劉 暢 王 成 陳國(guó)榮

（西南科技大學(xué) 四川綿陽(yáng) 621000）

1 研究目的

隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展，城市化覆蓋率增大，建筑行業(yè)也進(jìn)入了高速發(fā)展的階段。新的建筑物在建設(shè)，就得建筑物又需要改造和拆除，混凝土是建筑產(chǎn)品中的最重要的材料，也是需求量最大的材料，進(jìn)而造成大量的建筑垃圾堆積，其中廢棄的混凝土在其中又占到了較大的比重。自城市化建設(shè)以來(lái)，我國(guó)許多城市都出現(xiàn)了大面積的建筑垃圾，其中廢棄混凝土就大約占到了的30～40%。同時(shí)，我國(guó)混凝土工業(yè)消耗天然骨料的速度大約是每年50億t，并且有逐年上漲的趨勢(shì)。因此造成很多環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。如何合理有效地實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的再生利用尤其是廢棄的混凝土，成為實(shí)現(xiàn)“環(huán)保、節(jié)能、減排”國(guó)家戰(zhàn)略和關(guān)乎可持續(xù)發(fā)展所亟待解決的重要問(wèn)題。

再生骨料混凝土被認(rèn)為是一種新型的綠色建材，可以減少天然骨料的消耗，緩解骨料供求方面的矛盾，減輕城市環(huán)境的污染?？梢灶A(yù)見(jiàn)它是具有十分明顯的社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的。但再生混凝土具有收縮和徐變大、水灰比大、表觀密度小、流動(dòng)性差、孔隙比高、強(qiáng)度和彈性模量低、表觀密度小、變異性大等缺點(diǎn)，由于缺點(diǎn)眾多造成了它的應(yīng)用層次較低，還阻礙它在實(shí)際工程中的應(yīng)用能力。

鋼管混凝土是一種利用了鋼管和混凝土兩種材料在受力中的特性、相互作用，組合成的新型結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼管對(duì)混凝土起到橫向變形的約束作用，即便是在復(fù)雜應(yīng)力的狀態(tài)下強(qiáng)度也會(huì)得到提升，塑性和韌性不足之處也因?yàn)殇摴艿拇嬖诘玫礁纳?。同時(shí)，空心鋼管特別容易發(fā)生局部失穩(wěn)的現(xiàn)象，但混凝土的存在反過(guò)來(lái)又可以避免鋼管發(fā)生局部屈曲的概率，提高鋼管性能的發(fā)揮率。研究者從上述鋼管混凝土的工作機(jī)理中找到靈感，來(lái)提高再生混凝土的實(shí)用性和工作性能。一些學(xué)者考慮將再生骨料灌入鋼管中，新型的鋼管再生混凝土便是利用了鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中相互補(bǔ)給性能上的缺陷的原理，使整體力學(xué)性能得到改善，兩種材料各自的力學(xué)優(yōu)勢(shì)能夠發(fā)揮出來(lái)，廢棄混凝土的回收利用率提高，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的效果。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)

2.1 再生混凝土現(xiàn)狀

再生混凝土技術(shù)早已在國(guó)內(nèi)外工程和學(xué)術(shù)界成為了熱門問(wèn)題和學(xué)術(shù)研究的前沿問(wèn)題。發(fā)達(dá)國(guó)家中日本、美國(guó)、德國(guó)對(duì)廢棄混凝土回收利用的研究起步較早，早有了成功應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)物和剛性路面的例子，并頒布了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程或指南。我國(guó)對(duì)再生混凝土技術(shù)的研究相對(duì)較晚，但是發(fā)展速度很快，已由再生混凝土的基本力學(xué)性能研究拓展到了鋼筋混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的研究，并取得了不少成果。2007年上海市頒布了國(guó)內(nèi)首部與再生混凝土相關(guān)的工程建設(shè)規(guī)程《再生混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ08-2018-2007）。此后，北京市、住建部在2011年分別頒布了北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《再生混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》和國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T240-2011），這些成果都成為了再生混凝土應(yīng)用到實(shí)際工程中的科學(xué)指導(dǎo)。

2.2 鋼管混凝土現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在鋼管混凝土方面開展了大量的試驗(yàn)與理論研究工作，涉及鋼管混凝土構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)和框架的力學(xué)性能，其中包括軸壓、偏壓等靜力性能，抗爆、抗沖擊、抗震等動(dòng)力性能和耐火性能等，以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)，取得了大量成果，并已制訂多部設(shè)計(jì)規(guī)程，這些相關(guān)的相對(duì)完善的技術(shù)規(guī)程使得鋼管混凝土在廠房建筑、多層和高層建筑、橋梁工程以及特種結(jié)構(gòu)中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。

2.3 鋼管再生混凝土現(xiàn)狀

近年來(lái)，關(guān)于鋼管再生混凝土的研究在國(guó)內(nèi)外也是越來(lái)越多，Konno等研究了加鋼管約束后再生混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度、塑性和韌性，并與普通的鋼管混凝土構(gòu)件進(jìn)行了比較。Malathy.R.等人進(jìn)行了在相同混凝土等級(jí)、不同含鋼率、不同尺寸的條件下鋼管再生混凝土試件的軸壓試驗(yàn)，結(jié)果表明，再生鋼管混凝土柱的承載力比空心鋼管柱高出0.5～1.5倍之間的結(jié)論，比普通鋼管混凝土柱高6～10%。而MohanrajE等又研究了在不同粗骨料替代率下、不同的長(zhǎng)細(xì)比，不同的徑厚比的鋼管再生混凝土柱的軸壓性能。楊有福，肖建莊，王玉銀，張向?qū)?，陳宗平等相繼開展了鋼管再生混凝土短柱軸壓、長(zhǎng)柱軸壓、純彎受力和壓彎受力構(gòu)件的試驗(yàn)研究工作。楊有福團(tuán)隊(duì)，魯軍凱團(tuán)隊(duì)還分別對(duì)高溫處理后鋼管再生混凝土軸壓短柱的強(qiáng)度、塑性、韌性和鋼管再生混凝土的在低溫狀態(tài)下的耐久性的研究。還有研究人員也通過(guò)試驗(yàn)研究了鋼管再生混凝土長(zhǎng)、短柱構(gòu)件的軸壓、偏壓、中心局部承壓和滯回性能，并基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論推導(dǎo)了相應(yīng)的極限承載力公式。研究結(jié)果表明：鋼管再生混凝土構(gòu)件的受力過(guò)程和破壞模式與尺寸相同的普通鋼管混凝土構(gòu)件相似，具有良好的承載能力和抗變形性能，能夠滿足工程實(shí)踐需求。這些研究成果為進(jìn)一步研究鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和設(shè)計(jì)理論奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，由于再生混凝土與普通混凝土相比有許多力學(xué)性能上的缺點(diǎn)，例如強(qiáng)度和彈性模量相對(duì)較低，收縮率和徐變大，變異性大，加上現(xiàn)在對(duì)鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能尚存不足，因此，也不能簡(jiǎn)單地將鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有成果直接移植到鋼管再生混凝土相應(yīng)的研究中。還需要大量研究才能推動(dòng)鋼管再生混凝土在工程實(shí)踐中的應(yīng)用與發(fā)展，提高再生混凝土的利用率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)省資源，減少能耗，保護(hù)環(huán)境的目的。

[1]楊海峰.再生混凝土受壓本構(gòu)關(guān)系及其與鋼筋間粘結(jié)滑移性能研究[D].廣西大學(xué)，2012.

[2]韓林海.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[3]魯軍凱，查曉雄.鋼管再生混凝土的抗凍耐久性研究[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2012（3）：53～59.