鋼管混凝土性能研究與施工質(zhì)量控制成果驗(yàn)收材料

鋼管混凝土性能研究與施工質(zhì)量控制成果驗(yàn)收材料科技項(xiàng)目中文名稱(chēng)鋼管混凝土性能研究與施工質(zhì)量控制研究起始時(shí)間2013年1月研究終止時(shí)間2014年6月申請(qǐng)驗(yàn)收單位單位名稱(chēng)中冶建工集團(tuán)有限公司混凝土工程分公司聯(lián)系人常仕文聯(lián)系電話(huà)任務(wù)來(lái)源(1)1－企業(yè)計(jì)劃2-計(jì)劃外成果有無(wú)密級(jí)(0)0-無(wú)1-有密級(jí)（）1-秘密2-機(jī)密3-絕密內(nèi)容簡(jiǎn)介任務(wù)來(lái)源：計(jì)劃項(xiàng)目應(yīng)寫(xiě)清計(jì)劃名稱(chēng)及其編號(hào)。計(jì)劃外的應(yīng)說(shuō)明是橫向或自選項(xiàng)目。應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理。性能指標(biāo)（寫(xiě)明計(jì)劃任務(wù)書(shū)或合同書(shū)要求的主要性能指標(biāo)和實(shí)際達(dá)到的性能指標(biāo)）。與國(guó)外同類(lèi)技術(shù)比較。成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性。作用意義（直接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義）。推廣應(yīng)用的范圍、條件和前景以及存在的問(wèn)題和改進(jìn)意見(jiàn)。1、任務(wù)來(lái)源：《鋼管混凝土性能研究與施工質(zhì)量控制》，該課題為中冶建工有限公司2012年企業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目2、應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理：鋼管混凝土構(gòu)件適用于單層和多層工業(yè)廠(chǎng)房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、各種支架、棧橋柱、地鐵站臺(tái)柱、送變電桿塔、析架壓桿、樁、空間結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑以及橋梁等結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)，受力時(shí)混凝土除了承受外荷載，還受到鋼管的約束作用而使其處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),抗壓強(qiáng)度、塑形和韌性均得到了提高；而混凝土的存在也延緩了鋼管壁的局部屈曲，防止鋼管材料過(guò)早失效。正是因?yàn)閮煞N材料相互貢獻(xiàn)、協(xié)同互補(bǔ)，才使得這種組合結(jié)構(gòu)材料性能得到了最大發(fā)揮。3、性能指標(biāo)：控制鋼管混凝土限制膨脹率在0.02%~0.025%范圍內(nèi)，力爭(zhēng)做到混凝土與鋼管之間的空隙最小。4、成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性：①運(yùn)用超聲波的方法對(duì)鋼管混凝土的密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。②將鋼管混凝土限制膨脹率控制在0.02%~0.025%，盡量減小了鋼管和混凝土之間的空隙。5、作用意義：①經(jīng)濟(jì)效益：與鋼柱相比，鋼管混凝土可節(jié)約50%左右，與鋼筋混凝土柱相比，不需要模板，且可節(jié)約混凝土50%以上，減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)還能有效簡(jiǎn)化施工工藝和用地面積，顯著降低材料成本和縮短工期，為項(xiàng)目帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。②社會(huì)效益：通過(guò)對(duì)鋼管混凝土這一新技術(shù)的研究與生產(chǎn)，提高這一領(lǐng)域技術(shù)人員的創(chuàng)新能力。6、推廣應(yīng)用范圍、條件和前景以及存在的問(wèn)題和改進(jìn)意見(jiàn)：①、適用于高層和超高層建筑、橋梁工程、特種結(jié)構(gòu)等，如鋼管混凝土柱、鋼管混凝土拱橋。②、鋼管混凝土具有承載力高、抗壓性能好、延性好、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于現(xiàn)代結(jié)構(gòu)向大跨度、高聳、重載發(fā)展和施工技術(shù)工業(yè)化的需要，因而具有很好的市場(chǎng)需求和工程應(yīng)用前景。③、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土的澆注屬于隱蔽工程，它的澆灌質(zhì)量是無(wú)法直觀(guān)檢查的。④、鋼管混凝土是一種新型的組合結(jié)構(gòu)，由于其自身的特殊性，對(duì)其施工質(zhì)量的檢測(cè)和控制比較復(fù)雜，因而在組合之前就應(yīng)該嚴(yán)格控制混凝土的膨脹率，使后期混凝土與鋼管的間隙處于合理的范圍內(nèi)。核心技術(shù)申請(qǐng)專(zhuān)利情況無(wú)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)（不超過(guò)三條）1.如何控制混凝土的膨脹率，使混凝土與鋼管的間隙處于合理的范圍內(nèi)2.研究不同的膨脹劑對(duì)混凝土膨脹率的影響，并研究其穩(wěn)定性3.對(duì)鋼管混凝土的施工質(zhì)量作出評(píng)價(jià)，運(yùn)用超聲波的方法檢測(cè)密實(shí)度。成果應(yīng)用情況簡(jiǎn)介技術(shù)資料目錄1.工作報(bào)告2.技術(shù)報(bào)告3.工程應(yīng)用證明4.經(jīng)濟(jì)效益證明5.檢測(cè)報(bào)告6.查新報(bào)告7.其它附件材料（項(xiàng)目研究經(jīng)費(fèi)決算支出表）8.PPT文件主要研制人員名單序號(hào)姓名性別年齡技術(shù)職稱(chēng)文化程度工作單位對(duì)成果創(chuàng)造性貢獻(xiàn)本人簽字1鄧雄軍男39高級(jí)工程師大學(xué)中冶建工混凝土公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目組織與整體協(xié)調(diào)工作2王于益男60高級(jí)工程師中專(zhuān)中冶建工混凝土公司參與項(xiàng)目組織及具體落實(shí)實(shí)施工作3常仕文男49高級(jí)工程師大學(xué)中冶建工混凝土公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究4班克成男29中級(jí)工程師碩士研究生中冶建工混凝土公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究5楊濤男30中級(jí)工程師碩士研究生中冶建工混凝土公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究6羅東升男35工程師大學(xué)中冶建工混凝土公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究7郎明偉男31工程師大專(zhuān)中冶建工混凝土公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究8楊定輝男48高級(jí)工程師大專(zhuān)重慶市拓業(yè)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究9王湘男41副高工大學(xué)重慶市拓業(yè)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究10趙文蓮女46副高工大學(xué)重慶市拓業(yè)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司參與生產(chǎn)與工程應(yīng)用及技術(shù)工作研究注：主要研制人員超過(guò)15人可加附頁(yè)，并需本人簽字確認(rèn)申請(qǐng)驗(yàn)收單位意見(jiàn)領(lǐng)導(dǎo)簽字（蓋章）組織驗(yàn)收定單位意見(jiàn)經(jīng)辦人（簽字）；主管領(lǐng)導(dǎo)（簽字）驗(yàn)收形式 填寫(xiě)說(shuō)明1.《科技項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收申請(qǐng)表》：本表規(guī)格為標(biāo)準(zhǔn)A4紙，豎裝。必須打印或鉛印，字體為4號(hào)字。2.成果名稱(chēng)：由成果完成單位填寫(xiě)。3.完成單位：指承擔(dān)該項(xiàng)目主要研制任務(wù)的單位。由兩個(gè)以上單位共同完成時(shí)，原則按計(jì)劃任務(wù)書(shū)或技術(shù)合同中研制單位的順序由第一完成單位填寫(xiě)，如有變化，填寫(xiě)前，完成單位必須協(xié)商一致。4.申請(qǐng)驗(yàn)收單位：由成果完成單位填寫(xiě)，名稱(chēng)必須與單位公章完全一致。兩個(gè)以上單位完成的，原則由計(jì)劃任務(wù)書(shū)或合同書(shū)中第一承擔(dān)單位提出申請(qǐng)，如有變化，在提出申請(qǐng)驗(yàn)收之前，各完成單位必須協(xié)商一致。5.申請(qǐng)驗(yàn)收日期：由成果完成單位填寫(xiě)，并以申請(qǐng)驗(yàn)收單位蓋章日期為準(zhǔn)。6.組織驗(yàn)收單位：指向有組織驗(yàn)收權(quán)，并向其提出驗(yàn)收申請(qǐng)的單位，中冶建工集團(tuán)有限公司。7.組織驗(yàn)收單位受理日期：指申請(qǐng)驗(yàn)收單位將本驗(yàn)收申請(qǐng)表送達(dá)申請(qǐng)組織驗(yàn)收單位的日期。由經(jīng)辦人填寫(xiě)并簽字。8.申請(qǐng)表中的“科技成果名稱(chēng)”必須填寫(xiě)全稱(chēng)，并與封面上的科技成果名稱(chēng)完全一致。9.研究起始時(shí)間：是指該項(xiàng)成果開(kāi)始研究或開(kāi)發(fā)的時(shí)間，應(yīng)以計(jì)劃任務(wù)書(shū)或合同、協(xié)議書(shū)上的時(shí)間為準(zhǔn)。10.研究終止時(shí)間：是指該成果最終完成的時(shí)間為準(zhǔn)。11.申請(qǐng)驗(yàn)收單位：?jiǎn)挝幻Q(chēng)：封面上的申請(qǐng)驗(yàn)收單位。（2）聯(lián)系人：是指申請(qǐng)驗(yàn)收單位的該項(xiàng)成果的技術(shù)負(fù)責(zé)人。（3）通信地址：指驗(yàn)收申請(qǐng)單位的通信地址，要依次寫(xiě)明省、市（區(qū)）、縣、街和門(mén)牌號(hào)碼。12.任務(wù)來(lái)源：是指該項(xiàng)目隸屬于哪個(gè)計(jì)劃，請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中選填1.2即可。13.成果有無(wú)密級(jí)：根據(jù)國(guó)家有關(guān)科技保密規(guī)定，確定該項(xiàng)目是否有密級(jí)。14.密級(jí)：根據(jù)國(guó)家有關(guān)科技保密的規(guī)定確定的密級(jí)。該項(xiàng)目如無(wú)密級(jí)此欄可不填，如有密級(jí)請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)內(nèi)選填1.2.3即可。15.內(nèi)容簡(jiǎn)介，應(yīng)包括如下內(nèi)容：任務(wù)來(lái)源：計(jì)劃項(xiàng)目應(yīng)寫(xiě)清計(jì)劃名稱(chēng)及其編號(hào)。