CN101806096B - 钢管混凝土组合结构 - Google Patents

Abstract

钢管混凝土组合结构，包括钢管，其特征在于钢管内或/和外设置有自密实混凝土，自密实混凝土与钢管固结硬化成整体。这样，不仅仅能够结合成传统的钢管内填充混凝凝土的结构，还能够制造钢管内或/和外覆盖一层混凝土的钢管混凝土结构，具有承载力高、延性好、抗震性能优越、施工方便、工期大大缩短、有利于钢管的抗火和防火、耐腐蚀性能优于钢结构等特点，有明显的环境效益、经济效益和社会效益，能够完美的发挥钢管混凝土承载力高，刚度大、重量轻、塑性和韧性好、抗冲击和抗疲劳强度高、抗震性好等优点，适用于各种管、桩、柱结构，特别适合各种异型的管、桩、柱结构和承载力要求高的结构使用。

Description

钢管混凝土组合结构

(一)技术领域

本发明涉及钢管混凝土组合结构。

(二)背景技术

在建筑混凝土结构时，现有的普通圆钢管混凝土组合结构具有许多钢筋混凝土结构及钢结构所不能比拟的优点，具有承载力高，刚度大、重量轻、塑性和韧性好，抗冲击和抗疲劳强度高、抗震性好等优点，钢管混凝土结构正逐渐应用于高层建筑、桥梁工程、特种结构等各种土木工程中，其实用性和优越性也越来越明显，具有相当好的应用前景，但现有的钢管混凝土结构形状、结构单一，难于满足多变的建筑功能要求，同时施工要求以及造价高，并且采用普通的混凝土浇注到混凝土内无法浇注密实，造成内部出现混凝土断层或者离析等现象，使钢管混凝土只有其钢管起到了支撑受力等功能，而混凝土本身仅仅起到部分填充，并不能够与钢管很好的结合形成组件共同来发挥作用，并没有很好的发挥承载力高，刚度大、重量轻、塑性和韧性好、抗冲击和抗疲劳强度高、抗震性好等优点，因此，研制一种新型的钢管混凝土组合结构已为急需。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供钢管混凝土组合结构，混凝土采用采用自密实混凝土，能够有效改善混凝土结构的性能，混凝土本身的流动性和粘结性非常好，具有更好的抗离析性、自填充性、体积稳定性等特点，也无需振捣就能够轻易的填充各种密集型结构，达到混凝土与钢管完美结合的结构，具有承载力高，刚度大、重量轻、塑性和韧性好、抗冲击和抗疲劳强度高、抗震性好等优点。

本发明的解决方案是在现有技术的基础上，钢管混凝土组合结构，包括钢管，其特征在于钢管内或/和外设置有自密实混凝土，自密实混凝土与钢管固结硬化成整体。这样，由于采用自密实混凝土能够保证混凝土良好地密实，有效提高生产效率，由于不需要振捣，混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少，能够很好的改善工作环境和安全性，没有振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的手臂振动综合症，改善混凝土的表面质量，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补，能够逼真呈现模板表面的纹理或造型，增加了结构设计的自由度，不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构，避免了振捣对模板产生的磨损，减少混凝土对搅拌机的磨损，可降低工程整体造价，从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本，因为自密实混凝土很好的流动性、填充性以及抗离析性，自密实混凝土能够与钢管很好的结合，不仅仅能够结合成传统的钢管内填充混凝凝土的结构，还能够制造钢管内或/和外覆盖一层混凝土的钢管混凝土结构，具有承载力高、延性好、抗震性能优越、施工方便、工期大大缩短、有利于钢管的抗火和防火、耐腐蚀性能优于钢结构等特点，有明显的环境效益、经济效益和社会效益，能够完美的发挥钢管混凝土承载力高，刚度大、重量轻、塑性和韧性好、抗冲击和抗疲劳强度高、抗震性好等优点，从而达到本发明的目的，适用于各种管、桩、柱结构，特别适合各种异型的管、桩、柱结构和承载力要求高的结构使用。

