再生混凝土柱抗震性能研究进展

刘合敏

（长江师范学院土木建筑工程学院，重庆 408100）

再生混凝土柱抗震性能研究进展

刘合敏

（长江师范学院土木建筑工程学院，重庆 408100）

深入探讨了再生混凝土柱抗震性能的应用现状及目前几种应用形式的再生混凝土柱抗震性能特点，并对再生混凝土柱抗震性的应用前景及发展方向提出了展望，为再生混凝土柱的研究人员提供应用参考。

再生混凝土柱；抗震；研究进展；展望

1 前言

再生混凝土是废弃混凝土经破碎、分离得到的粗骨料而制成的节能环保构件，随着社会的发展，建筑行业的兴起及大量的建筑结构的兴建，使得废弃的混凝土对环境产生很大的压力，不利用社会的可持续发展和节能环保的宗旨。

废弃的混凝土通过破碎、筛分后，将其中的粗骨料进行分离，再混以新的水泥砂浆制成的混凝土，称为再生混凝土，由再生混凝土制成的构件的力学性能都得到了大量学者的研究和分析，但是我国是一个地震频发的国家，再生混凝土构件的抗震性能尤为重要，对再生混凝土柱的抗震性能研究有利于再生混合构件的工程应用，为再生混凝土柱在抗震工程中的应用提供必要的参考。

2 再生混凝土柱抗震性能研究进展情况

2.1 管约束再生混凝土柱

管约束再生混凝土主要包括（1）钢管约束：张向冈［1］等人的研究结果表明钢管再生混凝土柱的破坏过程以及破坏形态均与普通钢管混凝土柱相似，表现为在模拟地震作用下钢管底部的鼓曲破坏；试件的滞回曲线比较饱满，滞回曲线的形状由梭形发展为弓形；在取代率等参数变化范围内，柱的滞回曲线受其影响不大，基于抗震性能需求，再生混凝土可以应用于工程承重结构之中；（2）型钢约束：薛建阳［2］等人的研究结果表明，型钢再生混凝土柱的主要破坏形态为剪切斜压破坏、弯曲型破坏及弯剪破坏，破坏形态与剪跨比有关；滞回曲线多数呈梭形且较为饱满，说明型钢再生混凝土柱在地震作用下具有较好的延性及耗能能力；而取代率对柱的承载力影响不明显，此时延性及耗能能力随着取代率的增加而降低；在轴压比逐渐增大时，柱的承载力有一定提高，但衰减加快，并且延性及耗能能力降低；在体积配箍率增大时，试件承载力增大不明显，但延性及耗能能力显著提高。总体上看，型钢再生混凝土柱具有较好的抗震性能，可以通过合理的设计将其应用于抗震结构中；（3）异形钢管约束：王威赛通过对异形钢管（T型、L型、十字形等）再生混凝土构件的研究得出在其他条件一致的情况下，再生混凝土柱与普通混凝土柱相比，其受力性能和变形性能基本相同，而再生混凝土构件具有更好的变形能力，抗震性能较好；（4）GFRP/FRP管约束：FRP管-再生混凝土-钢管组合柱作为一种新型组合构件，由外FRP管、内钢管以及两管之间填充的再生骨料混凝土3部分组成，肖建庄［3］等人的研究结果表明GFRP管约束再生混凝土柱的耗能能力、滞回特性、延性随着取代率、混凝土强度的改变而呈现出一定的变化，但是变化范围不大；粘结滑移的效应对柱的抗震性能影响很小；GFRP管约束再生混凝土柱极限承载力受混凝土强度作用影响并不明显。

2.2 改性再生混凝土柱

改性再生混凝土柱主要包括（1）掺加硅粉和纤维：王社良等人的研究结果表明较低掺入量的硅粉在掺入后能够提高再生混凝土柱早期的承载力和变形能力并降低其早期刚度，使后期各量值衰减速率随掺入量的增加而加快；纤维的掺加能够使硅粉改性柱的承载力、变形能力及初始刚度均得到大幅提高，承载力、耗能衰减变缓，刚度衰减加快，且此衰减程度与纤维掺入的比例有关；（2）钢纤维：熊毅等人的研究结果表明当钢纤维掺率在1%左右时，再生混凝土柱承载力增长最为明显，并且对外界能量的吸收达到最大；当钢纤维掺率达到1.5%时，承载力反而会降低。（3）粉煤灰再生混凝土柱：臧世华等人的研究结果表明再生混凝土中掺加优质粉煤灰，再生混凝土柱的抗震性能略有提高，改性效果较好，同时也反映了改性再生混凝土可以代替普通混凝土应用于抗震结构中。通过实验结果计算两构件的抗裂承载力并与普通混凝土进行对比，结果表明改性再生混凝土的抗裂能力基本没有变化；（4）掺加再生砖粒：王社良等人的研究结果表明相对于普通混凝土柱，再生混凝土柱的抗震能力呈下降趋势。但是，掺入再生砖粒的再生混凝土的弹性模量和延性都明显下降。

3 再生混凝土柱抗震性能研究未来的展望

目前对再生混凝土的改性研究还有如（1）橡胶再生混凝土：蒋连接等人的研究结果表明随着再生粗骨料取代率的增加，橡胶再生混凝土的流动性、抗压强度和劈裂抗拉强度下降，拉压比减小，混凝土脆性增强；当橡胶粒掺量增加时，橡胶再生混凝土的流动性增强，抗压强度和劈裂抗拉强度减小，拉压比增大，塑性变形能力提高，而橡胶粒改性方式对橡胶再生混凝土拉压比的影响不大；（2）掺加废弃玻璃：叶腾等人通过将废弃玻璃粉作为辅助胶凝材料替代部分水泥的研究表明使用废玻璃和废混凝土相结合后进行综合利用生产再生混凝土具有一定的可行性。针对以上改性再生混凝土，并没有学者对由此制成的混凝土柱关于抗震性能研究的文献。

再生混凝土在节能环保方面的作用明显，也节约了大量的资源和原材料，但是目前的再生混凝土均是通过破碎、分离后回收粗骨料而加以重制，消耗了二次能源，经济性降低，为进一步的降低处理成本和提高节能环保效果，可采用明显大于粗骨料尺寸的块状大尺度废弃混凝土进行再生混合构件的制作，由此制成的混合构建的力学性能及应用分析，尤其该大尺度再生混合构件的抗震性能有待进一步研究。

鉴于此，再生混凝土柱的抗震研究还有很多的不足，未来的再生混凝土还将开发出更加丰富和可用于工程应用的应用组合模式，其抗震性能也将与其力学性能一同改善，以便于更好的应用于实际工程建设中，减轻环境压力和提高节能环保的作用。

［1］张向冈.钢管再生混凝土柱抗震性能试验研究［J］.土木工程学报，2014，47（09）∶45-56.

［2］薛建阳.反复荷载下型钢再生混凝土柱抗震性能试验研究［J］.土木工程学报，2014，41（01）∶36-46.

［3］肖建庄.GFRP管约束再生混凝土柱抗震性能与损伤评价［J］.土木工程学报，2012，45（11）∶112-120.

项目来源：长江师范学院校级科研项目，项目编号：2015XJXM46.

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

刘合敏（1987-），女，助教，研究方向∶结构工程。