計(jì)劃外的應(yīng)說(shuō)明是橫向或自選項(xiàng)目。應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理。性能指標(biāo)（寫(xiě)明計(jì)劃任務(wù)書(shū)或合同書(shū)要求的主要性能指標(biāo)和實(shí)際達(dá)到的性能指標(biāo)）。（4）與國(guó)外同類(lèi)技術(shù)比較。（5）成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性。（6）作用意義（直接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義）。（7）推廣應(yīng)用的范圍、條件和前景以及存在的問(wèn)題和改進(jìn)意見(jiàn)。16．核心技術(shù)申請(qǐng)專(zhuān)利情況：是指科技成果的核心技術(shù)專(zhuān)利申報(bào)情況，已授權(quán)的專(zhuān)利應(yīng)填報(bào)授權(quán)專(zhuān)利證書(shū)基本信息，未授權(quán)的應(yīng)填報(bào)受理通知書(shū)信息。17.主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：是指科技成果的核心技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)情況，選擇最核心的創(chuàng)新點(diǎn)填寫(xiě)，原則上不超過(guò)三條。18.成果應(yīng)用情況簡(jiǎn)介：是指科技成果在各工程、產(chǎn)品以及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中應(yīng)用和推廣的情況。19.技術(shù)資料目錄：指按照規(guī)定應(yīng)由驗(yàn)收單位提供的主要文件和技術(shù)資料。20.主要研究人員：由成果完成單位根據(jù)研究人員對(duì)成果的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)大小順序填寫(xiě)。并應(yīng)得到所有完成單位的認(rèn)可。21.申請(qǐng)驗(yàn)收單位意見(jiàn)：由申請(qǐng)驗(yàn)收單位填寫(xiě)，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)簽字后，加蓋單位公章。22.組織驗(yàn)收單位意見(jiàn)：由組織驗(yàn)收單位填寫(xiě)，由經(jīng)辦人和主管領(lǐng)導(dǎo)簽字。23.驗(yàn)收形式：由組織驗(yàn)收單位填寫(xiě)。目錄工作報(bào)告 I一、項(xiàng)目來(lái)源 I二、研究?jī)?nèi)容及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) II三、工作概況及主要成果 II四、經(jīng)費(fèi)使用情況 IV摘要 11概述 21.1鋼管混凝土及其性能特點(diǎn) 21.2鋼管混凝土研究應(yīng)用現(xiàn)狀 31.2.1鋼管混凝土的研究現(xiàn)狀 31.2.2鋼管混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀 41.3本課題的提出 61.3.1鋼管混凝土的發(fā)展前景 61.3.2鋼管混凝土研究應(yīng)用的意義 61.4本課題研究的目的和主要內(nèi)容 72試驗(yàn)原材料和試驗(yàn)方法 82.1主要原材料和儀器設(shè)備 82.1.1試驗(yàn)原材料 82.1.2主要儀器設(shè)備 102.2試驗(yàn)方法 112.2.1凝結(jié)時(shí)間、坍落度、坍落擴(kuò)展度等基本性能的測(cè)定 112.2.2力學(xué)性能測(cè)定 112.2.3混凝土限制膨脹率測(cè)定 112.2.4鋼管混凝土密實(shí)性檢測(cè) 123鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)及力學(xué)性能研究 143.1鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)影響因素研究 143.2鋼管混凝土工作性能及力學(xué)性能研究 183.2.1鋼管混凝土工作性能研究 183.2.2鋼管混凝土力學(xué)性能研究 194鋼管混凝土密實(shí)性檢測(cè) 204.1不同澆筑高度對(duì)鋼管混凝土密實(shí)性的影響 204.1.1主要試驗(yàn)步驟 204.1.2試驗(yàn)結(jié)果與分析 214.2不同鋼管內(nèi)壁處理方式及不同膨脹劑對(duì)鋼管與混凝土膠結(jié)的影響 234.2.1主要試驗(yàn)步驟 234.2.2試驗(yàn)結(jié)果與分析 255鋼管混凝土生產(chǎn)應(yīng)用 285.1鋼管混凝土生產(chǎn)、澆筑情況 285.2鋼管混凝土經(jīng)濟(jì)效益分析 296結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31工作報(bào)告查新報(bào)告工作報(bào)告一、項(xiàng)目來(lái)源隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層、超高層、大跨度結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因延性差、易開(kāi)裂、抗震性能差等缺點(diǎn)正面臨著極大的挑戰(zhàn)。為了滿(mǎn)足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)發(fā)展的需要，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)悄然興起。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)，具有承載力高、抗壓性能好、延性好、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于現(xiàn)代結(jié)構(gòu)向大跨度、高聳、重載發(fā)展和施工技術(shù)工業(yè)化的需要，且宜用于地震區(qū)，因而具有很好的市場(chǎng)需求和工程應(yīng)用前景?；炷恋目箟簭?qiáng)度高，但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上將二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高。同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。工程應(yīng)用上，鋼管混凝土的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：1）受壓時(shí)，鋼管的約束可以延緩核心混凝土的縱向開(kāi)裂，而混凝土的存在可避免或延緩薄壁鋼管過(guò)早地發(fā)生局部屈曲，二者相互貢獻(xiàn)、協(xié)同互補(bǔ)，使鋼管混凝土的承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩者單獨(dú)承載力之和；2）鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?，?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，因而具有優(yōu)越的抗震性能；3）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是將外部鋼管作為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，使用零件少，焊縫短，不需要支模和拆模等工序，施工簡(jiǎn)便，鋼管內(nèi)也無(wú)鋼筋，易于澆注、振搗；4）鋼管混凝土的耐火性能較好，是因?yàn)殇摴軆?nèi)填有混凝土，混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)低而比熱大，能吸收大量的熱能因此，鋼管混凝土能夠有效地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料的特性和潛力，使材料得到更為充分和合理的應(yīng)用，不僅具有良好的物理力學(xué)性能，在工程應(yīng)用上也具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土的澆注屬于隱蔽工程，混凝土的澆灌質(zhì)量是無(wú)法直觀(guān)檢查的。因此對(duì)鋼管混凝土的力學(xué)性能和耐久性能的研究是非常必要的，并且對(duì)其施工質(zhì)量的控制也是鋼管混凝土發(fā)揮它本身特殊作用的關(guān)鍵，針對(duì)上述問(wèn)題，中冶建工有限公司混凝凝土工程分公司于2012年12月提出了“鋼管混凝土性能研究與施工質(zhì)量控制”課題，并獲得正式批準(zhǔn)立項(xiàng)。計(jì)劃完成時(shí)間為2014年6月。二、研究?jī)?nèi)容及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目計(jì)劃研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面：1）鋼管混凝土力學(xué)性能及耐久性研究①優(yōu)選原材料，提出原材料技術(shù)控制②鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化③鋼管混凝土力學(xué)性能研究④鋼管混凝土耐久性研究2）鋼管混凝土中施工質(zhì)量控制①鋼管混凝土生產(chǎn)、泵送、澆筑過(guò)程對(duì)其工作性影響因素研究②鋼管混凝土澆筑完成后對(duì)密實(shí)性的檢測(cè)項(xiàng)目計(jì)劃完成下列技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：1）鋼管混凝土限制膨脹率在0.02%~0.025%，力爭(zhēng)做到混凝土與鋼管之間的空隙最?。?）培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員3~5名，發(fā)表學(xué)術(shù)論文1~2篇。三、工作概況及主要成果項(xiàng)目任務(wù)下達(dá)后，課題組立即開(kāi)展項(xiàng)目研究準(zhǔn)備工作，于2013年1月開(kāi)始項(xiàng)目試驗(yàn)原材料的準(zhǔn)備，并結(jié)合已有研究成果以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究資料，確定主要技術(shù)路線(xiàn)和方法，制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化。2013年6月開(kāi)展鋼管混凝土力學(xué)性能研究與耐久性測(cè)試；2014年2月到2014年6月進(jìn)行鋼管混凝土施工質(zhì)量研究，到此完成了整個(gè)試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容，然后開(kāi)始整理和分析研究數(shù)據(jù)，得出研究結(jié)果，完成結(jié)題資料的撰寫(xiě)。至2014年6月底，完成了項(xiàng)目合同下達(dá)的全部研究?jī)?nèi)容。通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)研究和施工質(zhì)量控制，本項(xiàng)目主要形成以下三方面成果：1）掌握了采用特細(xì)砂與機(jī)制砂復(fù)配配置C60微膨脹鋼管混凝土既滿(mǎn)足泵送施工要求，又滿(mǎn)足力學(xué)性能的制備技術(shù)；2）如何準(zhǔn)確的檢測(cè)混凝土與鋼管壁是否密實(shí)；3）培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員8名，發(fā)表學(xué)術(shù)論文1篇。