本发明还在于所述的钢管内灌满填实自密实混凝土。这样，因为采用自密实混凝土灌注，能够得到密实的钢管混凝土，能够很好的发挥混凝土的抗压强度高等特点，而型钢的抗弯能力强、具有良好的弹塑性等特点，能够很好的让混凝土和钢管优点结合在一起，使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。本发明还在于所述的钢管为异型钢管。这样，因为采用自密实混凝土，不必担心混凝土无法浇注到钢管的问题，许多因为无法使混凝土与异性钢管结合的结构工程也同样可以适用，可以满足各种施工设计的需要，适于应用推广，有很好的经济效益和社会效益。

本发明还在于所述的异型钢管的截面形状为一字形、十字形、T形、L形、回字形或者其他不规则形的直管或者弯曲管。这样，因为采用自密实混凝土，不必担心混凝土无法浇注到钢管的问题，许多因为无法使混凝土与异性钢管结合的结构工程也同样可以适用，可以满足各种施工设计的需要，不同的结构工程采用不同结构形式的自密钢管实混凝土结构，适于应用推广，有很好的经济效益和社会效益发明还在于所述的钢管为沿轴线方向变径的钢管。这样，可以加大局部的截面尺寸，以提高承载力，满足大型工程的施工设计需要。

本发明还在于钢管从一端向另一端变径或者从中间向两端变径或者从两端向中间变径或者局部变径。这样，可以根据施工设计的需要，灵活选择变径的方式，提高部分或者整体的结构承载力，同时又能够在承载力需要相对小点的部位合理减少部分不必的材料，从而节约成本。

本发明还在于钢管的管径沿轴线方向突变或者渐变。这样，这样，可以根据施工设计的需要，灵活选择变径的方式，提高部分或者整体的结构承载力，同时又能够在承载力需要相对小点的部位合理减少部分不必的材料，从而节约成本。

本发明还在于所述的自密实混凝土涂抹在钢管内或/和外表面形成自密实混凝土层。这样，可以形成新型的钢管混凝土管结构，同样具备钢管混凝土的抗压承载力和抗弯着能力，同时又能节约混凝土用量，并且在钢管外表面形成自密实混凝土层，因为自密实混凝土的表面效果好，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补，能够逼真呈现模板表面的纹理或造型，增加了结构设计的自由度。

本发明还在于钢管上设置有贯通的孔、缝或者槽。这样，因为采用自密实混凝土，能够自由流动于钢管上的孔、缝或者槽，能够让钢管内外混凝土形成有机的整体，从而保证钢管混凝土的整体性。

本发明还在于自密实混凝土采用离心的方式铺设到钢管的内或/和外表面。这样，离心成型钢管混凝土抗压、变形性能及耐久性能更好，并且在钢管上设置有贯通的孔、缝或者槽，离心成型的混凝土能够均匀的覆盖在钢管的内外表面，形成高强的离心钢管混凝土结构，而在钢管外表面形成自密实混凝土层，因为自密实混凝土的表面效果好，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补，能够逼真呈现模板表面的纹理或造型，增加了结构设计的自由度。

本发明还在于所述的钢管内填充有空心或者实心块体。这样，可以有效地降低混凝土用量，在提高钢管混凝土结构的抗压、抗弯性能的同时，还能够有效地增强钢管混凝土的耐温、耐热、隔音、抗腐蚀等作用，并且还能够有效地降低钢管混凝土结构的自重。

本发明还在于所述的钢管为至少一层钢丝网管。这样，能够有效降低钢材用量的同时，也能够达到很好的抗压抗弯性，具有很好的承载力，同时钢丝网管可以让自密实混凝土自由流动于钢丝网管内外，并且在钢丝网管外表面形成自密实混凝土层，因为自密实混凝土的表面效果好，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补，能够逼真呈现模板表面的纹理或造型，增加了结构设计的自由度。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土包括水泥100份；粉煤灰60-100份；碎瓷颗粒20-50份、碎石100-200份、聚羧酸减水剂1-5份、增粘剂0.001～0.08份、消泡剂0.001-0.1份、机制砂280-360份和超塑化剂0.4-1份。这样，能够保证混凝土良好地密实，有效提高生产效率，由于不需要振捣，混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少，能够很好的改善工作环境和安全性，没有振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的手臂振动综合症，改善混凝土的表面质量，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补，能够逼真呈现模板表面的纹理或造型，增加了结构设计的自由度，不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构，避免了振捣对模板产生的磨损，减少混凝土对搅拌机的磨损，可降低工程整体造价，从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本，并且使用废弃陶瓷代替天然骨料配制再生自密实混凝土技术，很适合现在提倡的建筑体系环保节能主题，有明显的环境效益、经济效益和社会效益，特别是能够有效的加强抗压强度、密度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量等指数。

