鋼筋再生混凝土梁正截面受彎撓曲變形分析

馬江萍 李偉強

（1西安培華學(xué)院人居環(huán)境與工程學(xué)院，陜西 西安 710125；2西安蘭特水電測控技術(shù)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710043）

再生混凝土作為一種可以再生的綠色環(huán)保建材，由于其對生態(tài)與環(huán)境污染的有效控制，對天然砂石骨料的大面積開采的遏制，隨著我國城市化的迅速發(fā)展、新建建筑的規(guī)模化建設(shè)與大量建筑廢棄物的產(chǎn)生，再生混凝土的應(yīng)用范圍將越來越大，在建筑結(jié)構(gòu)中也將起到舉足輕重的作用。

鋼筋再生混凝土梁作為受彎構(gòu)件，需要具有足夠的剛度來保證在正常使用過程中不致因過大的撓度變形而破壞結(jié)構(gòu)的使用。我國現(xiàn)行的規(guī)范及關(guān)于混凝土撓度的計算方法均是針對普通混凝土的，本文討論了鋼筋再生混凝土梁在骨料取代率不同時、配筋率不同時，梁受彎撓曲變形的規(guī)律，分析了影響撓度的因素。

1 試驗設(shè)計

本試驗用的再生粗骨料來自實驗室以往壓壞的混凝土試塊及混凝土梁、柱，對廢棄混凝土經(jīng)過人工破碎、篩分得到。再生粗骨料粒徑5mm―20mm，，細骨料為普通中砂，本次試驗混凝土設(shè)計配置強度為C30。

本次試驗共設(shè)計制作7根再生混凝土梁，分為兩組進行對比試驗：第一組再生混凝土梁截面尺寸相同均為100mm×200mm，長度2.0m，跨度1.8m，縱向受拉鋼筋為熱軋光圓Ⅰ級（HPB300）鋼筋，配筋量均為2φ8，箍筋和架立筋為熱軋光圓φ6（HPB300）鋼筋，再生骨料取代率分別0%、30%、50%、70%、100%；第二組再生混凝土梁截面尺寸均為100mm×200mm，長度2.0m，跨度1.8m，再生骨料取代率為50%，縱向受拉鋼筋為熱軋光圓Ⅰ級（HPB300）鋼筋，配筋量分別為2φ8、2φ10、2φ12，箍筋和架立筋為熱軋光圓φ6（HPB300）鋼筋。對縱向受拉鋼筋在萬能實驗機上進行強度試驗測試，結(jié)果見表1。對7根再生混凝土梁的設(shè)計相關(guān)參數(shù)見表2。試件采用三等分加載，加載布置見圖1。

表1 縱向受拉鋼筋強度試驗測試結(jié)果

圖1 試件采用三等分加載布置示意圖

2 試驗結(jié)果分析

2.1 計算跨中撓度

對再生混凝土梁正截面實測跨中撓度進行了記錄匯總見表3。對再生混凝土梁的撓度按照《建筑施工手冊》（第四版）表2-6得

由于混凝土的剛度會隨著裂縫的開展發(fā)生變化，此處對于再生混凝土梁的剛度才用短期剛度，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》7.2.3 知：

ftk-混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）

AS-受拉鋼筋截面面積（mm2）

h0-混凝土梁的有效截面計算高度（h0= h - as=200 - 20 = 180mm）

b-混凝土梁截面寬度（mm）

2.2 對比分析

由表3計算得：實測跨中撓度與計算跨中撓度之比的平均值為 1.171，標(biāo)準(zhǔn)差為0.1009，變異系數(shù)為0.086，說明再生混凝土梁的實測跨中撓度與計算跨中撓度差異較大，再生混凝土梁的跨中撓度不適宜繼續(xù)使用普通混凝土規(guī)范對撓度的計算方法。

表3 試驗梁撓度匯總

3 結(jié)語

1）再生混凝土梁在截面尺寸相同，配筋率相同的情況下，實測跨中撓度與計算跨中撓度差距明顯，說明再生混凝土梁的撓度不適宜繼續(xù)使用我國現(xiàn)行普通混凝土撓度計算方法及公式；隨著再生骨料取代率的增大，混凝土的彈性模量遞減，混凝土梁的撓度呈遞增趨勢。

2）再生混凝土梁在截面尺寸相同，再生骨料取代率為50%的情況下，而配筋率不同的情況時，實測梁跨中撓度與計算撓度值也相差較大在10%以上。配筋率的提高可以有效提高再生混凝土梁的剛度，對撓度的增長具有控制作用。配筋率提高而其他影響因素不變的情況下，再生混凝土梁跨中實測撓度與計算撓度之比呈現(xiàn)出下降的規(guī)律。