四、經(jīng)費(fèi)使用情況摘要鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)，為控制混凝土的膨脹率，使混凝土與鋼管的間隙處于合理的范圍內(nèi)，從而最大限度的提高鋼管混凝土的承載能力，本次試驗(yàn)研究了采用特細(xì)砂與機(jī)制砂復(fù)配生產(chǎn)C60鋼管混凝土的配制技術(shù)以及不同的澆筑高度、不同鋼管內(nèi)壁處理方式、不同膨脹劑對(duì)鋼管內(nèi)壁與混凝土膠結(jié)情況的影響，通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試、混凝土限制膨脹率測(cè)試和非金屬超聲波檢測(cè)，得出了以下結(jié)論：（1）采用特細(xì)砂與機(jī)制砂復(fù)配配制C60微膨脹鋼管混凝土，其配合比基本參數(shù)為：膠凝材料570kg/m3，水膠比0.3，砂率30%，高性能萘系減水劑摻量2.5%，ZY膨脹劑摻量10%。（2）對(duì)于直徑1.2m、高度2.0m的鋼管模，澆筑高度分別為0.5m、1.0m、1.5m、2.0m時(shí)，鋼管混凝土內(nèi)部的密實(shí)程度差異不大。（3）對(duì)于直徑1.0m、高度0.5m的鋼管模，鋼管內(nèi)壁拋丸和加焊栓釘處理鋼管內(nèi)壁與核心混凝土膠結(jié)良好，鋼管內(nèi)壁未處理管壁與核心混凝土膠結(jié)不良。（4）膨脹劑摻量在10%情況下，摻ZY膨脹劑的混凝土與鋼管壁膠結(jié)情況略好于摻HME膨脹劑混凝土，無(wú)論是ZY膨脹劑或HME膨脹劑，都不能完全發(fā)揮其膨脹作用，但具有一定補(bǔ)償收縮的作用。（5）超聲波僅能檢測(cè)混凝土與鋼管壁膠結(jié)是否緊密，若混凝土與鋼管壁膠結(jié)不良致使混凝土脫離鋼管壁產(chǎn)生縫隙，超聲波不能檢測(cè)出所產(chǎn)生縫隙的具體尺寸大小。1概述隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)乃至世界各地基礎(chǔ)建設(shè)方興未艾，高層建筑發(fā)展迅速，體型復(fù)雜、綜合用途的多功能建筑越來(lái)越多。鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用，則是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向之一，其共同工作性能的研究，更是土木工程界普遍重視的一個(gè)重要課題。然而，鋼和混凝土的一種新型的組合結(jié)構(gòu)型式——鋼管混凝土，更是國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用的熱點(diǎn)。1.1鋼管混凝土及其性能特點(diǎn)鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的構(gòu)件，按截面形式的不同，分為方鋼管混凝土、圓鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土。它利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中相互間的組合作用，充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，即不僅使混凝土的塑性和韌性性能大為改善，而且可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，從而使鋼管混凝土具有承載力高、塑性和韌性好、耐火性能較好、施工方便和經(jīng)濟(jì)效果好等優(yōu)點(diǎn)[1]。①軸壓承載力高由于薄壁鋼管臨界承載力極不穩(wěn)定，在鋼管中填充混凝土形成鋼管混凝土后，鋼管約束了混凝土，在軸心受壓荷載作用下，混凝土三向受壓，延緩了受壓時(shí)的縱向開(kāi)裂?；炷恋拇嬖诳梢员苊饣蜓泳彵”阡摴苓^(guò)早地發(fā)生局部屈曲，兩種材料相互彌補(bǔ)了彼此的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮彼此的長(zhǎng)處，從而使鋼管混凝土具有很高的承載力，大大高于組成鋼管混凝土的鋼管和核心混凝土單獨(dú)承載力之和。②塑性和韌性好混凝土的脆性較大，但核心混凝土在鋼管的約束下，不但在使用階段改善了它的彈性性質(zhì)，而且在破壞時(shí)具有很大的塑性變形。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼管混凝土軸心受壓短柱破壞時(shí)，往往可以被壓到原長(zhǎng)的2/3，但仍沒(méi)有呈現(xiàn)脆性破壞的特征。這種結(jié)構(gòu)在承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載時(shí)，也具有很好的韌性。由于鋼管具有良好的塑性和韌性，因而抗震性能好。③施工方便，加快施工速度與鋼筋混凝土柱相比，采用鋼管混凝土柱沒(méi)有綁扎鋼管、支模和拆模等工序，施工簡(jiǎn)便，鋼管內(nèi)無(wú)鋼筋，澆灌容易，振搗密實(shí)。近年來(lái)使用頂部拋落無(wú)振混凝土及泵送混凝土后，不但可以解決振搗時(shí)容易在管內(nèi)積存空氣的問(wèn)題，也大大簡(jiǎn)化了施工現(xiàn)場(chǎng)，縮短工期。④耐火性能較好由于組成鋼管混凝土的鋼管和其核心混凝土之間具有相互貢獻(xiàn)、協(xié)同互補(bǔ)、共同工作的特點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)具有較好的耐火性能。鋼管內(nèi)灌有混凝土，能吸收大量的熱能，在遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場(chǎng)的分布很不均勻，因而增加了柱子的耐火時(shí)間。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：達(dá)到一級(jí)耐火三小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/2~2/3。⑤經(jīng)濟(jì)效果好采用鋼管混凝土可以很好地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料的特性和潛力，使材料得到更為充分和合理的應(yīng)用，因此鋼管混凝土具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。1.2鋼管混凝土研究應(yīng)用現(xiàn)狀1.2.1鋼管混凝土的研究現(xiàn)狀我國(guó)從60年代開(kāi)始研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，主要為內(nèi)填型素鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。進(jìn)入80年代后，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的研究己經(jīng)逐步得到完善，計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法取得了很大進(jìn)展，在構(gòu)件性能和理論研究方面也取得了很大的成就。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者開(kāi)始對(duì)薄壁鋼管混凝土構(gòu)件進(jìn)行了一定的研究。如福州大學(xué)的堯國(guó)皇和韓林海對(duì)薄壁圓鋼管高性能混凝土的軸壓力學(xué)性能進(jìn)行了研究，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的王秋萍也對(duì)薄壁圓鋼管混凝土短柱作了一些實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)這些試驗(yàn)研究表明，由于有內(nèi)填混凝土的支撐作用，薄壁鋼管混凝土軸壓短柱中鋼管壁的局部屈曲和屈曲后性能有很大的提高，特別是薄壁圓鋼管對(duì)缺陷的敏感性大大降低，即使徑厚比很大如(120左右)的薄壁圓鋼管混凝土短柱，在達(dá)極限承載力之前管壁也很少發(fā)生局部屈曲現(xiàn)象。薄壁鋼管與普通鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用的差異，或不同寬厚比的薄壁鋼管對(duì)不同強(qiáng)度的核心混凝土的約束作用，以及這些因素對(duì)薄壁鋼管混凝土短柱的極限抗壓承載力的影響都有待于去探討。國(guó)外對(duì)鋼管混凝土力學(xué)性能進(jìn)行較為深入的研究始于上世紀(jì)30年代，原蘇聯(lián)1930年就開(kāi)始了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究，做過(guò)一些軸壓構(gòu)件試驗(yàn)。1935年原蘇聯(lián)專(zhuān)家格優(yōu)茲捷夫根據(jù)Guenkimises理論建立了軸壓短柱承載力公式。此后，研究鋼管混凝土軸心受壓柱的中外學(xué)者越來(lái)越多，有對(duì)軸壓短柱承載力進(jìn)行研究的，也有對(duì)軸壓長(zhǎng)柱承載力進(jìn)行研究的。美國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展了大量的鋼管混凝土試驗(yàn)研究和理論分析工作，取得了很大進(jìn)展，并在一些工程中加以應(yīng)用，但由于需要人工在現(xiàn)場(chǎng)向管內(nèi)澆灌混凝土，勞動(dòng)強(qiáng)度大、造價(jià)高，影響了在工程應(yīng)用中的競(jìng)爭(zhēng)力，阻礙了它的發(fā)展、相比之下，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)操作較為簡(jiǎn)單，在工程中應(yīng)用更多。到了80年代，國(guó)外學(xué)者研究了鋼管混凝土構(gòu)件的抗震性能和耐火極限，例如Sakino和Tomii(1981)、Lie和Caron(1988)等，此外，這個(gè)階段有關(guān)鋼管混凝土之間粘結(jié)性能問(wèn)題的研究報(bào)道也比較多，例如Morishita和Tomil(1982)、virdi和Dowhng(1980)等。近十幾年來(lái)，對(duì)長(zhǎng)期荷載作用下的鋼管混凝土力學(xué)性能的研究取得新進(jìn)展，對(duì)鋼管混凝土動(dòng)力性能研究的也進(jìn)一步深入，此外，對(duì)采用高強(qiáng)鋼材和高強(qiáng)混凝土的鋼管混凝土構(gòu)件力學(xué)性能的研究也有不少報(bào)道，對(duì)有關(guān)鋼管局部屈曲對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件力學(xué)性能的影響問(wèn)題進(jìn)行了不少研究工作。例如Morino等(1996)、Hajjar等(1997)、Bridge等(1997)、Mursi和Uy等(2003)等。而且對(duì)于薄壁鋼管混凝土構(gòu)件也做了一定的試驗(yàn)研究，比如O’Shea和Bridge(1997)和Sakion等(1985)[2-8]。1.2.2鋼管混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)和應(yīng)用已有上百年的歷史。最早的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是1879年英國(guó)的賽文鐵路的鋼管橋墩，當(dāng)時(shí)在鋼管內(nèi)灌筑混凝土主要是為了防止銹蝕。1897年美國(guó)人JohnLally在圓鋼管中填充混凝土作為房屋建筑的承重柱且獲得專(zhuān)利。20世紀(jì)初，美國(guó)在些單層和多層廠(chǎng)房中采用了圓形鋼管混凝土柱作為承重柱。到20世紀(jì)30年代末期，前蘇聯(lián)采用集束的小直徑鋼管混凝土作為拱肋，建造了橫跨涅瓦河101米的下承式公路拱橋。