本发明的特征还在于所述的碎石为细碎石集料和粗碎石集料按1∶9比例配制。这样，细碎石集料和粗碎石集形成最佳的填充配比，粗碎石集料之间能够填充足够的细碎石集料，达到更高的密实度，能够形成更加高强度的混凝土产品。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠。这样，使自密实凝土具有很好的耐高温、隔热、防火等性能，能够取代附加的耐高温、隔热、防火等材料，有效地降低成本。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有碱性活化粉煤灰漂珠。这样，具有质轻、空心、耐温、价廉的特点，对混凝土力学性能和工作性能有很好的改善。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠和碱性活化粉煤灰漂珠。这样，使自密实凝土具有很好的耐高温、隔热、防火、空心、轻质等性能，能够取代附加的耐高温、隔热、防火等材料，有效地降低成本。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土包括水泥100份；粉煤灰60-100份；木屑20-50份、碎石100-200份、聚羧酸减水剂1-5份、增粘剂0.001～0.08份、消泡剂0.001-0.1份、硅灰20-30份、石英粉27-42份、石英砂100-120份、超塑化剂0.4-1份、卵石130-150份和碎石130-150份。这样，能够保证混凝土良好地密实，有效提高生产效率，由于不需要振捣，混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，需要工人数量减少，能够很好的改善工作环境和安全性，没有振捣噪音，避免工人长时间手持振动器导致的手臂振动综合症，改善混凝土的表面质量，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补，能够逼真呈现模板表面的纹理或造型，增加了结构设计的自由度，不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构，避免了振捣对模板产生的磨损，减少混凝土对搅拌机的磨损，可降低工程整体造价，从提高施工速度、环境对噪音限制、减少人工和保证质量等诸多方面降低成本，而采用石英粉、石英砂等细骨料能够有效地够提高混凝土的耐久性，提高混凝土的耐火、耐腐蚀性、绝缘性，并且使用木屑配制再生自密实混凝土技术，很适合现在提倡的建筑体系环保节能主题，有明显的环境效益、经济效益和社会效益，特别是能够有效的加强抗离析能力、抗裂性能、抗压强度、密度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量等指数。

本发明的特征还在于所述的卵石和碎石按重量比1∶1混合。这样，形成最佳的粗骨料搭配，混凝土的可泵性最好，从而形成密实度更高的混凝土，形成强度更高的混凝土产品。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠。这样，使自密实凝土具有很好的耐高温、隔热、防火等性能，能够取代附加的耐高温、隔热、防火等材料，有效地降低成本。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有碱性活化粉煤灰漂珠。这样，具有质轻、空心、耐温、价廉的特点，对混凝土力学性能和工作性能有很好的改善。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠和碱性活化粉煤灰漂珠。这样，使自密实凝土具有很好的耐高温、隔热、防火、空心、轻质等性能，能够取代附加的耐高温、隔热、防火等材料，有效地降低成本。

(四)附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例2的结构示意图。

图3是本发明钢管的结构示意图之一。

图4是本发明钢管的结构示意之二。

图5是本发明实施例3的结构示意图。

图6是本发明实施例4的结构示意图。

图7是本发明钢管的结构示意之三。

图8是本发明实施例5的结构示意图。

图9是本发明实施例6的结构示意图。

图10是本发明实施例7的结构示意图。

图11是本发明实施例8的结构示意图。

图12是本发明实施例9的结构示意图。

图13是本发明实施例10的结构示意图。

图14是本发明实施例11的结构示意图。

图15是本发明实施例12的结构示意图。

图16是本发明实施例13的结构示意图。

图17是本发明实施例14的结构示意图。

图18是本发明实施例15的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

本发明实施例，钢管1混凝土组合结构，包括钢管1，其特征在于钢管1内或/和外设置有自密实混凝土2，自密实混凝土2与钢管1固结硬化成整体。图1是本发明实施例1的结构示意图，如图1所示，其钢管1内设只有一层自密实混凝土2，自密实混凝土2与钢管1固结硬化成整体的钢管混凝土管。

