代率，另外亦可以在構(gòu)件兩端增加端板，構(gòu)件內(nèi)部增加加勁肋等措施增強(qiáng)其界面力，保證鋼管再生混凝土構(gòu)件良好的工作，使該構(gòu)件逐步替代傳統(tǒng)混凝土柱，使建筑更加綠色環(huán)保化。