與此同時(shí)，前蘇聯(lián)開(kāi)展了鋼管混凝土基本力學(xué)性能的試驗(yàn)研究。60年代前后，美國(guó)進(jìn)行了大量的鋼管混凝土試驗(yàn)研究和理論分析工作，得出一些計(jì)算公式并把鋼管混凝土作為組合構(gòu)件而單獨(dú)分列，包括軸壓和受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)和計(jì)算，在1960年利用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)修建了舊金山一座50層的辦公樓，并在一些工程中加以應(yīng)用。到了80年代，由于泵送頂升混凝土技術(shù)的出現(xiàn)解決了現(xiàn)場(chǎng)澆灌混凝土的問(wèn)題，施工快、造價(jià)低，使鋼管混凝土結(jié)構(gòu)重又受到很多國(guó)家的注意和重視。例如東京西新宿廣場(chǎng)塔樓，地上31層，采用框架體系，柱子全為方鋼管混凝土構(gòu)件。此外，還有新大阪菲尼克斯威爾大廈、淀川六番館。在澳大利亞，有很多工程實(shí)例比如theForrestCenterExehangePlaza和WestraliaSqare等，層數(shù)均在30層以上。特別是1995年阪神地震后，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)更顯示出其優(yōu)良的耐震性能，進(jìn)一步掀起對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行深一層研究的熱潮。近十幾年來(lái)，在美、日、澳大利亞等國(guó)，建成后的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑已經(jīng)超過(guò)40余幢[9-10]。我國(guó)從60年代開(kāi)始研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu),主要為內(nèi)填型素鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。1963年成功地將鋼管混凝土柱用于北京地鐵站工程。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有一系列優(yōu)越的力學(xué)性能，70年代我國(guó)進(jìn)一步推廣應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，相繼應(yīng)用在一些大型工程中，到了80年代，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的研究已經(jīng)逐步得到完善，計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法取得了很大進(jìn)展，在構(gòu)件性能和理論研究方面也取得了很大的成就。建設(shè)部于1990年正式頒布了國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程(CECS28:90)》，1995將“鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)”列入科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代化的事業(yè)中，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為一種新的結(jié)構(gòu)形式，在我國(guó)的高層建筑工程,地鐵車(chē)站工程、工業(yè)廠(chǎng)房工程和大跨度橋梁工程等建設(shè)中得到了卓有成效的應(yīng)用，取得了令人矚目的成就，例如1997年10月建成的四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋跨度達(dá)到了420米，這在橋梁史上也是少見(jiàn)的，據(jù)橋梁工程師們預(yù)測(cè)，采用鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)，單孔蝙有望達(dá)到500至600米，高384米。采用鋼管混凝土柱建成的高層建筑也近二十座之多，其中最高的深圳賽格廣場(chǎng)大廈[11]地下四層，地上七十層，高度為278.8m，建筑面積達(dá)到了160000m2，是迄今為止全部采用鋼管混凝土柱世界最高建筑；地上78層的深圳地王大廈，其結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，四周框架柱為方鋼管混凝土構(gòu)件;結(jié)構(gòu)總層數(shù)為51層、地上高度201.8米的廣州新中國(guó)大廈，上部結(jié)構(gòu)部分柱為帶約束拉桿異形(方形)鋼管混凝土組合構(gòu)件，核心筒地下室五層部分采用帶約束拉桿異形(L形、T形)鋼管混凝土構(gòu)件；當(dāng)今世界上最高的建筑，2003年建成的臺(tái)北國(guó)際金融中心占地面積30277平方米，地下5層，地上101層，總建筑面積166700平方米，地上建筑高度為508米。101層塔樓應(yīng)用了井字形巨型結(jié)構(gòu)體系，中低層的柱子采用了矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)；江西華龍國(guó)際大廈位于江西南昌市最繁華的老福山商貿(mào)區(qū)，該用地總面積為4784平方米，地下2層為設(shè)備房和停車(chē)場(chǎng)，地上29層，總建筑面積為42000平方米，建筑總高度為120米，目前為江西省第一座高層鋼管混凝土柱鋼梁框架、混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)建筑。鋼管混凝土正發(fā)展成為強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)震地區(qū)超高層建筑的一種主導(dǎo)結(jié)構(gòu)類(lèi)型。而鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)自身也在上述工程實(shí)踐中得到了新的發(fā)展。1.3本課題的提出1.3.1鋼管混凝土的發(fā)展前景由于鋼管混凝土具有承載力高、抗壓性能好、延性好、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于現(xiàn)代結(jié)構(gòu)向大跨度、高聳、重載發(fā)展和施工技術(shù)工業(yè)化的需要，因而正被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于單層和多層工業(yè)廠(chǎng)房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、各種支架、棧橋柱、地鐵站臺(tái)柱、送變電桿塔、析架壓桿、樁、空間結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑以及橋梁結(jié)構(gòu)中，因而具有很好的市場(chǎng)需求和工程應(yīng)用前景。1.3.2鋼管混凝土研究應(yīng)用的意義鋼管混凝土具有優(yōu)良的性能特點(diǎn)，具有廣闊的研究應(yīng)用前景，不僅可以節(jié)約鋼材、降低成本，而且可以節(jié)約資源、降低能耗，具有良好的社會(huì)效益。經(jīng)濟(jì)效益在鋼管混凝土工程中采用薄壁鋼管，可以減少鋼材用量，減輕焊接工作量，達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。在小高層以下包括多層!低層建筑工程中推廣使用有著廣闊的前景和積極的意義。環(huán)境效益鋼管混凝土的應(yīng)用可減少鋼材的用量，從而可以節(jié)約生產(chǎn)鋼材所消耗的資源，降低能耗，達(dá)到良好的環(huán)境效益。這復(fù)合可持續(xù)發(fā)展的要求。社會(huì)效益近些年商品混凝土產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，行業(yè)從業(yè)人員人數(shù)急劇增加，而相應(yīng)的管理人員、技術(shù)人員的素質(zhì)卻跟不上發(fā)展，還有就是管理者對(duì)真正懂混凝土技術(shù)的人員并沒(méi)有給予足夠的重視，因此基本沒(méi)有投入研發(fā)的人員，導(dǎo)致我國(guó)商品混凝土企業(yè)沒(méi)有創(chuàng)新能力。而鋼管混凝土的研究應(yīng)用勢(shì)必需要有更多專(zhuān)門(mén)的研發(fā)人員參與其中，從而提高了這一領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所占的比例，為混凝土行業(yè)積累更多專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。1.4本課題研究的目的和主要內(nèi)容本項(xiàng)目主要研究鋼管混凝土的制備技術(shù)及力學(xué)性能和耐久性能，通過(guò)控制混凝土的膨脹率，使混凝土與鋼管的間隙處于合理的范圍內(nèi)，并確定準(zhǔn)確的檢測(cè)混凝土與鋼管壁是否密實(shí)的試驗(yàn)方法。本項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容包括：（1）鋼管混凝土力學(xué)性能及耐久性研究①優(yōu)選原材料，提出原材料技術(shù)控制②鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化③鋼管混凝土力學(xué)性能研究④鋼管混凝土耐久性研究（2）鋼管混凝土中施工質(zhì)量控制①鋼管混凝土生產(chǎn)、泵送、澆筑過(guò)程對(duì)其工作性影響因素研究②鋼管混凝土澆筑完成后對(duì)密實(shí)性的檢測(cè)2試驗(yàn)原材料和試驗(yàn)方法2.1主要原材料和儀器設(shè)備2.1.1試驗(yàn)原材料1、水泥：重慶小南海水泥廠(chǎng)生產(chǎn)P.O42.5R水泥，其性能滿(mǎn)足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007，詳見(jiàn)表2.1，水泥的化學(xué)成分見(jiàn)表2.2。表2.1水泥的主要性能凝結(jié)時(shí)間(h:min)標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量(%)安定性(煮沸法)比表面積(m2/kg)抗折強(qiáng)度（MPa）抗壓強(qiáng)度（MPa）初凝終凝3天28天3天28天2:403:5127.5合格36056.8表2.2水泥的化學(xué)成分/%材料SiO2Al2O3CaOFe2O3MgOSO3R2O燒失量水泥19.274.3263.483.222.332.920.282.922、礦渣粉：重慶睿亮建材有限公司，性能指標(biāo)見(jiàn)表2.3。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，所選礦渣粉的性能達(dá)到GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的S95級(jí)產(chǎn)品技術(shù)要求。表2.3礦渣粉的主要性能需水量比（%）燒失量（%）比表面積（m2/kg）活性指數(shù)（%）三氧化硫(%)密度(g/cm3)7d28d98.50.90461781032.212.903、粉煤灰：重慶華能珞璜電廠(chǎng)Ⅱ級(jí)粉煤灰，性能指標(biāo)見(jiàn)表2.4。所選粉煤灰的性能符合GB1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī)定的且級(jí)灰技術(shù)要求。表2.4粉煤灰的性能指標(biāo)細(xì)度(%)含水率(%)需水量比(%)燒失量(%)17.80.14952.334、硅灰：四川朗天資源綜合利用有限公司生產(chǎn)，性能指標(biāo)見(jiàn)表2.5。