鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土柱力學(xué)性能研究

苗新兵 周志新 楊文海 楊 達(dá)

（1.河北天昊建筑設(shè)計(jì)院， 河北 唐山 063000；2.唐山學(xué)院， 河北 唐山 063000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，大跨度橋梁及高層建筑也有一定的發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，但其在具體實(shí)踐過(guò)程中存在一些問(wèn)題，例如施工中混凝土在澆筑后振搗存在一定的困難和挑戰(zhàn)，硬化后的混凝土收縮及徐變問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致鋼管的約束力不斷下降，所以要重視問(wèn)題的解決，重視鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土助力學(xué)性能研究，要重視在維持鋼筋混凝本身特性的前提與基礎(chǔ)上，要重視發(fā)揮自應(yīng)力混凝土自膨脹性的特性來(lái)有效解決實(shí)際問(wèn)題，凈進(jìn)而有效保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 鋼管自應(yīng)力自密實(shí)柱力學(xué)性能的相關(guān)概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市化過(guò)程中的現(xiàn)代建筑的高度以及跨度都在不斷遞增，大型建筑物會(huì)讓建筑柱子承受更大的荷載壓力，而在軸壓力又較高的狀態(tài)下，堅(jiān)持使用普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致柱子所要承受的截面壓力越來(lái)越大，進(jìn)而造成其在建設(shè)過(guò)程中占據(jù)更大的空間，不利于解決城市用地資源緊張的問(wèn)題，而且還極有可能會(huì)形成剪跨度非常小的短柱。實(shí)踐結(jié)果證明，這類短柱的穩(wěn)定性不夠，在遇到地震等災(zāi)害時(shí)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)有效處理的短柱會(huì)很容易被破壞，其變形能力較之高軸壓比柱差距不大，在這過(guò)程中使用強(qiáng)度比較高的鋼筋混凝土柱，有利于節(jié)省柱子截面面積，進(jìn)而有利于擴(kuò)大使用的空間。建筑工程項(xiàng)目中的承載做設(shè)計(jì)直接關(guān)系到大地震下是否會(huì)倒塌，所以柱子的選用不僅要有足夠的強(qiáng)度，而且還要有一定的延性，而鋼管混凝土承載力比較高、塑性及韌性都比較強(qiáng)，施工方便，操作便捷，性價(jià)比比較高，所以其在建筑工程項(xiàng)目施工過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

是鋼-混凝土結(jié)構(gòu)中一種比較常見(jiàn)的形式，其主要是將混凝土注入到鋼管中而形成一種全新的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的鋼管內(nèi)部不會(huì)再配置鋼筋。鋼管混凝土的原理主要是在利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中的組合作用，讓鋼管混凝土的整體性可以有效改善。由于核心混凝土結(jié)構(gòu)又具備一定的延續(xù)性，有利于避開(kāi)外部鋼管容易發(fā)生變形的問(wèn)題，有利于充分發(fā)揮材料的性能，所以鋼管混凝土在建筑工程中應(yīng)用比較廣泛，也是高層建筑及橋梁工程建設(shè)過(guò)程中較為理想、合適的建筑建設(shè)材料，所以要重視鋼管混凝土澆筑質(zhì)量的提升，重視鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土柱力學(xué)性能的研究分析。

2 自應(yīng)力自密實(shí)鋼管混凝土的發(fā)展及特點(diǎn)

2.1 自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)及工作性能分析

2.1.1 自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)

自密實(shí)混凝土又被稱為振搗混凝土，其實(shí)一種比較高性能的混凝土，有一定的耐久性，主要講調(diào)工作性能的混凝土?；炷翑嚢栉镌谶\(yùn)輸、制造以及灌輸時(shí)過(guò)程中不會(huì)輕易出現(xiàn)有害離析的問(wèn)題，而且其能夠在自重情況下不需要進(jìn)行振搗，可以自行進(jìn)行模板沒(méi)的填充，進(jìn)而形成分布十分均勻的混凝土結(jié)構(gòu)。其在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的硬化后，具備比較好的力學(xué)性能與耐久性性能，尤其是耐久性性能是其最重要的特點(diǎn)?；炷了z比較低，結(jié)構(gòu)十分緊密，所以其抗?jié)B性以及抗碳性比較強(qiáng)，抗裂性能也比較好，有利于抵御外界環(huán)境中的有害物質(zhì)。

