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浅述再生混凝土结构 的研究现状 陈树 志 ( 安 徽四 建 控 股 集 团 有 限 公 司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 1 1 ) _ 一 一 摘 要 ： 文章阐述了再生混凝土结构研究的重要意义， 介绍了再生混 ： 舔 凝土结构的研究现状，并指出了目前再生混凝土结构研究存在的不 踹 心。 ： 关键词 ： 再生混凝土结构； 建筑材料循环利用； 建筑垃圾资源化 辩： 中图分类号 T U 3 7 5 文献标识码： A 一 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 1 2 4 0 3 ： 警D O I ： 1 0 1 6 3 3 0 jc n k i 1 0 0 7 7 3 5 9 2 0 1 6 0 1 0 2 1 _ 1 再生混凝土结构发展现状 目前， 世界混凝土年产量 2 8亿 m ， 我国占4 5 。 我 国每年约有 2 0亿 i n 。 的新建建筑 ， 居世界之首。 昆 凝土结构量大面广 ， 一方面混凝土 7 5 的骨料主要靠 开采天然砂石 ； 另一方面随着城市建设和城镇化进程 的加快 ， 大量的旧建筑被拆除 ， 产生 了数量惊 人的废 弃混凝土建筑垃圾 ， 这 已对环境造成了极其严重的破 坏。 因此 ， 研究再生混凝土结构 ， 对推进建筑垃圾资源 化和建筑业可持续发展 、 解决 日益凸显的混凝土材料 严重匮乏 问题 、 保护资源与环境等方面均具有重大意 义 2 关键技术 问题 再生混凝土 ， 是将废弃混凝土块破碎 、 清洗 、 分级 后 ， 按一定 比例混合形成再生骨料 ， 将部分或全部代 替天然骨料配制而成的混凝土。 再生混凝土是一种绿 色混凝土， 各级政府对再生混凝土资源的开发与利用 十分重视 ， 各地都在陆续建设再生混凝土骨料生产厂 家。其中蕴含着巨大市场需求。 2 0 1 1 年 1 2月 ， 住房和城乡建设部颁布了行业标 准 再生骨料应用技术规程 ， 为再生骨料和再生混凝 土的制备提供了材料层面的技术依据。 然而 ，深层次的再生混凝土力学性 能与本构关 系 、 再生混凝土构件及结构设计的关键技术 问题及再 生混凝土结构技术规定等 ， 仍亟待解决 、 完善和发展。 作者简 介 ： 陈树 志( 1 9 8 0 一) ， 男 ， 安徽天 长人 ， 毕业 于安 徽建 筑大学 ， 工 程 师， 国家注册一级建造师 ， 国家注册安全工程师。 3 国内标准情况 我 国 新 修 订 的 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 ( G B 5 0 0 1 0 2 0 1 0 ) 、 建 筑 抗 震 设 计规 范 ( G B 5 0 0 1 1 - 2 0 1 0 ) 、 高层建筑混凝土结构技术规程 ( J G J 3 - 2 0 1 0 1 ，均未给出再生混凝土结构的具体设计 方法。2 0 1 1 年 1 2 月住房和城乡建设部颁布了行业标 准 再生骨料应用技术规程) ( J G J T 2 4 0 2 0 1 1 ) 。肖建庄 教授主编 了上海市地方标准 再生混凝土应用技术规 程) ( D G T J 0 8 2 0 1 8 2 0 0 7 ) ，该规程提供了部分再生混 凝土构件设计方法。 