表2.5硅灰的基本性能燒失量(%)氯離子(%)含水量(%)二氧化硅含量(%)總堿量2.70.0182.894.30.535、骨料（1）細(xì)骨料特細(xì)砂：湖北產(chǎn)特細(xì)砂，含泥量1.4%，細(xì)度模數(shù)1.1，堆積密度為1350kg/m3。該砂的性能滿(mǎn)足GB/T14684-2011《建設(shè)用砂》規(guī)定的Ⅱ類(lèi)砂技術(shù)要求。機(jī)制砂：重慶小南海產(chǎn)機(jī)制砂，含粉量為4.8%，細(xì)度模數(shù)為3.1，堆積密度為1550kg/m3。（2）粗骨料重慶中梁鎮(zhèn)產(chǎn)石灰石碎石，5~10mm粒徑和10~20mm粒徑混合使用，連續(xù)級(jí)配，針片狀含量4.5%，含泥量0.1%，泥塊含量0.1%，含水率0.2%，壓碎指標(biāo)為8%，堆積密度為1650kg/m3，表觀(guān)密度為2660kg/m3。6、外加劑：廈門(mén)科之杰萘系高效減水劑，減水率22%，推薦摻量1.5%~2.8%。7、膨脹劑：重慶三圣特種公司產(chǎn)ZY型高性能混凝土膨脹劑，摻量為8%~12%，技術(shù)指標(biāo)如表2.6所示；江蘇博特新材料公司產(chǎn)HME-Ⅳ混凝土高效膨脹劑，摻量為8%~12%。表2.6三圣ZY膨脹劑技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求檢驗(yàn)數(shù)據(jù)Ⅰ型Ⅱ型細(xì)度比表面積/(m2/kg)≥2002831.18mm篩篩余/%≤0.50凝結(jié)時(shí)間初凝/min≥45166終凝/min≤600229限制膨脹率/%水中7d≥0.025≥0.0500.031空氣中21d≥-0.020≥-0.010/抗壓強(qiáng)度/MPa7d≥20.024.128d≥40.0/檢測(cè)結(jié)論檢驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)到GB23439-2009標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型標(biāo)準(zhǔn)要求表2.7博特HME膨脹劑主要物化指標(biāo)檢驗(yàn)項(xiàng)目性能指標(biāo)檢驗(yàn)項(xiàng)目性能指標(biāo)外觀(guān)粉末總堿量/%≤0.50細(xì)度（1.18mm篩篩余）/%≤0.5氯離子含量/%≤0.05含水率/%≤1.02.1.2主要儀器設(shè)備試驗(yàn)中用到的主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備如下:單臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)；混凝土壓力試驗(yàn)機(jī)；混凝土磁力振動(dòng)臺(tái)；混凝土振動(dòng)棒；恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱；坍落度筒，電子天平；鋼管模x4，直徑1.2m，高2.0m；鋼管模x3，直徑1m，高0.5m；非金屬超聲波檢測(cè)儀等。2.2試驗(yàn)方法2.2.1凝結(jié)時(shí)間、坍落度、坍落擴(kuò)展度等基本性能的測(cè)定混凝土凝結(jié)時(shí)間，坍落度，60min坍落度損失，擴(kuò)展度等參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)定。2.2.2力學(xué)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)室拌制混凝土采用機(jī)械攪拌，緩凝高效減水劑采用同摻法加入，攪拌時(shí)間180秒。試驗(yàn)時(shí)按照配和比設(shè)計(jì)表所示材料比率，成型150m×150mm×150mm立方體試件、150m×150mm×300mm的棱柱體試件和150m×150mm×600mm的棱柱體試件，24h后拆模，在標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)至一定齡期，測(cè)試相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)。測(cè)試方法具體參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。攪拌臺(tái)攪拌混凝土采用機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間60秒，采用混凝土運(yùn)輸罐車(chē)，通過(guò)汽車(chē)泵澆筑鋼管模，同時(shí)成型150m×150mm×150mm立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至一定齡期，測(cè)試7d、28d抗壓強(qiáng)度。.2.2.3混凝土限制膨脹率測(cè)定1、試模規(guī)格為100mm×100mm×400mm。試件全長(zhǎng)為355mm，其中混凝土部分為100mm×100mm×300mm，試件中間埋入一個(gè)縱向限制器具。2、試件制作：先把縱向限制器具放入100mm×100mm×400mm的試模中并裝入混凝土成型，然后把試件放入溫度為（20±2）℃的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)備用：3、當(dāng)補(bǔ)償收縮混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到3~5MPa時(shí)拆模（一般為成型后12~16h），測(cè)量試件初始長(zhǎng)度；4、測(cè)量前，將試體探頭及測(cè)量?jī)x測(cè)頭擦凈。測(cè)量時(shí)，使縱向限制器測(cè)頭與測(cè)量?jī)x測(cè)頭正確接觸，讀數(shù)應(yīng)精確至0.001mm。每個(gè)試件長(zhǎng)度，應(yīng)重復(fù)測(cè)量三次，取其穩(wěn)定值；5、將測(cè)定初始長(zhǎng)度后的試件浸入（20±2）℃的水中養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定3d、7d、14d、的長(zhǎng)度，然后移入室溫為（20±2）℃相對(duì)濕度為（60±5）%的恒溫恒濕箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定28d、42d的長(zhǎng)度；上述測(cè)長(zhǎng)齡期，一律從成型日算起；6、每組成型的三個(gè)試件，取其算術(shù)平均值作為長(zhǎng)度變化。計(jì)算應(yīng)精確至小數(shù)點(diǎn)后第三位。7、補(bǔ)償收縮混凝土的縱向限制膨脹率和縱向限制干縮率按下式計(jì)算：式中—試件在齡期t時(shí)的縱向限制膨脹率或縱向限制干縮率（%）；L—試件基準(zhǔn)長(zhǎng)度（300mm）；

L0—試件長(zhǎng)度的初始讀數(shù)（mm）；Lt—試件在齡期t時(shí)的長(zhǎng)度讀數(shù)（mm）。2.2.4鋼管混凝土密實(shí)性檢測(cè)1.超聲法（超聲脈沖法）系指采用帶波形顯示功能的超聲波檢測(cè)儀，測(cè)量超聲脈沖波在混凝土中的傳播速度（簡(jiǎn)稱(chēng)聲速）、首波幅度（簡(jiǎn)稱(chēng)波幅）和接受信號(hào)主頻率（簡(jiǎn)稱(chēng)主頻）等升學(xué)參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)及其相對(duì)變化，判定混凝土中的缺陷情況。2.超聲波檢測(cè)的要求如下： （1）應(yīng)根據(jù)檢測(cè)要求和測(cè)試操作條件，確定缺陷測(cè)試的部位；（2）側(cè)位鋼管模表面應(yīng)清潔、平整，必要時(shí)可用砂輪磨平；（3）在滿(mǎn)足首波幅度測(cè)讀精度的條件下，應(yīng)選用較高頻率的換能器；（4）換能器應(yīng)通過(guò)耦合劑與混凝土測(cè)試表面保持緊密結(jié)合，耦合層不得夾雜泥砂或空氣；（5）檢測(cè)中出現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)及時(shí)查找原因，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)校核或加密測(cè)點(diǎn)補(bǔ)測(cè)。3.鋼管混凝土的檢測(cè)采用徑向?qū)y(cè)的方法，如圖所示布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，可先測(cè)量鋼管實(shí)際周長(zhǎng)，再將圓周等分，在鋼管測(cè)試部位畫(huà)出若干根母線(xiàn)和等間距的環(huán)向線(xiàn)，線(xiàn)間距宜為150~300mm；檢測(cè)時(shí)可先作徑向?qū)y(cè)，在鋼管混凝土每一環(huán)線(xiàn)上保持T、R換能器連線(xiàn)通過(guò)圓心，沿環(huán)向測(cè)試，逐點(diǎn)讀取聲時(shí)、波幅和主頻；對(duì)于直徑較大的鋼管混凝土，也可采用預(yù)埋聲測(cè)管的方法檢測(cè)。

3鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)及力學(xué)性能研究3.1鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)影響因素研究結(jié)合重慶市商品混凝土市場(chǎng)情況，從鋼管混凝土澆筑數(shù)量和強(qiáng)度等級(jí)方面考慮，本項(xiàng)目主要研究強(qiáng)度等級(jí)為C60的微膨脹混凝土與鋼管模壁的粘結(jié)密實(shí)程度。1、水泥等級(jí)。水泥是混凝土原材料中膠凝材料的主要組成部分，配制C60高強(qiáng)混凝土宜選用旋窯或者新型干法窯生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥或者硅酸鹽水泥，因?yàn)橥ㄟ^(guò)立窯生產(chǎn)的水泥其質(zhì)量的穩(wěn)定性（質(zhì)量波動(dòng)較大）不如新型干法窯和旋窯生產(chǎn)的水泥。硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥之外的其它通用硅酸鹽水泥由于水泥廠(chǎng)商為了獲得更大的利潤(rùn)，而在水泥中內(nèi)摻的混合材的品質(zhì)比較低，混合材的比例卻較高，故使得其膠砂強(qiáng)度也比較低。與通用硅酸鹽水泥相比較，采用普通硅酸鹽水泥或者硅酸鹽水泥并摻加較高質(zhì)量的礦物摻合料配制的高強(qiáng)混凝土更具有技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)的合理性。結(jié)合中冶建工集團(tuán)混凝土工程分公司的材料使用情況，選擇小南海普通硅酸鹽水泥42.5R型號(hào)進(jìn)行鋼管混凝土試驗(yàn)。2、粗集料品種。集料在混凝土中主要起填充和建立混凝土結(jié)構(gòu)骨架作用，一般而言集料的體積約占混凝土體積的70％左右。集料是混凝土中的主要組成部分，其對(duì)新拌混凝土及硬化混凝土的性能、混凝土的配合比以及經(jīng)濟(jì)性有著顯著的影響。集料如果針片狀含量過(guò)大或者級(jí)配不合理，會(huì)限制混凝土強(qiáng)度的發(fā)展，并且會(huì)對(duì)硬化混凝土的耐久性和其他應(yīng)用性產(chǎn)生不利的影響。通過(guò)相關(guān)研究得知[12]，配制C60鋼管混凝土所需粗集料的最大公稱(chēng)粒徑不宜大于25mm，粗骨料的級(jí)配應(yīng)采用連續(xù)級(jí)配，且含泥量和泥塊含量分別不應(yīng)大于0.5%和0.2%，針、片狀顆粒含量不宜大于8%，粗骨料宜為非堿活性。本次研究試驗(yàn)從滿(mǎn)足C60鋼管混凝土性能為出發(fā)點(diǎn)，選擇5~10mm、10~20mm的二級(jí)配，連續(xù)級(jí)配。3、細(xì)集料品種。細(xì)集料是混凝土砂漿中的重要組成部分，其作用主要填充于粗集料之間的空隙[13]。