膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压性能影响试验研究

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1、铁道建筑RailwayEngineering12O文章编号：1003-1995(2014)08-0120—03膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压性能影响试验研究杨阳，王起才，张戎令，葛勇，祁璐帆(兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070)摘要：钢管混凝土中由于膨胀剂的加入补偿收缩作用明显，并产生一定的膨胀应力，使核心混凝土与钢管壁紧密结合。在钢管的紧箍力下，核心混凝土处于三向受压状态，能与钢管协同工作，从而提高钢管混凝土构件的极限承载力。本文对膨胀剂掺量分别为0，4％，8％，12％的钢管混凝土试件轴压下环向应力和承载能力进行试验研究。结果表明：膨胀剂掺量的增加会导致钢管壁环向应力

2、增大从而降低轴压下钢管的承载力，并非膨胀剂掺量越多钢管混凝土极限承载力越大，掺量为4％时钢管极限承载力最高；将钢管混凝土极限承载力计算公式应用于掺膨胀剂钢管混凝土计算结果偏小，会造成原材料的浪费。关键词：钢管混凝土膨胀剂掺量钢管环向应力承载能力试验研究中图分类号：TU528．73；TU528．55文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn。1003—1995．2014．08．36钢管混凝土是将混凝土填入钢管中形成的一种新缩、徐变收缩等，使其与钢管壁之间容易脱粘而形成空型组合材料。从材料学角度来说，是一种由金属钢与腔，导致钢管混凝土出现承载能力大幅度下降、轴压下无机非金属

3、的混凝土所形成的一种复合材料。混凝土变形不连续、侧向挠度增大、弹性模量下降等问题。。。抗压强度高，但抗弯能力弱；钢材抗弯能力强、具有良因此需将核心混凝土设计为膨胀混凝土。通过掺入膨好的弹塑性，但是受压时容易失稳导致轴压承载能力胀剂使核心混凝土在水化硬化过程中产生体积膨胀，损失，钢管混凝土充分优化组合了两者的优缺点。钢补偿收缩变形并产生一定的膨胀应力，使核心混凝土管和}昆凝土的相互协同作用使得钢管混凝土承载能力与钢管壁紧密结合。本文对不同掺量膨胀剂对钢高、延性好。管混凝土轴压性能的影响进行试验研究，以找到最优钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴的膨胀剂掺量。心受压和小偏心受

4、压构件为主，被广泛使用于工业厂1试验房、高炉和锅炉构架、送变电塔架、道路以及城市拱桥等结构中。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它试验中设计混凝土为C55，其配合比见表1。以具有良好的受力性能和施工性能，但是在钢管?昆凝土P．042．5水泥制备，其性能指标见表2。钢管为Q235的运用过程中遇到钢管与混凝土脱粘或者脱空的问钢，直径×壁厚×高为140mm×22mm×500mm，膨题。由于核心混凝土中存在塑性收缩、自收缩、温度收胀剂为UEA膨胀剂，具体参数见表3。表I核心混凝土配合比kg／m。钢管混凝土试件浇筑完成后标养，试件两端用塑中部布置1圈应变片，1圈均匀布置4组，每组包括1料薄膜

5、覆盖并用石蜡密封养护28d。28d时在钢管壁个纵向和1个横向应变片，用1台DH3816静态应变数据采集箱来采集轴压下钢管混凝土试件的横向和纵收稿日期：2o14—0卜20；修回日期：2014-05-10向应变数据。钢管混凝土加载时为保证钢管与混凝土基金项目：长江学者和创新团队发展计划项目(IRT1139)；兰州交通大同时受压，在试件的上部和底部各放置一个垫块，试件学青年科技基金项目(2012028)在500t的万能试验机上加载，保证试件在弹性范围作者简介：杨阳(1991一)，男，甘肃庆阳人，硕士研究生。2014年第8期杨阳等：膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压性能影响试验研究121内变形

6、。加载分8级，每级加载5t，持续3～5rain，加土短柱轴心受压构件极限承载力计算公式为载至40t后持续加载，直到试件发生鼓胀，测得鼓胀时N。=A。(1+√+0)(1)承载力并继续徐徐加载，最终让试件破坏，得到极限承式中，A为混凝土横截面积；为混凝土抗压强度设载力。A，计值，C55为25．3MPa；钢管的套箍指标0=，AA2试验结果与分析为钢管的横截面积，为钢材的抗压强度设计值，取2．1钢管壁的环向应力215N／mm。将实测值与由式(1)得到的计算值列于在不同加载等级下，测得钢管混凝土试件中钢管表5。膨胀承载力与极限承载力对比见图l。互＼R憾壁的环向微应变，Q235钢管弹性模量

7、取值206GPa，抗表5钢管混凝土实测值与理论计算值对比拉强度为235MPa，通过计算可得在不同荷载等级下枷瑚啪㈣枷瑚钢管壁的环向应力，见表4。表4钢管壁的环向应力MPa由表4可知，在加载40t时，膨胀剂掺量为0，4％，8％，12％的钢管混凝土试件中钢管壁中因混凝土膨胀而造成环向应力非常高，分别为钢管抗拉强度的48l2膨胀剂掺量／％59％，29％，50％，42％，这降低了轴压下钢管的承载图1膨胀承载力与极限承载力对比力；在加载40t时钢管的承载力仅仅只有钢管初始承载力的41％，71％，50％