圆钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

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发布时间：2021-09-05

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圆钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究
张兆强 -一，赵均海。徐羊
(1．长安大学建筑工程学院，陕西西安710061；2．西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳621010)
摘要：以钢纤维体积掺量为主要考察参数，对圆钢管钢纤维再生混凝土短柱进行了轴心受压试验。观察了其受力全过程和破
坏形态，得到了荷载一位移曲线和荷载一应变曲线，并研究了钢纤维体积掺量对其受力性能的影响。结果表明：圆钢管钢纤维再
生混凝土短柱的轴压破坏形态呈斜剪压破坏，钢纤维的掺量对其破坏形态几乎没有影响；钢纤维的掺入对试件承载力的增强作
用并不明显，当钢纤维体积掺量不超过1．5％时，试件承载力较未掺加钢纤维构件有小幅提高，但当体积掺量超过2％后，因钢纤
维易结团、混凝土和易性变差，试件承载力反而出现降低，且钢纤维体积掺量越大，降幅也越大；掺入钢纤维后，试件延性显著改
善，位移延性系数随钢纤维体积掺量的提高而增大；为使试件同时获得较高的承载力和延性，建议钢纤维的体积掺量取为1．0％-
1．5％；CECS 28：2012推荐计算式能很好地评定圆钢管钢纤维再生混凝土短柱的承载力，建议设计时采用。研究结果可为工程应
用提供参考。
关键词：圆钢管钢纤维再生混凝土；轴压性能；试验研究
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2016)01—0005—04
Experimental research on axial compression behavior of steel fiber reinforced
recycled aggregate concrete—filled circular steel tubular short columns
ZHANG Zhaoqiang ，ZHAO Junhai ，XU Yang
(1．School of Civil Engineering，Chang'an University，Xihn 710061，China；
2．School of Civil Engineering and Architecture，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China)
Abstract：Considering the volumetric content of steel fiber as main factors，the tests on steel fiber reinforced recycled aggregate con—
crete—filled circular steel tubular short columns under axial compression were carried out．By the tests，the whole loading process and
failure mode were observed．the load—displacement curves an d load—strain curves were also captured．The influence of volumetric con—
tent of steel fiber on the mechanical property was an alyzed．The results indicate that the failure mode of all specimens is oblique shear —
compression failure，the steel fiber volumetric content has no influence on the failure mode of specimens．The steel fiber volumetric content
also has no obvious effect on strengthening the bearing capacity of specimens，when the steel fibe r volum etric content not exceeding
1．5％，the bearing capacity of specimens is slighfly improved compared with the non—steel fiber ones，while the steel fiber volumetric
content exceeding 2％，the bearing capacity of specimens is decreased compared with the non—steel fiber ones，be cause the steel fibe r
can easily be got together，and make the workability of concrete worse，the more the steel fiber added，the greater bearing capacity de—
cline．The ductility of spe cimens is significantly improved when the steel fibe r is added，the displacement ductility coeficient increases
with the steel fiber volumetric content．In order to obtain the high bearing capacity and ductility，it is recommended to take the steel fiber
volumetric contentbetween1．0％-1．5％；the bearing capacity of specimens calculated bythe standardCECS 28：2012wasfoundin good
agreement with the experimental results，which was recommended to use in structural design．Th e results can be useful reference to engi—
neering application．
Key words：steel fiber reinforced recycled aggregate concrete—filled circular steel tubes；axial compression behavior；experimental re·
search
0 引言
钢管再生混凝土是借鉴钢管普通混凝土的工作机理，
将再生混凝土灌入钢管中形成，是钢管混凝土的一种推广
应用，其利用钢管和再生混凝土在受力过程中的相互作用
使再生混凝土的强度和变形得到改善，有利于提高再生混
凝土的应用层次和效率，对促进废弃资源的再利用和环境
保护具有重要意义。
国内外学者已对钢管再生混凝土纯弯性能，长短柱试
件的轴压、偏压性能，滞回性能，界面黏结性能，高温、酸雨
和冻融环境下性能，以及抗火性能等开展了大量的研究工
作 ⋯，文献[11]、[12]还分别对钢管地聚物再生混凝土
收稿日期：2015—03—08
基金项目：国家自然基金资助项目(51308479)；四川省教育厅资助项目(13ZB0179)
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短柱和中空夹层钢管再生混凝土短柱的轴压性能进行了
研究。研究结果表明，钢管再生混凝土构件与钢管普通混
凝土构件的力学性能相似，但钢管再生混凝土短柱承载力
比相应的钢管普通混凝土有所降低，核心再生混凝土性能
对整个构件的性能尤其是延性有着显著的影响。文献
[13]、[14]通过研究发现，向钢管混凝土中掺加钢纤维可
较好地改善构件的性能(特别是延性)。因此，本试验借鉴
上述思路，拟向再生混凝土中掺加钢纤维形成钢管钢纤维
再生混凝土构件，并通过试验研究其轴压性能，分析钢纤
维掺量对其性能的影响，以进一步改善和提高钢管再生混
凝土构件的整体性能，为工程应用提供参考。
1 试验概况
1．1 试件的设计与制作
试验共设计了1 1个圆钢管钢纤维再生混凝土短柱试
件和2个圆钢管再生混凝土短柱试件，主要考察参数为钢
纤维体积掺量，具体为0．5％、1％、1．5％、2％、2．5％、3％。钢
管采用直缝钢管，根据标准试验方法测得的钢材强度指标
见表1。内填再生混凝土原材料为普通硅酸盐水泥
(P·O 32．5R)、普通中砂，粗骨料由天然骨料和再生粗骨
料(由服役30多年后的钢筋混凝土梁经人工破碎后获取)
组成，粒径均为5～25 mm。再生混凝土配合比为，水泥：
砂：粗骨料：水=453：560：1192：195，其中再生粗骨料
894 kg，取代率为75％，采用自然养护法养护。钢纤维采用
波形钢纤维，尺寸为0．7 mm×0．7 mm X35 mm。钢管底部
焊接尺寸为150 mm×150 mm×10 him 的厚钢板，混凝土
自顶部灌入，在振动台上分2层振捣密实，待混凝土硬