細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)，種類(lèi)和砂率對(duì)混凝土拌合物的工作性影響較大。人工砂和特細(xì)砂相對(duì)于天然河砂它們的細(xì)顆粒粉量相對(duì)較多，需水量增大，在欲達(dá)到相同的混凝土拌合物工作性時(shí)，它們所需用的水泥用量較多，用水量增大，并且人工砂的顆粒表面相對(duì)較粗糙盡管會(huì)降低泌漿的可能但是會(huì)降低拌合物的流動(dòng)性。天然河砂是比較理想的細(xì)集料，但出于經(jīng)濟(jì)性考慮，根據(jù)中冶建工集團(tuán)混凝土公司的實(shí)際情況，結(jié)合相關(guān)分析研究，本次試驗(yàn)采用長(zhǎng)江特細(xì)砂與機(jī)制粗砂復(fù)配的方式，砂的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配如下圖所示。表3.1特細(xì)砂細(xì)度模數(shù)砂種類(lèi)小南海機(jī)制砂級(jí)配區(qū)1區(qū)2區(qū)3區(qū)方孔篩累計(jì)篩余/%方孔篩累計(jì)篩余/%4.75mm0.044.75mm10~010~010~02.36mm0.122.36mm35~525~015~01.18mm0.581.18mm65~3550~1025~0600μm2.30600μm85~7170~4140~16300μm26.98300μm95~8092~7085~55150μm83.08150μm97~8594~8094~75Mx1.1————注：表中級(jí)配區(qū)依據(jù)為GB/T14684-2011。表3.2機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)及顆粒級(jí)配砂種類(lèi)小南海機(jī)制砂級(jí)配區(qū)1區(qū)2區(qū)3區(qū)方孔篩累計(jì)篩余/%方孔篩累計(jì)篩余/%4.75mm1.664.75mm10~010~010~02.36mm23.402.36mm35~525~015~01.18mm46.481.18mm65~3550~1025~0600μm69.02600μm85~7170~4140~16300μm86.30300μm95~8092~7085~55150μm90.12150μm97~8594~8094~75Mx3.1——2區(qū)—注：表中級(jí)配區(qū)依據(jù)為GB/T14684-2011。4、水膠比。水膠比是混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的三大參數(shù)（水膠比、單位用水量、砂率）之一，水膠比的大小，直接決定著混凝土硬化后的強(qiáng)度、耐久性和混凝土拌合物的性能。據(jù)部分學(xué)者研究結(jié)果表明，水膠比在0.24~0.29之間變化時(shí)，混凝土拌合物的坍落度和擴(kuò)展度的變化不大，甚至不明顯，而混凝土拌合物的粘度卻隨著水膠比的增大而出現(xiàn)急劇的下降的趨勢(shì)[14]。這對(duì)改善混凝土拌合物的可泵施工性能有著極大意義，因此，混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，在滿(mǎn)足混凝土的強(qiáng)度及耐久性相關(guān)要求的條件下，混凝土工作度則應(yīng)要求取盡量取較大水膠比為宜。對(duì)于配置C60鋼管混凝土，水膠比的范圍應(yīng)在0.28~0.34之間。5、混凝土膨脹劑種類(lèi)?；炷僚蛎泟┦且环N化學(xué)外加劑，加在水泥中，當(dāng)水泥凝結(jié)硬化時(shí)，隨之體積膨脹，起補(bǔ)償收縮和張拉鋼筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力以及充分填充水泥間隙的作用[15]。主要使用可生成鈣礬石或氫氧化鈣、氫氧化鎂的膨脹劑，根據(jù)中冶建工集團(tuán)混凝土公司的實(shí)際情況，本次試驗(yàn)采用重慶三圣特種建材有限公司產(chǎn)的ZY型高性能混凝土膨脹劑和江蘇博特新材料公司產(chǎn)HME-Ⅳ混凝土高效膨脹劑作對(duì)比分析。6、鋼管混凝土施工配合比的確定項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)大量配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化試驗(yàn)，確定了鋼管混凝土配合比C60的基本參數(shù)，水膠比0.3，砂率30%，高性能萘系減水劑摻量2.5%。有關(guān)研究表明，鋼管中核心混凝土的收縮是引起鋼管混凝土脫空的原因之一，在C60鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，混凝土膨脹劑的正確選擇和摻量是配置微膨脹鋼管混凝土的重要組成部分，混凝土摻入膨脹劑產(chǎn)生適度膨脹，抵消混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的干縮拉應(yīng)力、溫差應(yīng)力，而本次研究的技術(shù)關(guān)鍵便是如何控制混凝土的膨脹率，使混凝土與鋼管的間隙處于合理的范圍，因此膨脹劑的選擇和摻量顯得尤為重要，相關(guān)資料表明，鋼管混凝土限制膨脹率應(yīng)控制在0.02%~0.025%為宜，根據(jù)混凝土公司的生產(chǎn)實(shí)際，采用重慶三圣特種建材有限公司產(chǎn)的ZY型高性能混凝土膨脹劑和江蘇博特新材料有限公司產(chǎn)的HME-Ⅳ混凝土高效膨脹劑作對(duì)比分析，摻量分別為8%和10%，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案如表3.3。表3.3膨脹劑對(duì)鋼管混凝土限制膨脹率的影響序號(hào)膠結(jié)材總量（kg/m3）水膠比砂率原材料用量（kg/m3）水泥礦粉硅灰粉煤灰混合砂大/小石膨脹劑外加劑ZY15700.30.30450603030150/350640/5008%2.5%ZY25700.30.30450603030150/350640/50010%2.5%HME15700.30.30450603030150/350640/5008%2.5%HME25700.30.30450603030150/350640/50010%2.5%注；1）大石為10-20mm粒級(jí)山碎石，小石為5-10mm粒級(jí)山碎石；2）混合砂為特細(xì)砂和機(jī)制粗砂混合使用，前為特細(xì)砂后為混合砂。按表3.3配合比成型標(biāo)準(zhǔn)試件，達(dá)到一定養(yǎng)護(hù)齡期后，按GB50119-2003標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試混凝土限制膨脹率，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3.4。表3.4混凝土膨脹率測(cè)試序號(hào)膨脹劑摻量水中14d膨脹率ZY18%0.019%ZY210%0.022%HME18%0.019%HME210%0.021%從表中看出，將膨脹劑摻量從8%提高至10%之后，摻ZY型膨脹劑和摻HME型膨脹劑的混凝土水中14d膨脹率均有提高，其中摻ZY型膨脹劑混凝土水中14d膨脹率最高，達(dá)到了0.022%，不過(guò)此次成型的混凝土試件量不大，可靠性不高，還需進(jìn)一步對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證，從本次試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，經(jīng)比較選取膨脹劑摻量為10%較好。綜上所述，采用特細(xì)砂與機(jī)制砂復(fù)配配置C60微膨脹鋼管混凝土，其配合比的基本參數(shù)已確定，水膠比0.3，砂率30%，高性能萘系減水劑摻量2.5%，膨脹劑摻量10%，混凝土配合比如表3.5所示。表3.5鋼管混凝土配合比強(qiáng)度等級(jí)水泥礦渣粉粉煤灰硅粉5-10mm石子10-20mm石子特細(xì)砂/機(jī)制砂膨脹劑水水膠比外加劑C60450603030500640150/350571700.414.23.2鋼管混凝土工作性能及力學(xué)性能研究3.2.1鋼管混凝土工作性能研究按表3.5所示配合比制備混凝土試件，開(kāi)展C60鋼管混凝土性能測(cè)試分析：新拌混凝土的性能：粘聚性、保水性，流動(dòng)性，測(cè)試初始坍落度/擴(kuò)展度、1h坍落度/擴(kuò)展度，對(duì)比分析試驗(yàn)室置拌混凝土和生產(chǎn)機(jī)樓攪拌臺(tái)置拌混凝土，如表3.4所示。表3.4鋼管混凝土工作性能分析序號(hào)混凝土工作性新拌混凝土靜置1h坍落度mm擴(kuò)展度mm坍落度mm擴(kuò)展度mm試驗(yàn)室A工作性良好240650×640205600×610機(jī)樓B粘度較大225610×600195580×580圖3.2生產(chǎn)機(jī)樓置拌混凝土圖3.1試驗(yàn)室置拌混凝土圖3.2生產(chǎn)機(jī)樓置拌混凝土圖3.1試驗(yàn)室置拌混凝土如表3.4和圖3.1、圖3.2中所示，試驗(yàn)室置拌的混凝土A表面漿體豐富，無(wú)泌水、離析現(xiàn)象，粘聚性和保水性較好，1h坍落度損失較小，混凝土拌合物的和易性都能滿(mǎn)足鋼管混凝土設(shè)計(jì)要求。由于C60鋼管混凝土在置拌時(shí)，配合比本身的膠凝材料總量達(dá)到570kg/m3，且粗細(xì)骨料均為連續(xù)級(jí)配，含粉量和含泥量都控制技術(shù)要求的范圍內(nèi)，故混凝土工作性能良好，滿(mǎn)足鋼管混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。由于實(shí)際生產(chǎn)中需要控制混凝土坍落度且料倉(cāng)砂石材料的離散性，生產(chǎn)機(jī)樓置拌的混凝土B相較試驗(yàn)室置拌的混凝土A坍落度和擴(kuò)展度稍小，不過(guò)也達(dá)到了鋼管混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑的要求。3.2.2鋼管混凝土力學(xué)性能研究按表3.3所示配合比制備混凝土試件，按國(guó)標(biāo)GB/T50081-2002規(guī)定成型標(biāo)準(zhǔn)試件，分別開(kāi)展C60鋼管混凝土力學(xué)性能測(cè)試分析：包括混凝土抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度分析，試驗(yàn)室置拌和生產(chǎn)機(jī)樓置拌的鋼管混凝土力學(xué)性能測(cè)試如表3.5所示。表3.5鋼管混凝土力學(xué)性能序號(hào)齡期抗壓強(qiáng)度（MPa）軸心抗壓強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度（MPa）試驗(yàn)室A7d67.058.57.1機(jī)樓B61.052.56.9試驗(yàn)室A28d75.063.07.7機(jī)樓B73.562.57.6如表3.5所示，試驗(yàn)室置拌的鋼管混凝土A的7d、28d抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均高于生產(chǎn)機(jī)樓攪拌生產(chǎn)的鋼管混凝土B，由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中砂、石原材料的離散性較大及生產(chǎn)過(guò)程中一些不可控的因素較多，且試驗(yàn)室置拌的混凝土原材料稱(chēng)量精準(zhǔn)度高，導(dǎo)致生產(chǎn)機(jī)樓置拌的混凝土抗壓強(qiáng)度略低，不過(guò)仍達(dá)到C60鋼管混凝土的技術(shù)要求。