本发明还在于所述的钢管1内灌满填实自密实混凝土2。图2是本发明实施例2的结构示意图，如图2所示，其钢管1内灌满填实自密实混凝土2，钢管的半径从一端向另一端逐渐变小。

本发明还在于所述的钢管1为异型钢管。图3是本发明钢管的结构示意图之一，如图3所示，其钢管1为一字形扁形异型钢管。

本发明还在于所述的异型钢管的截面形状为一字形、十字形、T形、L形、回字形或者其他不规则形的直管或者弯曲管。图4是本发明钢管的结构示意之二，如图4所示，其钢管1为十字形异型钢管。图6是本发明实施例4的结构示意图，如图6所示，其钢管为折线形弯曲管，中部弯曲成一定角度。

本发明还在于所述的钢管1为沿轴线方向变径的钢管1。图5是本发明实施例3的结构示意图，如图5所示，其钢管1为沿轴线方向变径的钢管1，钢管1的截面半径从中间向两端逐渐变大。

本发明还在于钢管1从一端向另一端变径或者从中间向两端变径或者从两端向中间变径或者局部变径。图7是本发明钢管的结构示意之三，如图7所示，其钢管1从一端向另一端变径，变径为某一个位置突变。

本发明还在于于钢管1的管径沿轴线方向突变或者渐变。图8是本发明实施例5的结构示意图，如图8所示，其钢管1的管径在中部突变，然后向两边渐变，而且只有钢管的半边管沿轴线方向突变和渐变，另外半边管为沿轴线方向的直线形半边管。

本发明还在于所述的自密实混凝土2涂抹在钢管1内或/和外表面形成自密实混凝土层。图9是本发明实施例6的结构示意图，如图9所示，自密实混凝土2涂抹在钢管1内和外表面形成自密实混凝土2层，并且自密实混凝土在钢管1内表面全部形成自密实混凝土层，而在钢管1外表面形成一段一段的自密实混凝土层套管。

本发明还在于钢管1上设置有贯通的孔、缝或者槽。图10是本发明实施例7的结构示意图，如图10所示，其钢管1上设置有沿钢管轴线方向的贯通的槽a，槽a成星状布置在钢管上，槽a之间相互平行，自密实混凝土填满钢管内部并且与槽a外齐平。图11是本发明实施例8的结构示意图，如图11所示，其钢管1上设置星状布置的孔b，自密实混凝土填满钢管内部，并且还从孔b中溢出在钢管外形成一层自密实混凝土层。

本发明还在于自密实混凝土2采用离心的方式铺设到钢管1的内或/和外表面。图12是本发明实施例9的结构示意图，如图12所示，其自密实混凝土2采用离心的方式铺设到钢管1的内和外表面，自密实混凝土通过垂直于钢管轴线方向的槽c均匀铺设在钢管内外表面，槽c之间相互平行在同一直线上。

本发明还在于所述的钢管1内填充有空心或者实心块体3。图13是本发明实施例10的结构示意图，如图13所示，其钢管1内填充有四周封闭空心块体3，钢管1外层铺设有一层自密实混凝土层。图14是本发明实施例11的结构示意图，如图14所示，其管1内填充有槽形的空心块体3，槽口与钢管的管壁垂直，钢管的内填满有自密实混凝土，自密实混凝土包裹在槽形的空心块体3外，并且自密实混凝土通过钢管上贯通的缝d溢出钢管，在钢管外形成自密实混凝土层。图15是本发明实施例12的结构示意图，如图15所示，其管1内填充有槽形的空心块体3，槽口与钢管的管壁垂直，空心槽块体内填充有整体实心轻质块，钢管的内填满有自密实混凝土，自密实混凝土包裹在整体实心轻质块外，并且自密实混凝土通过钢管上贯通的缝d溢出钢管，在钢管外形成自密实混凝土层。图16是本发明实施例13的结构示意图，如图16所示，钢管内部设只有多块小块的实心块体3，实心块体3小于钢管的内空半径，钢管内均匀的铺设有一层自密实混凝土层，自密实混凝土层与空心块体3齐平，自密实混凝土层均匀的分布在世心块体四周。图17是本发明实施例14的结构示意图，如图17所示，其钢管内填充有轻质实心块，钢管外均匀铺设有一层自密实混凝土层。