曹万林教授主编了北京市地方标 准 再生 昆 凝土结构设计规程) (D B 1 1 T 8 0 3 2 0 1 1 ) ， 但 细化规定 尚少 ， 亟需完善与发展。 4 存在 不足 4 1足尺试验很少 已有再生混凝土构件试验主要是小尺寸模型试 验 ， 存在的不 足 ： 小尺寸模型构件需采用粒径较小 的 粗骨料制作 ， 而较小粒径再生粗骨料的部分界面是废 弃混凝土块 内石子再破碎新形成 的， 新界面特征 同天 然石子 。大量研究表明， 粗骨料界面特征是混凝 土损 伤破坏的关键 ， 它在一定程度上影响着再生混凝 土材 料性能 、 钢筋与再生混凝土粘结 一滑移 l 生能两大基础 问题的研究； 另外， 与原型构件也存在尺寸效应问题。 4 2高强再生混凝土少 已有再生混凝土材料和构件 的试验与理论研究 主要是低 、 中强混凝土， 存在的不足： 一是， 现行规范 混凝土材料为 C 1 5 C 8 0 ， 而 已有再生混凝土材料和构 件研究基本在 C 4 0以下 ，不利于与现行规范接轨 ； 二 是 ， 为适应 国家节能减排需求 ， 现行规范 已淘汰了低 强度钢筋， 高强再生混凝土的研究有利于和高强钢筋 应用匹配发展。 4 3复杂受力试验尚少 再生 昆 凝土材料方 面 ： 多轴受压 、 反复荷载下受 剪很少 。钢筋与再生混凝土粘结 一滑移 问题 ： 简单的 拉拔试验较多 ， 反复荷载下梁式试 验极少。再生混凝 土构件 ： 柱反复荷载下压弯剪扭尚少 ； 梁柱节点空间 节点复杂受力很少 ； 剪力墙研究较少。 复杂受力下 ， 混凝土构件破坏机理和承载力统一 计算方法研究不足。 5 主要技术难点 5 1复杂受力下材料力学性能、粘结滑移性能试验与 本构模型 5 1 1 再生混凝土力学性能试验与本构模型研究 进行同批次制作与养护条件下 ， 拉 、 压 、 反复荷载 剪切受力下低 、 中、 高强再生混凝土材料性能试验 ， 抓 住再生粗骨料细观组成特征是影响再生混凝土力学 性能的根本因素这一关键， 从细观层次， 分析混凝土 中的砂浆和再生粗骨料细观组成参数 ， 揭示混凝土材 料 内部细微裂缝 的形成和开展机理及对再生混凝土 力学性能影响的内在规律 ， 提出再生混凝土应力 一应 变本构关系统一表达式。 重点研究反复荷载下再生混 凝土材料受剪性能问题 ， 为突破考虑反复荷载下材料 累积损伤的再生混凝土构件受剪承载力计算模型与 方法这一难点问题， 提供科学依据。 5 1 2钢筋与再生混凝土粘结 一滑移性能试验与本构 模型研究 通过同批次制作与养护条件下 ， 低 、 中、 高强再生 混凝土与钢筋粘结 一滑移 陛能试验 ， 深化研究再生粗 骨料取代率、 钢筋外形、 纵向钢筋直径、 箍筋配箍率、 混凝土强度等级对粘结 一 滑移性能的影响。 从细观层 次 ， 分析钢筋再生混凝土中钢筋和再生混凝土界面参 数 ，研究钢筋与再 生混凝土粘结界面经历 的砂浆开 裂 、 裂缝扩展至再生粗骨料界 面、 导引粗 骨料界面裂 缝较快开展 、 粘结滑移量开始较快增长 、 导致粘结性 能明显退化的全过程 ， 揭示再生粗骨料细观组成对粘 结滑移性能影响的细观特征与内在规律。 通过反复荷 载下梁式试件试验 ， 揭示反复荷载下考虑累积损伤的 钢筋与混凝土粘结性能退化规律 ， 提 出考虑粘结性能 累积损伤 的粘结 一滑移本构关系统一表达式。 