鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土柱力學(xué)性能研究

苗新兵 周志新 楊文海 楊 達(dá)

（1.河北天昊建筑設(shè)計(jì)院， 河北 唐山 063000；2.唐山學(xué)院， 河北 唐山 063000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，大跨度橋梁及高層建筑也有一定的發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用愈來愈廣泛，但其在具體實(shí)踐過程中存在一些問題，例如施工中混凝土在澆筑后振搗存在一定的困難和挑戰(zhàn)，硬化后的混凝土收縮及徐變問題會導(dǎo)致鋼管的約束力不斷下降，所以要重視問題的解決，重視鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土助力學(xué)性能研究，要重視在維持鋼筋混凝本身特性的前提與基礎(chǔ)上，要重視發(fā)揮自應(yīng)力混凝土自膨脹性的特性來有效解決實(shí)際問題，凈進(jìn)而有效保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 鋼管自應(yīng)力自密實(shí)柱力學(xué)性能的相關(guān)概述

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市化過程中的現(xiàn)代建筑的高度以及跨度都在不斷遞增，大型建筑物會讓建筑柱子承受更大的荷載壓力，而在軸壓力又較高的狀態(tài)下，堅(jiān)持使用普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致柱子所要承受的截面壓力越來越大，進(jìn)而造成其在建設(shè)過程中占據(jù)更大的空間，不利于解決城市用地資源緊張的問題，而且還極有可能會形成剪跨度非常小的短柱。實(shí)踐結(jié)果證明，這類短柱的穩(wěn)定性不夠，在遇到地震等災(zāi)害時(shí)，沒有經(jīng)過有效處理的短柱會很容易被破壞，其變形能力較之高軸壓比柱差距不大，在這過程中使用強(qiáng)度比較高的鋼筋混凝土柱，有利于節(jié)省柱子截面面積，進(jìn)而有利于擴(kuò)大使用的空間。建筑工程項(xiàng)目中的承載做設(shè)計(jì)直接關(guān)系到大地震下是否會倒塌，所以柱子的選用不僅要有足夠的強(qiáng)度，而且還要有一定的延性，而鋼管混凝土承載力比較高、塑性及韌性都比較強(qiáng)，施工方便，操作便捷，性價(jià)比比較高，所以其在建筑工程項(xiàng)目施工過程中應(yīng)用越來越廣泛。

是鋼-混凝土結(jié)構(gòu)中一種比較常見的形式，其主要是將混凝土注入到鋼管中而形成一種全新的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的鋼管內(nèi)部不會再配置鋼筋。鋼管混凝土的原理主要是在利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的組合作用，讓鋼管混凝土的整體性可以有效改善。由于核心混凝土結(jié)構(gòu)又具備一定的延續(xù)性，有利于避開外部鋼管容易發(fā)生變形的問題，有利于充分發(fā)揮材料的性能，所以鋼管混凝土在建筑工程中應(yīng)用比較廣泛，也是高層建筑及橋梁工程建設(shè)過程中較為理想、合適的建筑建設(shè)材料，所以要重視鋼管混凝土澆筑質(zhì)量的提升，重視鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土柱力學(xué)性能的研究分析。

2 自應(yīng)力自密實(shí)鋼管混凝土的發(fā)展及特點(diǎn)

2.1 自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)及工作性能分析

2.1.1 自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)

自密實(shí)混凝土又被稱為振搗混凝土，其實(shí)一種比較高性能的混凝土，有一定的耐久性，主要講調(diào)工作性能的混凝土?；炷翑嚢栉镌谶\(yùn)輸、制造以及灌輸時(shí)過程中不會輕易出現(xiàn)有害離析的問題，而且其能夠在自重情況下不需要進(jìn)行振搗，可以自行進(jìn)行模板沒的填充，進(jìn)而形成分布十分均勻的混凝土結(jié)構(gòu)。其在經(jīng)過一定時(shí)間的硬化后，具備比較好的力學(xué)性能與耐久性性能，尤其是耐久性性能是其最重要的特點(diǎn)?；炷了z比較低，結(jié)構(gòu)十分緊密，所以其抗?jié)B性以及抗碳性比較強(qiáng)，抗裂性能也比較好，有利于抵御外界環(huán)境中的有害物質(zhì)。