本发明还在于所述的钢管1为至少一层钢丝网管。图18是本发明实施例15的结构示意图，如图18所示，钢管1为多层钢丝网重重叠合形成的钢丝网管，在钢丝网管内填满自密实混凝土，并且自密实混凝土从钢丝网溢出并且均匀的铺设在钢丝网管外形成外层的自密实混凝土层。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土包括水泥100份；粉煤灰60-100份；碎瓷颗粒20-50份、碎石100-200份、聚羧酸减水剂1-5份、增粘剂0.001～0.08份、消泡剂0.001-0.1份、机制砂280-360份和超塑化剂0.4-1份。

本发明的特征还在于所述的碎石为细碎石集料和粗碎石集料按1∶9比例配制。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有碱性活化粉煤灰漂珠。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠和碱性活化粉煤灰漂珠。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土包括水泥100份；粉煤灰60-100份；木屑20-50份、碎石100-200份、聚羧酸减水剂1-5份、增粘剂0.001～0.08份、消泡剂0.001-0.1份、硅灰20-30份、石英粉27-42份、石英砂100-120份、超塑化剂0.4-1份、卵石130-150份和碎石130-150份。

本发明的特征还在于所述的卵石和碎石按重量比1∶1混合。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有碱性活化粉煤灰漂珠。

本发明的特征还在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠和碱性活化粉煤灰漂珠。

本发明实施时，先制作钢管，然后在钢管内浇注自密实混凝土，然后养护后得到成型的钢管混凝土组合结构；或者先制作钢管，然后在钢管上打孔、槽或者缝，然后将处理好的钢管安装在离心机上，然后注入自密实混凝土料浆，然后搅拌成型，最后养护后拆卸离心模板得到成型的钢管混凝土组合结构；或者先制作钢管，然后在钢管上打孔、槽或者缝，在处理好的钢管内注入自密实混凝土料浆，然后在钢管外层抹将料浆层，然后养护后得到成型的钢管混凝土组合结构。

Claims (15)

1.钢管混凝土组合结构，包括钢管，其特征在于钢管内和外设置有自密实混凝土，自密实混凝土与钢管固结硬化成整体，钢管的管径在中部突变，然后向两边渐变，而且只有钢管的半边管沿轴线方向突变和渐变，另外半边管为沿轴线方向的直线形半边管，钢管上设置星状布置的孔，自密实混凝土填满钢管内部，并且还从孔中溢出在钢管外形成一层自密实混凝土层。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的钢管内灌满填实自密实混凝土。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的钢管为异型钢管。

4.根据权利要求3所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的异型钢管的截面形状为一字形、十字形、T形、L形或者回字形的直管或者弯曲管。

5.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于钢管从一端向另一端变径或者局部变径。

6.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的自密实混凝土涂抹在钢管内或/和外表面形成自密实混凝土层。

7.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于钢管上设置有贯通的孔、缝或者槽。

8.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于自密实混凝土采用离心的方式铺设到钢管的内或/和外表面。

9.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的钢管内填充有空心或者实心块体。

10.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的钢管为至少一层钢丝网管。

11.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的自密实混凝土包括水泥100份；粉煤灰60-100份；碎瓷颗粒20-50份、碎石100-200份、聚羧酸减水剂1-5份、增粘剂0.001～0.08份、消泡剂0.001-0.1份、机制砂280-360份和超塑化剂0.4-1份。

12.根据权利要求11所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的碎石为细碎石集料和粗碎石集料按1∶9比例配制。

13.根据权利要求11所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠。

14.根据权利要求11所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的自密实混凝土还包括有碱性活化粉煤灰漂珠。

15.根据权利要求11所述的钢管混凝土组合结构，其特征在于所述的自密实混凝土还包括有粉煤灰漂珠和碱性活化粉煤灰漂珠。

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