为突破 考虑反复荷载下材料 累积损伤的再生混凝土构件受 剪承载力计算模 型与方法这一难点 问题提供科学依 据。 5 2再生混凝土构件力学性能、 破坏机理与设计方法 5 2 1 再生混凝土梁受力性能试验 、破坏机理与设计 方法研究 基于中、 高强再生混凝土梁足尺试件的弯剪扭下 力学性能试验与理论研究 ， 分析损伤演化全过程和失 效机制 ， 揭示破 坏机理 ， 建立力学模型 ， 提 出设计方 法。 5 2 2再生混凝土柱受力性能试验 、破坏机理与设计 方法研究 基于中、 高强再生混凝土柱足尺试件的压 、 压弯 ， 反复荷载下压弯剪 、 压弯剪扭下受力性能试验与理论 研究 ， 分析损伤演化全过程 ， 揭示破坏机理 ， 建立力学Cj= 模型 ， 提出设计方法 。E= 5 2 3 再生混凝土梁柱节点受力性能试验 、破坏机理 旺： 与 设 计 方 法 研 究 搽 挂 基于中、 高强再生混凝土梁柱节点低周反复荷载 ： 下 受 力 性 能 试 验 与 理 论 研 究 ， 分 析 损 伤 演 化 全 过 程 ， 嚣 揭示破坏机理， 建立力学模型， 提出设计方法。 曩： S 2 4再生混凝土剪力墙受力性 能试验 、破坏机理与 设计方法研究 基于中、 高强再生混凝土剪力墙试件在较高轴压 比下 的低周反复荷载压弯剪受力性能试验与理论研 究 ， 分析损伤演化全过程 ， 揭示破坏机理 ， 建立力学模 型 ， 提 出设计方法。 6 重点解决的问题 应基于试验研究 、 理论分析 、 数值模拟 、 工程设计 与实践 ， 充分考虑再生混凝 土结构特点 ， 明确与普通 混凝土构件及结构设计与构造的联系和区别 ， 与现行 的相关 国家标准及行业标准体系接轨 ， 重点解决 以下 4个问题。 6 1 解决材料本构科学问题 从细观层次 ， 揭示再生粗骨料细观组成对再生混 凝土力学性能影 响的内在规律 ， 建立再生混凝土应力 一 应变本构模型、 钢筋与再生混凝土粘结 一滑移本构 模型 ； 阐明再生混凝土与普通混凝土在应力 一应变本 构模型 、 钢筋与混凝土粘结 一滑移本构模型方面的联 系与区别 。 研究中， 抓住再生粗骨料老砂浆界面是影响再生 混凝土力学性能的根本 因素这一关键问题 ， 从细观层 次 ， 研究再生粗骨料细观组成应力与变形状态及途径 对材料力学性 能影 响的 内在规律 ； 从细观层次 ， 深化 研究钢筋与再生混凝土粘结界面经历的砂浆开裂 、 裂 缝扩展至再生粗骨料界面 、 导引粗骨料界面裂缝较快 开展 、 粘结滑移量开始较快增长 、 导致粘结性能明显 退化 的全过程 ， 研究再生粗骨料细观组成对粘结滑移 性能影响的内在规律。 6 2完善构件承载力计算理论 基于低周反复荷载下足尺试件试验 ， 考虑累积损 _ 口 口 ： 藩 H ： ： 圈 钢绞线把兜底梁与梁面上的千斤顶连接 。 图 4 钢支墩、 钢撑脚、 千斤顶 组合图 3 3 3 膺架平台下落操作 平台下落操控采用 8 顶 2 泵( 每 4 个千斤顶间设 置球形 阀， 由 1 个泵控制 ， 以确保 4个千斤顶顶举力 一 致 ) ， 采用无级升降调节。 4 实施效果 杭长彩虹快 速路 四标段连续梁模架采用分段装 配式条基 +标准钢管柱 +调整段 +活动端 +贝雷梁 纵梁支架体系 + 组合钢模。侧模采用滑移技术， 膺架 承重平台采用整体下落技术。