钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究

杨雅新 王镇基 严昭君 刘文博 侯晓宁 王 浩

1河南水利与环境职业学院（450011） 2河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究

杨雅新1王镇基2严昭君2刘文博2侯晓宁2王 浩2

1河南水利与环境职业学院（450011） 2河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

混凝土再生技术的发展和应用，是解决我国城市建筑垃圾污染问题的有效手段，做好再生混凝土建筑材料的技术性能检测和优化工作，具备广泛而深刻的现实意义。文章围绕钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能对比试验展开了简要的分析。

钢管再生混凝土；钢筋再生混凝土；轴压短柱；力学性能；对比分析

0 引言

近年来，随着我国建筑工程开发施工领域的蓬勃发展，我国城市建筑物在建设施工和拆除施工过程中形成了数量庞大的建筑垃圾。这些垃圾不仅占据了大量的可用土地资源，也给城市居民的基础性生产生活环境造成了严重的污染和破坏。从物质组成结构角度分析，城市建筑垃圾中的30.00%～40.00%为混凝土类建筑垃圾，因而探究和应用再生混凝土建筑材料，对提高我国城市建筑产业的发展水平具备深刻的现实意义。有研究显示，再生混凝土建筑材料相较于普通混凝土建筑材料，在弹性模量和技术稳定性等方面均有明显缺陷，因而做好再生混凝土建筑材料的技术性能检测和优化提升工作，对确保我国城市建筑产业的发展具有重要意义。有鉴于此，文章将会围绕钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能对比试验展开简要阐释。

1 试验环节基本概况

1.1 试验工件的设计和制作

本次试验研究过程中，共设计制作了4组总数为12个的圆形钢管再生混凝土短桩试验技术工件，且均满足设计约束条件L/D=3.00。其中钢管部分的名义厚度参数和直径参数为2.75 mm和140.00 mm，其截面技术结构中的含钢率α在8.00%上下，满足我国建筑工程施工领域常用钢管材料的应用技术标准。

考虑到再生混凝土建筑材料实际具备的强度参数水平通常显著低于普通新制混凝土建筑材料，且通常波动范围介于C20～C50之间，因而本次试验研究过程中，设置了C30以及C50两种强度参数等级条件下的四种具体技术类型的核心再生混凝土建筑材料，且将C30强度条件下再生混凝土建筑材料的再生粗骨料取代率r分别设定为100.00%、50.00%，和0.00%、C50强度条件下再生混凝土建筑材料的再生粗骨料取代率r设定为100.00%。在此基础上，为了准确对比和分析钢材使用数量相同条件下，钢管再生混凝土建筑材料与钢筋再生混凝土建筑材料的轴压短柱力学性能差异，本组试验过程中，共计设计制作了4组总数为12个的钢筋再生混凝土短桩试验技术工件，且满足设计约束条件L/D=3.00。试验技术工件的纵向钢筋型号参数为6Φ12，螺旋箍筋型号参数为8＠50，试件主要设计参数与核心再生混凝土建筑材料的强度参数等级基本一致。受试验技术工件浇筑模板尺寸水平的限制，将试验技术工件在制作过程中的直径参数水平设定为150.00 mm，且将试验技术工件的保护层结构厚度参数均严格设定在10.00 mm水平。

在钢管再生混凝土试验技术工件的制作形成过程中，圆形钢管应用材料的外径参数应当被严格控制在140.00 mm，其高度参数应当被严格控制在420.00 mm水平，其焊接处理形式选择直接焊接技术方式。在钢筋再生混凝土试验技术工件的制作形成过程中，要在纵紧材料和箍筋材料的选取过程时，分别采用直径参数水平为12.00 mm的螺纹钢筋材料，以及直径参数水平为8.00 mm的光圆钢筋材料。

本次试验研究过程中应用的全部废弃性混凝土材料，其28 d的轴心抗压强度参数水平为f=36.60 MPa。在实际制作试验技术工件之前，需要优先运用颚式破碎机将预先获取的废弃混凝土材料实施破碎技术处理和筛分技术处理，以确保实际形成的废弃混凝土物质颗粒严格满足JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量检验方法标准》中对再生粗骨料的一般技术参数控制规范，并将其实际颗粒直径参数控制在4.75～25.00 mm之间，而再生粗骨料与天然粗骨料之间的基本性质差异，由表1所示。与天然粗骨料相对照，再生粗骨料具备较低水平的表观密度参数、较高水平的压碎指标，以及较高水平的吸水率。

