劉合敏

（長江師范學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，重慶 408100）

再生混凝土柱抗震性能研究進展

劉合敏

（長江師范學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，重慶 408100）

深入探討了再生混凝土柱抗震性能的應(yīng)用現(xiàn)狀及目前幾種應(yīng)用形式的再生混凝土柱抗震性能特點，并對再生混凝土柱抗震性的應(yīng)用前景及發(fā)展方向提出了展望，為再生混凝土柱的研究人員提供應(yīng)用參考。

再生混凝土柱；抗震；研究進展；展望

1 前言

再生混凝土是廢棄混凝土經(jīng)破碎、分離得到的粗骨料而制成的節(jié)能環(huán)保構(gòu)件，隨著社會的發(fā)展，建筑行業(yè)的興起及大量的建筑結(jié)構(gòu)的興建，使得廢棄的混凝土對環(huán)境產(chǎn)生很大的壓力，不利用社會的可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能環(huán)保的宗旨。

廢棄的混凝土通過破碎、篩分后，將其中的粗骨料進行分離，再混以新的水泥砂漿制成的混凝土，稱為再生混凝土，由再生混凝土制成的構(gòu)件的力學(xué)性能都得到了大量學(xué)者的研究和分析，但是我國是一個地震頻發(fā)的國家，再生混凝土構(gòu)件的抗震性能尤為重要，對再生混凝土柱的抗震性能研究有利于再生混合構(gòu)件的工程應(yīng)用，為再生混凝土柱在抗震工程中的應(yīng)用提供必要的參考。

2 再生混凝土柱抗震性能研究進展情況

2.1 管約束再生混凝土柱

管約束再生混凝土主要包括（1）鋼管約束：張向?qū)?］等人的研究結(jié)果表明鋼管再生混凝土柱的破壞過程以及破壞形態(tài)均與普通鋼管混凝土柱相似，表現(xiàn)為在模擬地震作用下鋼管底部的鼓曲破壞；試件的滯回曲線比較飽滿，滯回曲線的形狀由梭形發(fā)展為弓形；在取代率等參數(shù)變化范圍內(nèi)，柱的滯回曲線受其影響不大，基于抗震性能需求，再生混凝土可以應(yīng)用于工程承重結(jié)構(gòu)之中；（2）型鋼約束：薛建陽［2］等人的研究結(jié)果表明，型鋼再生混凝土柱的主要破壞形態(tài)為剪切斜壓破壞、彎曲型破壞及彎剪破壞，破壞形態(tài)與剪跨比有關(guān)；滯回曲線多數(shù)呈梭形且較為飽滿，說明型鋼再生混凝土柱在地震作用下具有較好的延性及耗能能力；而取代率對柱的承載力影響不明顯，此時延性及耗能能力隨著取代率的增加而降低；在軸壓比逐漸增大時，柱的承載力有一定提高，但衰減加快，并且延性及耗能能力降低；在體積配箍率增大時，試件承載力增大不明顯，但延性及耗能能力顯著提高。總體上看，型鋼再生混凝土柱具有較好的抗震性能，可以通過合理的設(shè)計將其應(yīng)用于抗震結(jié)構(gòu)中；（3）異形鋼管約束：王威賽通過對異形鋼管（T型、L型、十字形等）再生混凝土構(gòu)件的研究得出在其他條件一致的情況下，再生混凝土柱與普通混凝土柱相比，其受力性能和變形性能基本相同，而再生混凝土構(gòu)件具有更好的變形能力，抗震性能較好；（4）GFRP/FRP管約束：FRP管-再生混凝土-鋼管組合柱作為一種新型組合構(gòu)件，由外FRP管、內(nèi)鋼管以及兩管之間填充的再生骨料混凝土3部分組成，肖建莊［3］等人的研究結(jié)果表明GFRP管約束再生混凝土柱的耗能能力、滯回特性、延性隨著取代率、混凝土強度的改變而呈現(xiàn)出一定的變化，但是變化范圍不大；粘結(jié)滑移的效應(yīng)對柱的抗震性能影響很??；GFRP管約束再生混凝土柱極限承載力受混凝土強度作用影響并不明顯。