4鋼管混凝土密實(shí)性檢測(cè)4.1不同澆筑高度對(duì)鋼管混凝土密實(shí)性的影響4.1.1主要試驗(yàn)步驟1、準(zhǔn)備鋼管模。為模擬鋼管混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑，減少試驗(yàn)誤差，項(xiàng)目組向施工現(xiàn)場(chǎng)租借四個(gè)鋼管模，鋼管模尺寸為：直徑1.2m，高2.0m，模具內(nèi)壁清潔去銹后，靜置待澆筑，如圖4.1、圖4.2所示。圖4.1鋼管混凝土模擬試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)1圖4.2鋼管混凝土模擬試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)22、鋼管混凝土澆筑。按生產(chǎn)配合比在混凝土公司水碾站生產(chǎn)機(jī)樓置拌C60鋼管混凝土，生產(chǎn)機(jī)樓攪拌之后采用混凝土罐車(chē)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)，通過(guò)46米汽車(chē)泵對(duì)鋼管模進(jìn)行澆筑，如圖4.3所示。圖4.3鋼管混凝土模擬澆筑3、鋼管混凝土密實(shí)性測(cè)試。鋼管混凝土澆筑完畢之后，用薄膜覆蓋，自然養(yǎng)護(hù)至一定齡期，通過(guò)超聲波測(cè)試混凝土與鋼管壁之間的密實(shí)程度。圖4.4鋼管混凝土密實(shí)性檢測(cè)4.1.2試驗(yàn)結(jié)果與分析由于鋼管模與核心混凝土間出現(xiàn)膠結(jié)不良，本次試驗(yàn)采用脫模后檢測(cè)核心混凝土的密實(shí)性。當(dāng)混凝土齡期達(dá)到7d時(shí)，在混凝土柱側(cè)面徑向均勻布置20對(duì)測(cè)點(diǎn)。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4.1。表4.1混凝土聲速檢測(cè)結(jié)果澆注高度實(shí)測(cè)聲速（m/s）平均值標(biāo)準(zhǔn)差最小值異常判斷值0.5m4532102.7438943621.0m4582119.4441543851.5m4565114.1440543772.0m4552103.543864381從檢測(cè)結(jié)果看，四種澆注高度的混凝土均未出現(xiàn)異常測(cè)點(diǎn)，聲速最大變異系數(shù)2.5%，混凝土密實(shí)、均勻。本次采用的四種澆注高度的混凝土聲速存在差異，是否具有顯著性？進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4.2。表4.2不同澆注高度混凝土聲速差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)方法澆注高度0.5m與1.0m比較澆注高度0.5m與1.5m比較澆注高度0.5m與2.0m比較澆注高度1.0m與1.5m比較澆注高度1.0m與1.5m比較澆注高度1.5m與2.0m比較成對(duì)比較檢驗(yàn)｜-｜503320173013=35.234.332.636.935.334.4t=1.4200.9620.6130.4610.8500.378方差分析F=1.1631.1111.0081.0461.1541.102從t分布表查t0.05,20=2.086，t0.1,20=1.725，如表4.2所示，計(jì)算出的不同澆注高度t值均小于t0.05,20、t0.1,20，表示不同澆注高度鋼管混凝土兩兩之間的波速平均值差異不顯著，說(shuō)明不同澆注高度混凝土密實(shí)性差異不顯著。查F檢驗(yàn)表，F(xiàn)0.05，19，19=2.17，通過(guò)計(jì)算，不同澆注高度F值均小于F0.05,19,19，表示不同澆注高度混凝土兩兩之間密實(shí)性差異不顯著。通過(guò)成對(duì)比較檢驗(yàn)和方差分析，表明不同澆注高度的混凝土密實(shí)性差異不顯著。從本次試驗(yàn)結(jié)果得出，對(duì)于直徑1.2m、高度2.0m的鋼管模，澆筑高度分別為0.5m、1.0m、1.5m、2.0m時(shí)，鋼管混凝土內(nèi)部的密實(shí)程度差異不大。4.2不同鋼管內(nèi)壁處理方式及不同膨脹劑對(duì)鋼管與混凝土膠結(jié)的影響4.2.1主要試驗(yàn)步驟1、鋼管模的制備。為了比較不同膨脹劑對(duì)鋼管混凝土密實(shí)性的影響，項(xiàng)目組特制了三個(gè)鋼管模，鋼管模的尺寸為：直徑1.0m，高0.5m，厚度0.02m。其中一節(jié)鋼管模加焊栓釘（按200mm的間距布置栓釘），一節(jié)鋼管模拋丸，一節(jié)鋼管模不拋丸，如圖4.5、圖4.6所示。圖4.5加焊栓釘?shù)匿摴苣D4.6拋丸鋼管模2、鋼管混凝土澆筑。按生產(chǎn)配合比在混凝土公司水碾站生產(chǎn)機(jī)樓置拌C60鋼管混凝土，生產(chǎn)機(jī)樓攪拌之后采用混凝土罐車(chē)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)，通過(guò)自溜的方式進(jìn)行鋼管混凝土的澆筑。3、鋼管混凝土超聲波檢測(cè)?；炷翝仓戤?，薄膜覆蓋自然養(yǎng)護(hù)至一定齡期，通過(guò)超聲波檢測(cè)鋼模內(nèi)壁和混凝土之間的粘結(jié)程度。如圖4.7所示。圖4.7超聲波檢測(cè)4.2.2試驗(yàn)結(jié)果與分析超聲波在傳播過(guò)程中遇到由各種介質(zhì)缺陷形成的界面時(shí)會(huì)改變傳播方向和路徑，其能量會(huì)在缺陷處引發(fā)衰減，造成聲時(shí)、振幅、頻率變化[16]。對(duì)這些變化進(jìn)行分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管混凝土質(zhì)量的檢測(cè)。當(dāng)混凝土齡期達(dá)到7d時(shí)，在鋼管柱側(cè)面均勻布置20對(duì)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)采用正交對(duì)測(cè)法。超聲波檢測(cè)的波形可分為正常波和非正常波兩類(lèi)。正常波形（見(jiàn)圖4.8）表現(xiàn)為首波明顯，波形穩(wěn)定。非正常波形（見(jiàn)圖4.9）表現(xiàn)為首波信號(hào)弱，首波位置難以準(zhǔn)確判斷；或者波形嚴(yán)重畸變（見(jiàn)圖4.10），通過(guò)檢測(cè)20對(duì)測(cè)點(diǎn)正常波形的數(shù)量，可大致判斷整個(gè)混凝土鋼模內(nèi)部混凝土與鋼管壁的粘結(jié)情況。圖4.8正常波形（首波信號(hào)較強(qiáng)，波形良好）圖4.9非正常波形（首波信號(hào)弱，波形稍差）圖4.10非正常波形（首波信號(hào)受到干擾）對(duì)3種不同鋼管內(nèi)壁處理方式澆注的鋼管混凝土檢測(cè)，其結(jié)果見(jiàn)表4.3。表4.3鋼管內(nèi)壁不同處理方式下鋼管混凝土超聲波檢測(cè)結(jié)果鋼管內(nèi)壁處理方式測(cè)點(diǎn)數(shù)量（個(gè)）正常波形數(shù)量（個(gè)）非正常波形數(shù)量（個(gè)）加焊栓釘20164拋丸20182未處理20218從正常波形數(shù)量看，鋼管內(nèi)壁處理方式為加焊栓釘和拋丸的鋼管模的正常波形數(shù)量分別為17和18，鋼管內(nèi)壁未處理時(shí)正常波形數(shù)量?jī)H為2個(gè)，說(shuō)明鋼管內(nèi)壁拋丸和加焊栓釘處理管壁與核心混凝土膠結(jié)良好，鋼管內(nèi)壁未處理管壁與核心混凝土膠結(jié)不良。非正常波形的產(chǎn)生有可能由于檢測(cè)時(shí)整個(gè)波形受到鋼管壁半周長(zhǎng)傳來(lái)的混響信號(hào)干擾或核心混凝土與鋼管壁大范圍膠結(jié)不良，聲波傳播時(shí)能量衰減較大或無(wú)法穿過(guò)或繞過(guò)造成[17,18,19]。產(chǎn)生此情況可能是因?yàn)樵谄渌麠l件相同情況下，拋丸和加焊栓釘增大了鋼管模內(nèi)壁的粗糙程度，增加了鋼管模與混凝土表面的摩擦力，使得鋼管對(duì)核心混凝土收縮的約束遠(yuǎn)大于內(nèi)壁不處理的鋼管模。對(duì)加焊栓釘?shù)匿摴苣＿M(jìn)行混凝土分層澆筑，當(dāng)混凝土齡期達(dá)到7d時(shí)，在鋼管柱側(cè)面上下半部均勻布置20對(duì)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)定采用正交對(duì)測(cè)法。其中上半部澆筑摻HME高效膨脹劑的C60微膨脹混凝土，下半部澆筑摻ZY高效膨脹劑的C60微膨脹混凝土，對(duì)澆筑的2種不同膨脹劑鋼管混凝土進(jìn)行超聲波檢測(cè)，檢測(cè)位置避開(kāi)栓釘，其結(jié)果見(jiàn)表4.4。表4.4摻不同膨脹劑下鋼管混凝土超聲波檢測(cè)結(jié)果膨脹劑種類(lèi)測(cè)點(diǎn)數(shù)量（個(gè)）正常波形數(shù)量（個(gè)）非正常波形數(shù)量（個(gè)）HME20146ZY20173從正常波形數(shù)量來(lái)看，摻ZY膨脹劑混凝土的正常波形數(shù)量為19個(gè)，摻HME膨脹劑混凝土的正常波形為15個(gè)，說(shuō)明鋼管模下半部混凝土與鋼管壁的膠結(jié)情況比上半部良好。混凝土摻入膨脹劑產(chǎn)生適度膨脹，抵消混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的干縮拉應(yīng)力、溫差應(yīng)力，從試驗(yàn)結(jié)果看出，無(wú)論是ZY膨脹劑或HME膨脹劑，都不能完全發(fā)揮其膨脹作用，但具有一定補(bǔ)償收縮的作用，封閉條件下缺水是膨脹劑不能完全發(fā)揮膨脹作用的主要原因[20]，可能是摻ZY膨脹劑的混凝土膨脹率略高于摻HME膨脹劑混凝土，導(dǎo)致鋼管模下半部空隙率低于上半部，也可能由于混凝土澆筑過(guò)程中振動(dòng)棒操作不良致使鋼管內(nèi)部混凝土上下振動(dòng)不均勻，僅從本次試驗(yàn)結(jié)果看出，在10%摻量下，摻ZY膨脹劑的混凝土與鋼管壁膠結(jié)情況略好與摻HME膨脹劑混凝土。此外，由于鋼管壁材質(zhì)與混凝土材質(zhì)不同，超聲波在不同介質(zhì)中傳播情況較為復(fù)雜，超聲波在鋼管混凝土中的傳播途徑有多種情況，而接收探頭并不能識(shí)別接收到的超聲波是否攜帶混凝土質(zhì)量信息[21,22]，故超聲波僅能檢測(cè)混凝土與鋼管壁膠結(jié)是否緊密，若混凝土與鋼管壁膠結(jié)不良致使混凝土脫離鋼管壁產(chǎn)生縫隙，超聲波不能檢測(cè)出所產(chǎn)生縫隙的具體尺寸大小[23]，因此，不但如何提高超聲波檢測(cè)的準(zhǔn)確性需進(jìn)一步提高，而且如何具體檢測(cè)出鋼管混凝土壁內(nèi)部的空隙還需進(jìn)行下一階段的試驗(yàn)。綜上所述，鋼管內(nèi)壁拋丸和加焊栓釘處理管壁與核心混凝土膠結(jié)良好，鋼管內(nèi)壁未處理管壁與核心混凝土膠結(jié)不良，防止鋼管與核心混凝土脫空宜進(jìn)行鋼管內(nèi)壁處理。在膨脹劑摻量10%情況下，摻ZY膨脹劑的混凝土與鋼管壁膠結(jié)情況略好與摻HME膨脹劑混凝土，無(wú)論是ZY膨脹劑或HME膨脹劑，都不能完全發(fā)揮其膨脹作用，但具有一定補(bǔ)償收縮的作用。