2.1.2 自密實(shí)混凝土的工作性能

一般混凝土機(jī)械振搗主要是在混凝土攪拌物會在比較高頻率的振搗過程中，比較大幅度的撞擊內(nèi)部的顆粒，從而引起振動。這類振動有利于改變攪拌物的物理性質(zhì)，因此重視讓其在開始階段形成的絮狀凝膠結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而形成溶膠，可以將相互接觸的顆粒分開，進(jìn)而有利于削弱顆粒間的合力，讓混凝土拌合物在應(yīng)力面前屈服，并不斷下降，會直接影響到區(qū)域混凝土的流動情況，會讓混凝土呈液態(tài)，并讓其形成比較密實(shí)的形態(tài)。一般自密實(shí)混凝土形成過程中主要是借助外加劑、膠凝材料、骨料的科學(xué)合理選用及搭配，然后讓自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)在應(yīng)力作用情況下屈服，并盡可能的避免減小其能夠被自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力所克服，而且要讓混凝土發(fā)生流動，并讓其具有一定的塑性，進(jìn)而有利于讓骨料在水漿中懸浮，進(jìn)而盡可能的避免離析以及泌水問題的出現(xiàn)。

2.2 自應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)及工作性能

2.2.1 自應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)分析

是膨脹混凝土結(jié)構(gòu)中重要分支形式之一，所以在水泥中其膨脹組會有一定的水化反應(yīng)，進(jìn)而有利于實(shí)現(xiàn)體積的膨脹，這類型的膨脹可以解決普通混凝土由于水分散失而引發(fā)。體積收縮和開裂，開裂一定程度上會降低混凝土的耐久性。膨脹混凝土可以根據(jù)其功能及產(chǎn)生自應(yīng)力的大小分為補(bǔ)償收縮混凝土以及自應(yīng)力混凝土兩種類型，其中補(bǔ)償收縮的最主要目的是盡可能的減小因?yàn)轶w積收縮帶來的開裂問題，一般自應(yīng)力主要是為了提升建筑或制品的工作能力以及承載能力的，自應(yīng)力混凝土在發(fā)生膨脹后，會讓其充分發(fā)揮自身優(yōu)勢作用張拉鋼筋，不需要外部再施加荷載來輔助，而其在混凝土中會產(chǎn)生比較高的自應(yīng)力，可以節(jié)省在建筑工程施工過程中機(jī)械張拉需要耗費(fèi)的能源，進(jìn)而有利于建筑工程施工成本的有效控制，也有利于提升建筑工程中混凝土的抗裂性能。

硬化后自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能的特性主要表現(xiàn)在強(qiáng)度、彈性模量、收縮性以及抗碳性等方面。首先，自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能是非常穩(wěn)定的，但是免振搗成型的強(qiáng)度一般會優(yōu)于插搗成型的強(qiáng)度，其可以讓材料分布更均勻，標(biāo)準(zhǔn)差也更好。其次，因?yàn)榇止橇嫌昧勘容^少，材料用量比較多，砂率會比較大，所以其彈性模量會比普通混凝土的彈性模量要少一些；可以減小收縮，有利于提升抗裂性能。另外，由于自密實(shí)混凝土的水膠含量比較低，所以其堿度有所降低，抗碳性能比較好，有利于對鋼筋的保護(hù)。

2.2.2 自應(yīng)力混凝土的影響因素

配制比是影響自應(yīng)力混凝土工作性能的關(guān)鍵因素之一，也是最不穩(wěn)定的影響因素，所以要減小其影響工作難度比較大。自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)中，自應(yīng)力水泥的用量把控十分重要，其與膨脹劑量的增加有一定關(guān)系，一般水泥用量與膨脹劑用量增加的情況下，膨脹效果會越好，有利于提高自應(yīng)力，所以在建筑工程施工過程中可以通過把控自應(yīng)力水泥以及膨脹劑的用量，科學(xué)合理的配制出可以滿足施工需求的自應(yīng)力水泥。水灰比直接關(guān)乎其工作性能，所以要控制好水灰比的比例。鋼管自應(yīng)力混凝土的彈性工作段較普通鋼管混凝土稍長，但塑性階段變形能力減弱，而摻加適量的膨脹劑對混凝土的強(qiáng)度影響小，有利于提高混凝土的力學(xué)性能。要重視把初始自應(yīng)力的作用考慮為核心混凝土強(qiáng)度的提高，這樣分析可以更加直觀反映鋼管自應(yīng)力混凝土的力學(xué)特點(diǎn)。

3 結(jié)語

總之，鋼管自應(yīng)力自密實(shí)混凝土柱力學(xué)研究有利于其在建筑工程項(xiàng)目建設(shè)過程中的進(jìn)一步發(fā)展，自應(yīng)力混凝土屬于比較典型的早強(qiáng)度混凝土，其發(fā)展速度比較快，有利于在工程施工中的進(jìn)一步應(yīng)用。