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摘要：本文通过对再生混凝土柱的受力实验，进一步的研究了再生混凝土柱的受力特点及性能，从根本上对其实际应用价值进行了了解。
关键词：再生混凝土柱 受力性能 试验
中图分类号：TV331文献标识码： A
概述：
近几年来，随着再生混凝土的不断使用，越来越多的人对再生混凝土进行了试验研究，对再生混凝土构件的研究也开始见诸报端，对于梁的研究较多，而柱的研究相对较少，本文通过在混凝土柱内受力来测量混凝土在各种荷载下的内外应变，通过试验值来分析讨论再生混凝土柱的不同。
一、实验设计
1.试验原材料
水泥采用普通硅酸盐42.5R水泥，砂采用普通黄砂(属细砂)，水为自来水。钢筋采用直径为4mm、8mm的HPB235和10mm的HRB335普通钢筋。再生粗骨料由废弃混凝土破碎加工而成。天然粗骨料为连续级配的普通碎石。
2.再生粗骨料基本性能试验
1)再生粗骨料的来源
再生粗骨料废弃混凝土加工而成，其外观略为扁平同时带有若干棱形，表面附着有部分水泥浆，孔隙较多，外形介于碎石与卵石之间，其粒径主要分为5～15mm和15～31.5mm两种；天然粗骨料为碎石，粒径范围为5～31.5mm。
2）粗骨料的级配
天然粗骨料为连续级配。再生粗骨料采用了两种级配，一种为连续级配，另一种为自然级配。自然级配的选择是考虑到目前破碎工艺形成的再生粗骨料一般不可能达到连续级配，因此，可以通过将现有粒径级配按不同的比例进行组合，测试其堆积密度，堆积密度最大的级配即为一个较优的自然级配。
3）吸水率
为了反映再生粗骨料的吸水率与时间的关系，测试了各级配在10min，30min，24h的吸水率。再生粗骨料的吸水率明显高于天然粗骨料。两种级配再生粗骨料的吸水率分別为天然粗骨料的16倍和23倍左右。吸水率增人的主要原因是再生粗骨料表面附着部分水泥砂浆，其孔隙率高，表现为吸水率增火；再生粗骨料在短时间内吸水饱和。10min达到饱和程度的85％左右，30min达到饱和程度的95％以上。
4）针片状颗粒含量
再生粗骨科与天然粗骨料的针片状颗粒含量试验，再生粗骨料的压碎指标与天然粗骨料差不多，表明再生粗骨料的形状与天然粗骨料较相似，形状不会对再生混凝土的工作性和强度产生显著的不良影响。
2.混凝土配合比设计
出于再生粗骨料的吸水率较天然粗骨料大，再生混凝土的配合比设计不同于普通混凝土。这次试验中将再生混凝土含水量分为两部分，一部分为骨剁所吸附的水分。称为吸附水，其用量通过测定再生骨科的吸水率确定；另一部分为拌合用水量，称为自由水。其中，自由水与水泥用量之比称为水灰比，再生混凝土的强度主要取决于水灰比。
二、试件加载及测点布置
本试验为轴心、单向偏心受压试件。轴向压力N=150～600kN。加载装置都采用常规方式，利用千斤顶施加竖向荷载。最大轴压力约为600kN。主要测量加载过程中的竖向和侧向变形，以及混凝土和钢筋的应变。测点统计：位移计测点共5点，钢筋应变片测点共2点，轴心受压时混凝土应变片测点共2点，偏心受压时混凝土应变片测点共5点。应变片标距为8cm，位移计量程为3cm。
对于测点布置。对于偏心受压柱，在柱子平行于受弯平面的一侧沿柱长度二分之一处混凝土表面粘贴三片混凝土应变片，在受压和受拉一侧混凝土表面各粘贴一片混凝土应变片，共计五片：在远离偏心荷载一侧沿柱长二分之一处及距离柱两端50mm处设置三块百分表。对于轴心受压柱，与偏心受压柱相同，在柱子四根纵向受力钢筋中部及四分之一和四分之三处粘贴钢筋应变片；在柱四个侧面沿柱长度方向二分之一处粘贴混凝土应变片，共计四片。
三、加载方式
利用千斤顶施加竖向荷载。对轴心受压柱，先预加载2kN，然后再逐级加载。临近极限荷载时，连续缓慢加载，直到荷载不再增加时停止实验。试验时间约l小时，对偏心受压柱，先预加载2KN，此时固定柱，安装位移计，然后再逐级加载。临近极限荷载时，连续缓慢加载，直到试件破坏，停止试验。试验时间约1.5小时。主要测量加载过程中的柱试件的竖向和侧向变形，以及混凝土和钢筋的应变。