本工程连续梁于 2 0 1 2 年 3月开始施工 ， 2 0 1 3年 3月结束 ， 在一年多的施工 过程 中 ， 无任何安全质量事故发生 ， 为整个施工能够 顺 利 、 按期完成打下了坚实基础 ， 并给企业带来 了 良 好的社会效益 。 5 结束语 装配式条形基础具有造价低 、 可循环使用 、 废弃 量少的特点，可有效降低施工成本及对环境的影响； 可调高度装配式立柱适用性好 、 应用范 围广 ； 侧模滑 移及支架平台整孔下落拆除技术 ， 可减少大型 吊装设 备的投入， 降低施工安全风险。 装配式支架体系， 使每 个部位构件标准化、 精细化、 通用化， 整个体系操作简 单 、 受力明了， 适用于多联现浇梁施工 ， 具有较高的推 广应用价值。 参考文献 【 1 】 贾丽霞 满堂支架现浇梁施工技术 】 山西建筑 ， 2 0 1 1 ( 3 2 ) 2 】 项贻强， 等 移动模架施工技术的应用与研究创新 J 1 中外公路 ， 2 o o 8 ( 1 ) 3 周升柱， 唐武斌 上行式移动模架施工工艺 J J 铁道建筑技术， 2 0 0 7 ( s 1 ) 4 孙圣杰 下行式 移动模架施 工技术 f J 】 国防交 通工程 与技术 ， 2 0 0 6 r 3 、 ( 上 接 第 1 2 5页 ) 伤， 提出基于修正压力场理论的构件受剪承载力计算 模型为突破 ， 给出压、 弯、 剪、 扭及相关性的构件承载 力计算统一表达式。研究 中， 重点突破反复荷载下考 虑累积损伤的数学表达， 以及合理建立结合于基于修 正压力场理论的构件受剪承载力模型与公式的难点 问题 ； 给出压 、 弯 、 剪 、 扭及相关性 的构件承载力计算 统一表达式 ； 结合工程设计 ， 阐明再生混凝土与普通 混凝土在构件承载力计算模型与公式方面的联系与 区别。 6 3完善构件及结构设计方法 给 出再生混凝 土构件及结构设计方法与构造措 施； 结合工程设计， 阐明再生混凝土与普通混凝土在 构件及结构设计与构造方 面的联系与区别 ； 提出控制 剪切破坏 的再生混凝土构件延性设计方法与构造。 研 究 中， 考虑混凝土构件剪切破坏属脆性破坏 ， 防止梁 、 柱 、 剪力墙剪切破坏 ， 是延性结构设计 的首要问题。 这 对静力和动力作用均是重要 的。解决 了这一关键问 题 ， 对抗震设计更为重要 ， 是对在多地震的我 国更多 地域推广的支撑 。 6 4施工质量控制问题 考虑再生混凝土特点 ， 提出施工技术要求和质量 检验要求。 7结 语 综上所述 ， 随着再生混凝土技术发展和人们环保 意识的增强 ， 再生7 昆凝土作为一种可持续发展 的绿色 混凝土 ， 将成为未来混凝土的一个发展方 向。随着研 究的深入以及新材料新技术的发展 ， 再生混凝土 的各 项技术必将得到大幅度提高 ， 将给再生混凝土发展提 供更为广 阔的空间。 参考文献 1 】 G B 5 0 0 1 0 2 0 1 0 ，混凝土结构设计规范f S 】 2 G B 5 0 0 1 1 - 2 0 1 0 ，建筑抗震设计规范【 s 】 3 J G J 3 - 2 0 1 0 ， 高层建筑混凝土结构技术规程【 s 4 】 J G J T 2 4 0 2 0 1 】 ， 再生 骨料应用技术规程【 s 5 DG T J 0 8 2 0 1 8 2 0 0 7 ， 再生混凝土应用技术规程【 s 【 6 DB 1 1 T 8 0 3 2 0 1 1 ， 再生混凝土结构设计规程【 s 】