CN102628305A - 一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺 - Google Patents

一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺 Download PDF

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李娜
李杉
李晓瑾
薛继锋
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Abstract

本发明涉及一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，包括以下步骤：1，将自应力水泥、纤维、超细掺合料、外加剂拌合均匀；2，将1的混合物中加入混凝土拌合用水，搅拌制作出水泥浆体；3，将2的水泥浆体中加入细骨料并拌合均匀，制作出水泥砂浆浆体；4，将3的水泥砂浆浆体中加入粗骨料并拌合均匀，制作出纤维自应力自密实高强混凝土；5，将4的纤维自应力自密实高强混凝土灌注入钢管与钢管凝结成整体形成钢管纤维自应力自密实高强混凝土组合结构。具有如下优点：提高了混凝土的抗拉强度、抗弯强度、韧性、抗冲击和抗疲劳能力，提高了构件的延性；有效降低构件长期性能退化；简化了施工程序，缩短了工期，大幅降低了工程成本。

Description

一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺
技术领域
本发明涉及一种制作工艺，尤其是涉及一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺。
背景技术
钢管混凝土结构具有强度高、延性好、耐疲劳和抗冲击等优点，在高层与超高层建筑、拱桥与组合桥梁、大型工业厂房等结构中广泛应用，解决了钢筋混凝土柱的脆性破坏问题，满足桥梁大跨重载的设计使用要求，满足工业厂房大跨及防火要求，降低造价，缩短工期。但是钢管混凝土结构在使用过程中仍然存在很多问题，钢管混凝土柱特别是钢管高强混凝土柱受到核心混凝土本身脆性的影响，在抗震过程中往往会由于延性不足而破坏严重；混凝土的收缩破坏钢管和混凝土的的共同工作，影响钢管对混凝土的约束，混凝土收缩过程中还会使钢管中产生压应力；钢管混凝土的徐变使混凝土应力发生松弛，导致钢管应力显著增大，同时还会使钢管混凝土构件中混凝土和钢管的受力协调性变差；持续荷载作用下，混凝土的徐变与收缩会使钢管压应力逐渐增加，到一定程度便会引起钢管局部破坏；在拱桥和长柱的施工中，核心混凝土的浇捣困难，难以保证施工质量，这直接影响到结构安全。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种解决了钢管混凝土结构施工过程中振捣困难，混凝土质量难以保证的缺点的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺。
本发明再有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种提高了核心混凝土的抗拉强度、抗弯强度、韧性、抗冲击和抗疲劳能力，显著改善了核心混凝土的脆性，提高了构件的延性的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺。
本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种简化了施工程序，缩短了工期，大幅降低了工程成本的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将自应力水泥、纤维、超细掺合料、外加剂拌合均匀；
步骤2，将步骤1的混合物中加入混凝土拌合用水，搅拌制作出水泥浆体；
步骤3，将步骤2的水泥浆体中加入细骨料并拌合均匀，制作出水泥砂浆浆体；
步骤4，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入粗骨料并拌合均匀，制作出纤维自应力自密实高强混凝土；
步骤5，将步骤4的纤维自应力自密实高强混凝土灌注入钢管与钢管凝结成整体形成钢管纤维自应力自密实高强混凝土组合结构。
在上述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，所述步骤1中，所述自应力水泥采用硅酸盐自应力水泥、硫铝酸盐自应力水泥或者铝酸盐自应力水泥，用量为650 kg/m3～800kg/m3；纤维体积掺量为1%-4%；所述超细掺合料采用粉煤灰、矿粉、硅粉任意一种或两种或三种的混合物,用量为100 kg/m3～200kg/m3；所述外加剂采用高效减水剂，用量为5 kg/m3～15kg/m3；拌合时间为10s～15s。
在上述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，所述步骤2中，拌合用水量为150 kg/m3～220kg/m3，拌合时间为30s～35s。
在上述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，所述步骤3中，细骨料采用中砂，用量为600kg/m3～800kg/m3。
在上述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，所述步骤4中，粗骨料采用碎石或卵石，用量为800 kg/m3～1200kg/m3。