四、构件极限荷载实测值的确定
由于本试验使用试验机对受压构件进行加载试验，因此在构件达到承载能力极限状态后如果构件柱仍有受荷能力，则应继续分级缓慢加载，若在加载或持荷过程中荷载值快速下滑构件不能继续承受荷载时，则取所施加的最大荷载值作为极限荷载实测值。
五、实验结果
本文对混凝土强度等级不同的再生骨料替代率和不同受压偏心距混凝土柱进行了单调静力加载试验，对构件在试验荷载作用下的受力特点、试验现象以及最终破坏形态进行了描述和分析，得出了以下结论：
1.在偏心距相同的情况下，再生混凝土柱和普通混凝土柱所表现出的试验现象和最终的破坏形态相似：①对于偏心距为0mm的轴心受压构件，在经历了弹性工作阶段后，在构件的端部首先出现细小的竖向裂缝，随荷载的增加裂缝增多变宽同时向构件中部发展，最后形成一或两条较大的劈裂裂缝，构件端部混凝土压碎，构件破坏；②对于偏心受压构件，在加载初期构件处于弹性工作状态，其挠度和应变变化缓慢，之后在构件跨中受拉区一侧出现细微的横向裂缝，随荷载的增加裂缝变宽变多并向受压区延伸，最后破坏时受压区混凝土被压碎，受压钢筋基本达到屈服，偏心距为60mm的构件受拉钢筋达不到屈服，表现出典型的小偏压破坏特征，偏心距为140mm的构件受拉钢筋能够达到屈服，表现出典型的大偏压破坏特征，而偏心距为94mm的构件则介于偏心距为60mm和140mm构件之间，接近于界限破坏。
2.在再生骨料替代率相同的情况下，偏心距越大构件最终的破坏荷载就越小。对于偏心受压构件，偏心距为140mm的构件受压区破坏范围小于偏心距为60mm的构件，而受拉区裂缝宽度、延伸长度以及侧向变形大于偏心距为60mm的构件，偏心距为94mm的构件介于两者之间。
参考文献：
【1】孙跃东，李莹 再生混凝士应用的生态性及经济性研究【J】-山东科技大学学报，2009
【2】】胡小柱 再生混凝土柱静力性能研究【D】-南京：南京航空航天大学 2010
【3】】张军，叶跃忠，高策 再生混凝士柱轴心受压性能试验-四川建材 2009(4)
关键词：再生混凝土柱 受力性能 试验
中图分类号：TV331文献标识码： A
概述：
近几年来，随着再生混凝土的不断使用，越来越多的人对再生混凝土进行了试验研究，对再生混凝土构件的研究也开始见诸报端，对于梁的研究较多，而柱的研究相对较少，本文通过在混凝土柱内受力来测量混凝土在各种荷载下的内外应变，通过试验值来分析讨论再生混凝土柱的不同。
一、实验设计
1.试验原材料
水泥采用普通硅酸盐42.5R水泥，砂采用普通黄砂(属细砂)，水为自来水。钢筋采用直径为4mm、8mm的HPB235和10mm的HRB335普通钢筋。再生粗骨料由废弃混凝土破碎加工而成。天然粗骨料为连续级配的普通碎石。
2.再生粗骨料基本性能试验
1)再生粗骨料的来源
再生粗骨料废弃混凝土加工而成，其外观略为扁平同时带有若干棱形，表面附着有部分水泥浆，孔隙较多，外形介于碎石与卵石之间，其粒径主要分为5～15mm和15～31.5mm两种；天然粗骨料为碎石，粒径范围为5～31.5mm。
2）粗骨料的级配
天然粗骨料为连续级配。再生粗骨料采用了两种级配，一种为连续级配，另一种为自然级配。自然级配的选择是考虑到目前破碎工艺形成的再生粗骨料一般不可能达到连续级配，因此，可以通过将现有粒径级配按不同的比例进行组合，测试其堆积密度，堆积密度最大的级配即为一个较优的自然级配。
3）吸水率
为了反映再生粗骨料的吸水率与时间的关系，测试了各级配在10min，30min，24h的吸水率。再生粗骨料的吸水率明显高于天然粗骨料。两种级配再生粗骨料的吸水率分別为天然粗骨料的16倍和23倍左右。吸水率增人的主要原因是再生粗骨料表面附着部分水泥砂浆，其孔隙率高，表现为吸水率增火；再生粗骨料在短时间内吸水饱和。10min达到饱和程度的85％左右，30min达到饱和程度的95％以上。
4）针片状颗粒含量