2.2 改性再生混凝土柱

改性再生混凝土柱主要包括（1）摻加硅粉和纖維：王社良等人的研究結(jié)果表明較低摻入量的硅粉在摻入后能夠提高再生混凝土柱早期的承載力和變形能力并降低其早期剛度，使后期各量值衰減速率隨摻入量的增加而加快；纖維的摻加能夠使硅粉改性柱的承載力、變形能力及初始剛度均得到大幅提高，承載力、耗能衰減變緩，剛度衰減加快，且此衰減程度與纖維摻入的比例有關(guān)；（2）鋼纖維：熊毅等人的研究結(jié)果表明當(dāng)鋼纖維摻率在1%左右時，再生混凝土柱承載力增長最為明顯，并且對外界能量的吸收達到最大；當(dāng)鋼纖維摻率達到1.5%時，承載力反而會降低。（3）粉煤灰再生混凝土柱：臧世華等人的研究結(jié)果表明再生混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰，再生混凝土柱的抗震性能略有提高，改性效果較好，同時也反映了改性再生混凝土可以代替普通混凝土應(yīng)用于抗震結(jié)構(gòu)中。通過實驗結(jié)果計算兩構(gòu)件的抗裂承載力并與普通混凝土進行對比，結(jié)果表明改性再生混凝土的抗裂能力基本沒有變化；（4）摻加再生磚粒：王社良等人的研究結(jié)果表明相對于普通混凝土柱，再生混凝土柱的抗震能力呈下降趨勢。但是，摻入再生磚粒的再生混凝土的彈性模量和延性都明顯下降。

3 再生混凝土柱抗震性能研究未來的展望

目前對再生混凝土的改性研究還有如（1）橡膠再生混凝土：蔣連接等人的研究結(jié)果表明隨著再生粗骨料取代率的增加，橡膠再生混凝土的流動性、抗壓強度和劈裂抗拉強度下降，拉壓比減小，混凝土脆性增強；當(dāng)橡膠粒摻量增加時，橡膠再生混凝土的流動性增強，抗壓強度和劈裂抗拉強度減小，拉壓比增大，塑性變形能力提高，而橡膠粒改性方式對橡膠再生混凝土拉壓比的影響不大；（2）摻加廢棄玻璃：葉騰等人通過將廢棄玻璃粉作為輔助膠凝材料替代部分水泥的研究表明使用廢玻璃和廢混凝土相結(jié)合后進行綜合利用生產(chǎn)再生混凝土具有一定的可行性。針對以上改性再生混凝土，并沒有學(xué)者對由此制成的混凝土柱關(guān)于抗震性能研究的文獻。

再生混凝土在節(jié)能環(huán)保方面的作用明顯，也節(jié)約了大量的資源和原材料，但是目前的再生混凝土均是通過破碎、分離后回收粗骨料而加以重制，消耗了二次能源，經(jīng)濟性降低，為進一步的降低處理成本和提高節(jié)能環(huán)保效果，可采用明顯大于粗骨料尺寸的塊狀大尺度廢棄混凝土進行再生混合構(gòu)件的制作，由此制成的混合構(gòu)建的力學(xué)性能及應(yīng)用分析，尤其該大尺度再生混合構(gòu)件的抗震性能有待進一步研究。

鑒于此，再生混凝土柱的抗震研究還有很多的不足，未來的再生混凝土還將開發(fā)出更加豐富和可用于工程應(yīng)用的應(yīng)用組合模式，其抗震性能也將與其力學(xué)性能一同改善，以便于更好的應(yīng)用于實際工程建設(shè)中，減輕環(huán)境壓力和提高節(jié)能環(huán)保的作用。

［1］張向?qū)?鋼管再生混凝土柱抗震性能試驗研究［J］.土木工程學(xué)報，2014，47（09）∶45-56.

［2］薛建陽.反復(fù)荷載下型鋼再生混凝土柱抗震性能試驗研究［J］.土木工程學(xué)報，2014，41（01）∶36-46.

［3］肖建莊.GFRP管約束再生混凝土柱抗震性能與損傷評價［J］.土木工程學(xué)報，2012，45（11）∶112-120.

項目來源：長江師范學(xué)院校級科研項目，項目編號：2015XJXM46.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.061

劉合敏（1987-），女，助教，研究方向∶結(jié)構(gòu)工程。