表1 再生粗骨料与天然粗骨料的基本性质差异

试验技术工件中核心再生混凝土建筑材料的配置操作过程，应当严格遵照建设规范DG/TJ 18—2018—2007《再生混凝土应用技术规程》中的相关技术条文。其中水泥建筑材料选取42.50R普通硅酸盐水泥，细骨料选取天然砂，拌合用水选取洁净自来水，要严格控制核心再生混凝土建筑材料制作过程中的物料比例结构。

1.2 加载和测量技术装置

本次试验使用5 000.00 kN液压试验机进行，试验过程中的负荷加载操作，选取分级加载技术方法具体完成。

在试验技术工件处于弹性技术阶段条件下，要将每一级的荷载水平，设置为预期极限性荷载水平的1/15，且将同一强度水平荷载参数的持续时间设定为1.00 min，在实际荷载强度达到预期极限性荷载水平的75.00%之后，应当将每一级的荷载水平，设置为预期极限性荷载水平的1/30，在实际荷载强度接近极限荷载水平时，要继续实施缓慢持续加载处理技术过程，直至试验技术工件发生损坏现象。本次试验过程中，试验技术工件的加载装置和测试点分布如下图所示。在遵照图示技术方案开展测量技术操作规程的基础上，将会获取预期的试验技术现象，针对试验技术现象展开系统分析，势必能够获取相对应的试验技术结果。

图1 钢管再生混凝土试验技术工件的加载装置和测试点分布

图2 钢筋再生混凝土试验技术工件的加载装置和测试点分布

2 试验现象

2.1 钢管再生混凝土试验技术工件

钢管再生混凝土试验技术工件在轴压试验条件下经历的试验技术过程大致如下:在负荷加载初期，试验技术工件在沿着轴向的负荷强度达到极限荷载强度的70.00%前，将稳定处于弹性化的技术应答表现状态，沿轴向的荷载强度和工件中截面结构的压缩变形表现程度呈现出明显的线性增长趋势，且钢管再生混凝土试验技术工件的表面结构不会发生明显变化。在沿着轴向的加载负荷强度超过极限负荷强度的70.00%时，钢管再生混凝土试验技术工件将会进入弹塑性的技术应答表现阶段，直接导致轴向压缩变形的表现程度呈现出数量不断增多且中间位置逐步向中部扩展的发展趋势。在实际荷载强度达到极限负荷值之后，如果继续提升加载水平，将会导致钢管再生混凝土试验技术工件在多个组成结构位置中发生鼓曲变化。

2.2 钢筋再生混凝土试验技术工件

钢筋再生混凝土试验技术工件在轴压试验条件下经历的试验技术过程大致如下:在沿着轴向方向加载的负荷强度达到极限加负荷参数的50.00%技术条件下，尽管试验技术工件依然处于弹性化的技术应答阶段，但是工件主体结构中的两端技术点位却已经开始出现轻微的竖向裂纹现象，且这种竖向裂纹具备一定程度的中心发展趋势。在沿轴向的荷载强度达到极限荷载参数强度的70.00%～80.00%条件下，试验技术工件通常会进入弹性技术应答阶段，这时试验工件中的核心再生混凝土材料的表皮结构部分将会出现表征明显的浮起鼓出现象，且在裂缝增宽过程中，保护层结构将会与钢筋应用材料之间呈现相互脱开技术现象。在沿轴向方向的负荷加载强度达到极限负荷参数水平时，通常将会导致钢筋再生混凝土试验技术工件的技术性破坏表现特征显著加剧，直接导致占据总数约50.00%的保护层结构与钢筋应用材料之间出现相互脱开现象。与钢管材料相比，钢筋材料的延性水平相对较差，最终的试验技术结果，是纵筋发生外鼓现象，而箍筋被拉断。

3 结语

针对钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能对比试验问题，文章从试验环节基本概况和试验现象两个具体方面展开了简要论述，旨在为相关领域的研究人员提供借鉴。

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