5鋼管混凝土生產(chǎn)應(yīng)用5.1鋼管混凝土生產(chǎn)、澆筑情況目前，C60微膨脹鋼管混凝土在中冶建工集團(tuán)江北混凝土公司承接的重慶新聞傳媒一期工程使用，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，澆筑部位為新聞傳媒大廈鋼管柱，澆筑高度最高達(dá)21層，澆筑方量約為1470m3，混凝土工作性及質(zhì)量均得到了保證。表5.1為隨機(jī)抽取的10組C60鋼管混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件各個(gè)齡期的立方體抗壓強(qiáng)度。表5.1C60鋼管混凝土立方體抗壓強(qiáng)度序號(hào)7d抗壓強(qiáng)度(MPa)14d抗壓強(qiáng)度(MPa)28d抗壓強(qiáng)度(MPa)152.062.569.5251.260.270.2353.259.371.0453.059.872.0551.257.569.5653.864.073.5752.563.572.5850.259.871.5949.556.869.01049.855.69.5如表5.1和圖5.1所示，C60鋼管混凝土7d抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了80%，14d抗壓強(qiáng)度達(dá)到90%以上，28d抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了115%，實(shí)際澆筑的混凝土抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)室置拌混凝土略低，這是由于生產(chǎn)過(guò)程中的不可控的因素造成，盡管如此仍達(dá)到C60鋼管混凝土設(shè)計(jì)要求。5.2鋼管混凝土經(jīng)濟(jì)效益分析本項(xiàng)目配制出了強(qiáng)度性能和工作性能良好的C60微膨脹混凝土，研究了該種鋼管膨脹混凝土的力學(xué)性能，據(jù)有關(guān)研究結(jié)果表明，摻加適量膨脹劑的鋼管膨脹混凝土具有較優(yōu)良的力學(xué)性能，其極限承載力比普通鋼管混凝土可提高8％左右[24]，鋼管混凝土在局部穩(wěn)定性能、動(dòng)力性能、防火性能等各個(gè)方面均較普通混凝土有不同程度的提高，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。此外，對(duì)于早齡期鋼管混凝土各種力學(xué)性能的研究以及施工質(zhì)量的控制，目前在國(guó)內(nèi)研究得還不夠深入，因此，開(kāi)展鋼管混凝土的力學(xué)性能研究及施工質(zhì)量控制研究具有深刻的意義。

6結(jié)論（1）采用特細(xì)砂與機(jī)制砂復(fù)配配制C60鋼管混凝土，其配合比基本參數(shù)為：膠凝材料570kg/m3，水膠比0.3，砂率30%，高性能萘系減水劑摻量2.5%，ZY膨脹劑摻量10%。（2）對(duì)于直徑1.2m、高度2.0m的鋼管模，澆筑高度分別為0.5m、1.0m、1.5m、2.0m時(shí)，鋼管混凝土內(nèi)部的密實(shí)程度差異不大。（3）對(duì)于直徑1.0m、高度0.5m的鋼管模，鋼管內(nèi)壁拋丸和加焊栓釘處理的鋼管內(nèi)壁與核心混凝土膠結(jié)良好，鋼管內(nèi)壁未處理管壁與核心混凝土膠結(jié)不良。（4）膨脹劑摻量在10%情況下，摻ZY膨脹劑的混凝土與鋼管壁膠結(jié)情況略好于摻HME膨脹劑混凝土，無(wú)論是ZY膨脹劑或HME膨脹劑，都不能完全發(fā)揮其膨脹作用，但具有一定補(bǔ)償收縮的作用。（5）超聲波僅能檢測(cè)混凝土與鋼管壁膠結(jié)是否緊密，若混凝土與鋼管壁膠結(jié)不良致使混凝土脫離鋼管壁產(chǎn)生縫隙，超聲波不能檢測(cè)出所產(chǎn)生縫隙的具體尺寸大小。（6）摻加適量膨脹劑的鋼管膨脹混凝土具有較優(yōu)良的力學(xué)性能，其局部穩(wěn)定性能、動(dòng)力性能、防火性能等各個(gè)方面均較普通混凝土有不同程度的提高，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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現(xiàn)在很多靶點(diǎn)還沒(méi)有可用的藥物，罕見(jiàn)的分子亞群需要開(kāi)發(fā)高選擇的靶向藥物，這是制藥的重大挑戰(zhàn)。藥物的研發(fā)是非常漫長(zhǎng)和昂貴的過(guò)程，這也就相應(yīng)增加了患者的治療費(fèi)用，目前靶向腫瘤治療的費(fèi)用現(xiàn)已普遍超過(guò)10萬(wàn)元/年，大部分卻只延長(zhǎng)患者幾個(gè)月的生命。那么這就有一個(gè)成本效益的問(wèn)題，在患者的突變只存在10%的人群的情況下，如果藥物只延長(zhǎng)患者3個(gè)月的生命，針對(duì)這種突變的藥物應(yīng)該被開(kāi)發(fā)嗎?只要藥物能夠使患者延長(zhǎng)至少一年的生命，就應(yīng)該支持嗎?美國(guó)自1982年開(kāi)始針對(duì)一些罕見(jiàn)疾病鼓勵(lì)研發(fā)藥物(通過(guò)經(jīng)費(fèi)支持，快速審批，縮小臨床規(guī)模等方式)，這幾年有不少藥物公司研發(fā)了OrphanDrug(孤兒藥)，但這些藥物都十分昂貴。這些藥物的費(fèi)用應(yīng)該由誰(shuí)來(lái)買(mǎi)單?歐洲醫(yī)保拒絕了一些昂貴的丙肝藥物，并促使藥物定價(jià)打折，美國(guó)保險(xiǎn)公司對(duì)昂貴藥物臨床使用的費(fèi)用和報(bào)銷(xiāo)審批也十分謹(jǐn)慎。隨著全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)和精準(zhǔn)醫(yī)療概念的興起，醫(yī)療機(jī)器人越來(lái)越受到關(guān)注。與一般的服務(wù)機(jī)器人不同，醫(yī)療機(jī)器人能夠在狹小的空間中進(jìn)行高精度、高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間的醫(yī)療服務(wù)，臨床適應(yīng)性強(qiáng)，可有效降低手術(shù)難度和術(shù)后損耗，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。有業(yè)內(nèi)人士預(yù)言，醫(yī)療器械發(fā)展的最終方向一定是智能化，而醫(yī)療機(jī)器人則是醫(yī)療器械智能化前進(jìn)的最終方向。據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2020年全球醫(yī)療器械市場(chǎng)將達(dá)到5140億美元，其中醫(yī)療機(jī)器人占醫(yī)療器械市場(chǎng)的比重將越來(lái)越大。預(yù)計(jì)未來(lái)5年，醫(yī)療機(jī)器人的年復(fù)合增長(zhǎng)率能穩(wěn)定在15.4%，至2020年，全球醫(yī)療機(jī)器人規(guī)模有望達(dá)到114億美金。綜合之前的對(duì)比分析，我們認(rèn)為在制氫環(huán)節(jié)，中央制氫與加氫站分布式制氫相互補(bǔ)充是較為合理的運(yùn)行模式，制氫技術(shù)路線(xiàn)會(huì)根據(jù)制氫地點(diǎn)資源稟賦有所變化。在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，未來(lái)一階段主要的方案仍是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫。氣態(tài)儲(chǔ)氫畢竟方便快捷，液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)合金儲(chǔ)氫無(wú)論是從可操作性還是從技術(shù)要求上來(lái)講都較為復(fù)雜，不適合在儲(chǔ)氫站和氫能源燃料電池汽車(chē)上應(yīng)用。通過(guò)對(duì)5G手機(jī)發(fā)展前景分析，通信世界的發(fā)展演化異常迅速，縱觀(guān)以往幾乎每隔10年，人們就革新進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，而現(xiàn)如今相距2010年左右興起的4G，雖然尚未達(dá)到10年之久，但是5G似乎已經(jīng)開(kāi)始逐漸走進(jìn)人們的視野，除了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商們的積極布局，手機(jī)廠(chǎng)商的動(dòng)作也變得十分迅速，消費(fèi)者翹首以盼的5G手機(jī)似乎并不會(huì)如想象中那么遙遠(yuǎn)。1.醫(yī)藥企業(yè)加速產(chǎn)地布局。按照《中藥材保護(hù)和發(fā)展規(guī)劃》“向中藥材產(chǎn)地延伸產(chǎn)業(yè)鏈”的要求，中國(guó)中藥、康美藥業(yè)、美年健康、天士力、珍寶島、九州通、香雪制藥等上市公司紛紛以多種形式下沉產(chǎn)地，產(chǎn)地資源競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，中藥材定制化生產(chǎn)、產(chǎn)地集中加工、托管式倉(cāng)儲(chǔ)、供應(yīng)鏈金融、中藥材視頻直播和溯源等新型業(yè)務(wù)模式和技術(shù)都已在各大中藥材產(chǎn)地興起和應(yīng)用。在過(guò)去，雖然醫(yī)療機(jī)構(gòu)也產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，但缺乏適宜的技術(shù)手段將數(shù)據(jù)進(jìn)行有效提取，更遑論基于大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用。此外，隨著每種疾病可行的單一或組合療法的數(shù)量不斷增加，確?；颊咴谡_的時(shí)間得到正確的治療是醫(yī)院和制藥公司在綜合診斷時(shí)所面臨的最大挑戰(zhàn)。理想中的診斷技術(shù)需要龐大而全面的數(shù)據(jù)集保證預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展中，美國(guó)政府成功地使用了非常清晰的支持研究、開(kāi)放政策、吸引人才、引導(dǎo)應(yīng)用的４種策略。早在２００６年，美國(guó)就以政府的名義支持啟動(dòng)了ＴＣＧＡ，即“癌癥基因組圖集”計(jì)劃。這一計(jì)劃耗資數(shù)億美元，分析了超過(guò)３萬(wàn)個(gè)癌癥基因組，鑒定了與癌癥相關(guān)的上千萬(wàn)個(gè)突變形式。這一計(jì)劃動(dòng)用了聯(lián)邦政府的資金支持，是一種美國(guó)形式的“舉國(guó)體制”的表現(xiàn)。現(xiàn)在很多靶點(diǎn)還沒(méi)有可用的藥物，罕見(jiàn)的分子亞群需要開(kāi)發(fā)高選擇的靶向藥物，這是制藥的重大挑戰(zhàn)。藥物的研發(fā)是非常漫長(zhǎng)和昂貴的過(guò)程，這也就相應(yīng)增加了患者的治療費(fèi)用，目前靶向腫瘤治療的費(fèi)用現(xiàn)已普遍超過(guò)10萬(wàn)元/年，大部分卻只延長(zhǎng)患者幾個(gè)月的生命。那么這就有一個(gè)成本效益的問(wèn)題，在患者的突變只存在10%的人群的情況下，如果藥物只延長(zhǎng)患者3個(gè)月的生命，針對(duì)這種突變的藥物應(yīng)該被開(kāi)發(fā)嗎?只要藥物能夠使患者延長(zhǎng)至少一年的生命，就應(yīng)該支持嗎?美國(guó)自1982年開(kāi)始針對(duì)一些罕見(jiàn)疾病鼓勵(lì)研發(fā)藥物(通過(guò)經(jīng)費(fèi)支持，快速審批，縮小臨床規(guī)模等方式)，這幾年有不少藥物公司研發(fā)了OrphanDrug(孤兒藥)，但這些藥物都十分昂貴。這些藥物的費(fèi)用應(yīng)該由誰(shuí)來(lái)買(mǎi)單?歐洲醫(yī)保拒絕了一些昂貴的丙肝藥物，并促使藥物定價(jià)打折，美國(guó)保險(xiǎn)公司對(duì)昂貴藥物臨床使用的費(fèi)用和報(bào)銷(xiāo)審批也十分謹(jǐn)慎。隨著全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)和精準(zhǔn)醫(yī)療概念的興起，醫(yī)療機(jī)器人越來(lái)越受到關(guān)注。與一般的服務(wù)機(jī)器人不同，醫(yī)療機(jī)器人能夠在狹小的空間中進(jìn)行高精度、高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間的醫(yī)療服務(wù)，臨床適應(yīng)性強(qiáng)，可有效降低手術(shù)難度和術(shù)后損耗，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。有業(yè)內(nèi)人士預(yù)言，醫(yī)療器械發(fā)展的最終方向一定是智能化，而醫(yī)療機(jī)器人則是醫(yī)療器械智能化前進(jìn)的最終方向。據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2