因此，本发明具有如下优点：1. 解决了混凝土施工过程中振捣困难，混凝土质量难以保证的缺点；2. 提高了核心混凝土的抗拉强度、抗弯强度、韧性、抗冲击和抗疲劳能力，显著改善了核心混凝土的脆性，提高了构件的延性；3. 有利于钢管和混凝土之间相互作用的充分发挥，有效降低构件长期性能退化；4. 简化了施工程序，缩短了工期，大幅降低了工程成本。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本发明的新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1，将自应力水泥、纤维、超细掺合料、外加剂拌合均匀，自应力水泥采用硅酸盐自应力水泥、硫铝酸盐自应力水泥或者铝酸盐自应力水泥，用量为650kg/m3～800kg/m3；纤维体积掺量为1%-4%（这里的体积掺量是指占纤维自应力自密实高强混凝土体积的1%-4%）；超细掺合料采用粉煤灰、矿粉、硅粉任意一种或两种或三种的混合物,用量为100 kg/m3～200kg/m3 （这里掺合料比例可以根据混凝土所需性能调整，可以是粉煤灰、矿粉、硅粉任意一种或两种或三种的混合物）；外加剂采用高效减水剂，用量为5kg/m3～15kg/m3；拌合时间为10s～15s。 
步骤2，将步骤1的混合物中加入混凝土拌合用水，搅拌制作出水泥浆体，拌合用水量为150 kg/m3～220kg/m3，拌合时间为30s～35s。
步骤3，将步骤2的水泥浆体中加入细骨料并拌合均匀，制作出水泥砂浆浆体，细骨料采用中砂，用量为600 kg/m3～800kg/m3。
步骤4，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入粗骨料并拌合均匀，制作出纤维自应力自密实高强混凝土，粗骨料采用碎石或卵石，用量为800 kg/m3～1200kg/m3。
步骤5，将步骤4的纤维自应力自密实高强混凝土灌注入钢管与钢管凝结成整体形成钢管纤维自应力自密实高强混凝土组合结构。
采用本制作工艺制作出来的纤维自应力自密实高强混凝土，其流动坍落度≥700mm，自应力值≥6MPa，纤维体积掺量≥1%，强度≥C60。
本发明制作出来的钢管纤维自应力自密实高强混凝土组合结构具有以下特点：
（1）纤维自应力自密实混凝土的自密实性能使其具有良好的流动性、稳定性和抗离析能力，无需振捣便具有良好的均匀性和密实度，解决了混凝土施工过程中振捣困难，混凝土质量难以保证的缺点。
（2）纤维自应力自密实混凝土的自应力性能不但可以补偿混凝土收缩变形，而且核心混凝土在受力之前就受到侧向约束，使其力学性能得到进一步提高；在钢管的约束下，核心混凝土处于三向受压状态，钢管提供的侧向约束得到充分发挥，使得钢管混凝土力学性能将有所提高；自应力解决了徐变产生的长期性能退化问题。
（3）纤维掺入自应力自密实高强混凝土基体后，纤维起着调整晶体接触面和阻止晶粒胀移的双重作用，使核心混凝土内部结构更加密实，显著提高纤维与混凝土的界面粘结性能，使纤维具有更好的增强效果；纤维的三维乱向分布使得自应力在混凝土基体内的分布更均匀；纤维可以改善自应力混凝土基体的早期塑性收缩，并在混凝土硬化早期提供约束，降低自应力损失；有效阻止核心混凝土内部微裂缝的扩展和宏观裂缝的发生，提高核心混凝土的抗拉强度、抗弯强度、韧性、抗冲击和抗疲劳能力，显著改善核心混凝土的脆性，提高构件的延性。
（4）钢管为核心混凝土提高侧向约束，使混凝土处于三向受压状态，显著改善混凝土的脆性，约束轴向徐变的自由发展；钢管为核心混凝土提供良好的约束解决了自应力混凝土限制不足的缺点；钢管使核心混凝土处于密封状态，减小其徐变收缩；钢管可作为后浇混凝土的模板，简化施工程序，缩短工期，大幅降低工程成本。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将自应力水泥、纤维、超细掺合料、外加剂拌合均匀；
步骤2，将步骤1的混合物中加入混凝土拌合用水，搅拌制作出水泥浆体；
步骤3，将步骤2的水泥浆体中加入细骨料并拌合均匀，制作出水泥砂浆浆体；
步骤4，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入粗骨料并拌合均匀，制作出纤维自应力自密实高强混凝土；
步骤5，将步骤4的纤维自应力自密实高强混凝土灌注入钢管与钢管凝结成整体形成钢管纤维自应力自密实高强混凝土组合结构。
2.根据权利要求1所述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，其特征在于，所述步骤1中，所述自应力水泥采用硅酸盐自应力水泥、硫铝酸盐自应力水泥或者铝酸盐自应力水泥，用量为650 kg/m3～800kg/m3；纤维体积掺量为1%-4%；所述超细掺合料采用粉煤灰、矿粉、硅粉任意一种或两种或三种的混合物,用量为100 kg/m3～200kg/m3；所述外加剂采用高效减水剂，用量为5 kg/m3～15kg/m3；拌合时间为10s～15s。
3.根据权利要求1所述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，其特征在于，所述步骤2中，拌合用水量为150 kg/m3～220kg/m3，拌合时间为30s～35s。
4.根据权利要求1所述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，其特征在于，所述步骤3中，细骨料采用中砂，用量为600kg/m3～800kg/m3。
5.根据权利要求1所述的一种新型钢管混凝土组合结构的制作工艺，其特征在于，所述步骤4中，粗骨料采用碎石或卵石，用量为800 kg/m3～1200kg/m3。
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