摘要
作为一种资源节约、环境友好的新型土木工程材料，再生混凝土既能够减少建筑垃圾填埋带来的生态破坏，又能够减少建筑行业对天然砂石料资源的消耗，具有广阔的应用前景。目前已有学者尝试将再生混凝土和钢管组合成钢管再生混凝土结构，来提升再生混凝土的抗压、抗剪承载力和塑性变形能力。再生混凝土和钢管之间的界面粘结力是两者共同工作的基础，再生粗骨料具有吸水率高、孔隙率高、强度低的物理特性，这些物理劣势会削弱再生混凝土同钢管之间的界面粘结性能，不利于钢管再生混凝土的推广应用。本文提出将钢纤维、自应力水泥掺入再生混凝土中，再与钢管组成钢管钢纤维自应力再生混凝土构件；钢纤维可以起到增韧阻裂的作用；自应力水泥能够在构件中形成预压应力，增大再生混凝土与钢管的接触面积，有利于增强再生混凝土-钢管界面的粘结强度，进而提升钢管再生混凝土结构的力学性能。 本文对3个普通钢管混凝土试件，5个钢管再生混凝土试件，11个钢管钢纤维再生混凝土试件，17个钢管钢纤维自应力再生混凝土试件进行了反复4次界面推出试验，分析了再生混凝土强度、钢管径厚比、钢纤维体积掺量、再生粗骨料取代率和自应力对试件界面粘结强度和界面粘结强度退化率的影响，得出以下结论： （1）再生混凝土和自应力再生混凝土的配合比设计及材料性能试验 基于自由水灰比的配合比设计方法，配制出具有良好工作性能的再生混凝土、钢纤维再生混凝土和钢纤维自应力再生混凝土。材料性能试验表明：随着再生粗骨料取代率的增大，再生混凝土的28d立方体抗压强度逐渐降低；随着钢纤维掺量的增大，再生混凝土的抗压强度逐渐提高；当钢纤维掺量较大时，钢纤维对再生混凝土抗压强度的提升作用减弱。钢纤维自应力再生混凝土的自应力值取决于钢管径厚比、钢纤维掺量和再生混凝土强度，随着再生混凝土强度的提高或钢管径厚比的减小，自应力值逐渐增大；随着钢纤维掺量的增大，自应力值逐渐减小。 （2）反复推出荷载下的界面推出试验 对3个普通钢管混凝土试件，5个钢管再生混凝土试件，11个钢管钢纤维再生混凝土试件，17个钢管钢纤维自应力再生混凝土试件分别进行了2次正向推出试验和2次反向推出试验，试验过程中试件的界面粘结破坏过程与普通钢管混凝土相似。第1次正向推出时，试件的荷载P1-滑移s1曲线可以分为胶结段、滑移段和摩阻段三个部分。由于钢管的“宏观偏差”效应，第2次正向推出的荷载P3-滑移s3曲线在达到拐点之后承载力继续上升，第1次反向推出和第2次反向推出时，试件的荷载-滑移曲线均可以分为机械咬合段和摩阻段两个部分。在达到推出极限荷载时，钢管纵向应变沿长度方向呈三角形分布，说明在达到推出极限荷载时界面粘结应力沿长度方向近似于均匀分布。 （3）界面粘结强度的影响规律 再生混凝土强度的提高能够明显提高试件的界面粘结强度，但对界面粘结强度退化率的影响不明显。再生粗骨料取代率的增大会降低试件的界面粘结强度，并且增大界面粘结强度退化率。自应力能够明显地提高试件的界面粘结强度，能够减小试件的粘结强度退化率。钢管径厚比的减小能够明显提升界面粘结强度；随着钢管径厚比减小，粘结强度退化率明显降低。钢纤维的掺入能够明显地提升钢管再生混凝土界面粘结强度，并有效降低粘接强度退化率，但随着钢纤维掺量的增大，其对界面粘结强度的提升作用逐渐减弱。 （4）界面粘结强度计算公式 现有钢管再生混凝土界面粘结强度计算公式考虑的影响因素较少，不能全面地反应再生混凝土强度、钢管径厚比、自应力值对钢管钢纤维再生混凝土和钢管钢纤维自应力再生混凝土界面粘结强度的影响。基于试验数据，分别提出了钢管钢纤维再生混凝土和钢管钢纤维自应力再生混凝土的界面粘结强度计算公式，计算结果与试验结果吻合良好，能够反应出钢管径厚比、自应力和再生混凝土强度对界面粘结强度的影响规律。
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