再生粗骨科与天然粗骨料的针片状颗粒含量试验，再生粗骨料的压碎指标与天然粗骨料差不多，表明再生粗骨料的形状与天然粗骨料较相似，形状不会对再生混凝土的工作性和强度产生显著的不良影响。
2.混凝土配合比设计
出于再生粗骨料的吸水率较天然粗骨料大，再生混凝土的配合比设计不同于普通混凝土。这次试验中将再生混凝土含水量分为两部分，一部分为骨剁所吸附的水分。称为吸附水，其用量通过测定再生骨科的吸水率确定；另一部分为拌合用水量，称为自由水。其中，自由水与水泥用量之比称为水灰比，再生混凝土的强度主要取决于水灰比。
二、试件加载及测点布置
本试验为轴心、单向偏心受压试件。轴向压力N=150～600kN。加载装置都采用常规方式，利用千斤顶施加竖向荷载。最大轴压力约为600kN。主要测量加载过程中的竖向和侧向变形，以及混凝土和钢筋的应变。测点统计：位移计测点共5点，钢筋应变片测点共2点，轴心受压时混凝土应变片测点共2点，偏心受压时混凝土应变片测点共5点。应变片标距为8cm，位移计量程为3cm。
对于测点布置。对于偏心受压柱，在柱子平行于受弯平面的一侧沿柱长度二分之一处混凝土表面粘贴三片混凝土应变片，在受压和受拉一侧混凝土表面各粘贴一片混凝土应变片，共计五片：在远离偏心荷载一侧沿柱长二分之一处及距离柱两端50mm处设置三块百分表。对于轴心受压柱，与偏心受压柱相同，在柱子四根纵向受力钢筋中部及四分之一和四分之三处粘贴钢筋应变片；在柱四个侧面沿柱长度方向二分之一处粘贴混凝土应变片，共计四片。
三、加载方式
利用千斤顶施加竖向荷载。对轴心受压柱，先预加载2kN，然后再逐级加载。临近极限荷载时，连续缓慢加载，直到荷载不再增加时停止实验。试验时间约l小时，对偏心受压柱，先预加载2KN，此时固定柱，安装位移计，然后再逐级加载。临近极限荷载时，连续缓慢加载，直到试件破坏，停止试验。试验时间约1.5小时。主要测量加载过程中的柱试件的竖向和侧向变形，以及混凝土和钢筋的应变。
四、构件极限荷载实测值的确定
由于本试验使用试验机对受压构件进行加载试验，因此在构件达到承载能力极限状态后如果构件柱仍有受荷能力，则应继续分级缓慢加载，若在加载或持荷过程中荷载值快速下滑构件不能继续承受荷载时，则取所施加的最大荷载值作为极限荷载实测值。
五、实验结果
本文对混凝土强度等级不同的再生骨料替代率和不同受压偏心距混凝土柱进行了单调静力加载试验，对构件在试验荷载作用下的受力特点、试验现象以及最终破坏形态进行了描述和分析，得出了以下结论：
1.在偏心距相同的情况下，再生混凝土柱和普通混凝土柱所表现出的试验现象和最终的破坏形态相似：①对于偏心距为0mm的轴心受压构件，在经历了弹性工作阶段后，在构件的端部首先出现细小的竖向裂缝，随荷载的增加裂缝增多变宽同时向构件中部发展，最后形成一或两条较大的劈裂裂缝，构件端部混凝土压碎，构件破坏；②对于偏心受压构件，在加载初期构件处于弹性工作状态，其挠度和应变变化缓慢，之后在构件跨中受拉区一侧出现细微的横向裂缝，随荷载的增加裂缝变宽变多并向受压区延伸，最后破坏时受压区混凝土被压碎，受压钢筋基本达到屈服，偏心距为60mm的构件受拉钢筋达不到屈服，表现出典型的小偏压破坏特征，偏心距为140mm的构件受拉钢筋能够达到屈服，表现出典型的大偏压破坏特征，而偏心距为94mm的构件则介于偏心距为60mm和140mm构件之间，接近于界限破坏。
2.在再生骨料替代率相同的情况下，偏心距越大构件最终的破坏荷载就越小。对于偏心受压构件，偏心距为140mm的构件受压区破坏范围小于偏心距为60mm的构件，而受拉区裂缝宽度、延伸长度以及侧向变形大于偏心距为60mm的构件，偏心距为94mm的构件介于两者之间。
参考文献：
【1】孙跃东，李莹 再生混凝士应用的生态性及经济性研究【J】-山东科技大学学报，2009
【2】】胡小柱 再生混凝土柱静力性能研究【D】-南京：南京航空航天大学 2010
【3】】张军，叶跃忠，高策 再生混凝士柱轴心受压性能试验-四川建材 2009(4)