2.1.2 自密實(shí)混凝土的工作性能

一般混凝土機(jī)械振搗主要是在混凝土攪拌物會(huì)在比較高頻率的振搗過(guò)程中，比較大幅度的撞擊內(nèi)部的顆粒，從而引起振動(dòng)。這類振動(dòng)有利于改變攪拌物的物理性質(zhì)，因此重視讓其在開(kāi)始階段形成的絮狀凝膠結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而形成溶膠，可以將相互接觸的顆粒分開(kāi)，進(jìn)而有利于削弱顆粒間的合力，讓混凝土拌合物在應(yīng)力面前屈服，并不斷下降，會(huì)直接影響到區(qū)域混凝土的流動(dòng)情況，會(huì)讓混凝土呈液態(tài)，并讓其形成比較密實(shí)的形態(tài)。一般自密實(shí)混凝土形成過(guò)程中主要是借助外加劑、膠凝材料、骨料的科學(xué)合理選用及搭配，然后讓自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)在應(yīng)力作用情況下屈服，并盡可能的避免減小其能夠被自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力所克服，而且要讓混凝土發(fā)生流動(dòng)，并讓其具有一定的塑性，進(jìn)而有利于讓骨料在水漿中懸浮，進(jìn)而盡可能的避免離析以及泌水問(wèn)題的出現(xiàn)。

2.2 自應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)及工作性能

2.2.1 自應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)分析

是膨脹混凝土結(jié)構(gòu)中重要分支形式之一，所以在水泥中其膨脹組會(huì)有一定的水化反應(yīng)，進(jìn)而有利于實(shí)現(xiàn)體積的膨脹，這類型的膨脹可以解決普通混凝土由于水分散失而引發(fā)。體積收縮和開(kāi)裂，開(kāi)裂一定程度上會(huì)降低混凝土的耐久性。膨脹混凝土可以根據(jù)其功能及產(chǎn)生自應(yīng)力的大小分為補(bǔ)償收縮混凝土以及自應(yīng)力混凝土兩種類型，其中補(bǔ)償收縮的最主要目的是盡可能的減小因?yàn)轶w積收縮帶來(lái)的開(kāi)裂問(wèn)題，一般自應(yīng)力主要是為了提升建筑或制品的工作能力以及承載能力的，自應(yīng)力混凝土在發(fā)生膨脹后，會(huì)讓其充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)作用張拉鋼筋，不需要外部再施加荷載來(lái)輔助，而其在混凝土中會(huì)產(chǎn)生比較高的自應(yīng)力，可以節(jié)省在建筑工程施工過(guò)程中機(jī)械張拉需要耗費(fèi)的能源，進(jìn)而有利于建筑工程施工成本的有效控制，也有利于提升建筑工程中混凝土的抗裂性能。

硬化后自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能的特性主要表現(xiàn)在強(qiáng)度、彈性模量、收縮性以及抗碳性等方面。首先，自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能是非常穩(wěn)定的，但是免振搗成型的強(qiáng)度一般會(huì)優(yōu)于插搗成型的強(qiáng)度，其可以讓材料分布更均勻，標(biāo)準(zhǔn)差也更好。其次，因?yàn)榇止橇嫌昧勘容^少，材料用量比較多，砂率會(huì)比較大，所以其彈性模量會(huì)比普通混凝土的彈性模量要少一些；可以減小收縮，有利于提升抗裂性能。另外，由于自密實(shí)混凝土的水膠含量比較低，所以其堿度有所降低，抗碳性能比較好，有利于對(duì)鋼筋的保護(hù)。

2.2.2 自應(yīng)力混凝土的影響因素

配制比是影響自應(yīng)力混凝土工作性能的關(guān)鍵因素之一，也是最不穩(wěn)定的影響因素，所以要減小其影響工作難度比較大。自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)中，自應(yīng)力水泥的用量把控十分重要，其與膨脹劑量的增加有一定關(guān)系，一般水泥用量與膨脹劑用量增加的情況下，膨脹效果會(huì)越好，有利于提高自應(yīng)力，所以在建筑工程施工過(guò)程中可以通過(guò)把控自應(yīng)力水泥以及膨脹劑的用量，科學(xué)合理的配制出可以滿足施工需求的自應(yīng)力水泥。水灰比直接關(guān)乎其工作性能，所以要控制好水灰比的比例。鋼管自應(yīng)力混凝土的彈性工作段較普通鋼管混凝土稍長(zhǎng)，但塑性階段變形能力減弱，而摻加適量的膨脹劑對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響小，有利于提高混凝土的力學(xué)性能。要重視把初始自應(yīng)力的作用考慮為核心混凝土強(qiáng)度的提高，這樣分析可以更加直觀反映鋼管自應(yīng)力混凝土的力學(xué)特點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土柱力學(xué)研究有利于其在建筑工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的進(jìn)一步發(fā)展，自應(yīng)力混凝土屬于比較典型的早強(qiáng)度混凝土，其發(fā)展速度比較快，有利于在工程施工中的進(jìn)一步應(yīng)用。