CN104264903A - 全海洋钢管混凝土构件及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沿海地区及海岛的工业与民用建筑结构中实心钢管混凝土领域，提供了一种全海洋钢管混凝土构件及其应用方法。本发明全海洋钢管混凝土构件是由珊瑚做粗骨料，海砂做细骨料，加上海水和水泥按一定配比制成的。配合比和普通混凝土一致，但是粗骨料为珊瑚，细骨料为海砂。本发明全海洋钢管混凝土构件可以代替大陆地区的普通混凝土构件，可以在海洋地区各种建筑上使用，实现就地取材，使海洋中未经利用的珊瑚、海砂、海水充分利用，符合可持续发展的战略；另外也节省运输成本。

Description

全海洋钢管混凝土构件及其应用方法

技术领域

本发明属于沿海地区及海岛的工业与民用建筑结构中实心钢管混凝土领域，提供了一种全海洋钢管混凝土构件及其应用方法。

背景技术

普通钢管混凝土细骨料及淡水都要从遥远的内陆运来，故采取普通钢管混凝土时建筑材料的成本十分高。柱即在钢管内部灌注河砂混凝土制成的构件，不能利用海砂和海水。普通钢管混凝土不适合用在偏远的海岛上，因为在海岛上可供利用的资源有限，尤其是拌合混凝土所用的粗

现有技术中一种改进方案采用海砂混凝土柱，虽可以利用海砂，但需要淡化处理，但是中国作为淡水资源相对匮乏的国家洗净的方式成本太高，而且淡化处理用的废水的排放也会污染环境。

另一现有技术改进方案采用珊瑚钢管混凝土柱，如CN102808480A其使用海砂做细骨料，珊瑚做粗骨料，加上淡水和水泥制成。由于钢管混凝土在密闭的使用情况下，缺少氧气和水，不构成腐蚀的条件，故含氯离子的珊瑚混凝土可直接使用。但是珊瑚钢管混凝土柱是相对环保和节约的，海砂和珊瑚都可以就地取材，但是在制作过程中需要淡水，造价比较高，工艺也比较复杂。

综上，以上三种构件成本高，经济效益不是最优，也不符合国家可持续发展的战略。

发明内容

本发明针对现存沿海地区和海岛的钢管混凝土构件中存在的不足，为了保证工程结构的安全性、方便性、经济性，提出全海洋钢管混凝土构件的形式，以适应沿海地区和海岛的地域特点，可以就地取材，节省资源，具有很好的发展前景。随着研究工作的深入和完善，其应用范围将不断扩大。

本发明全海洋钢管混凝土构件是包括钢管和混凝土，混凝土至于钢管内部，所述混凝土由珊瑚，海砂，海水和水泥组成。

由珊瑚做粗骨料，海砂做细骨料，加上海水和水泥按一定配比制成的。

所述全海洋钢管混凝土构件用不经处理的海水直接浇筑混凝土。

其中，珊瑚，海砂，海水和水泥的重量配比和市售混凝土一致，其中，用珊瑚等质量代替市售混凝土砂石。

本发明提供的一种钢管珊瑚混凝土构件中的珊瑚碎屑采用南海岛礁的珊瑚碎屑，主要成分是文石和高镁方解石，碳酸钙含量高达96％以上，对珊瑚礁进行简单的捣碎处理，以一定的粒径大小直接将珊瑚礁碎屑直接掺入到混凝土中，部分或者全部取代普通钢管混凝土中的粗骨料。

采用粒径为20mm～50mm形状不规则的珊瑚碎屑作为粗骨料，等质量取代市售水泥中的砂石。

要想保证珊瑚混凝土的抗压强度达到20MPa，粗细骨料在50％左右，水灰比在0.5左右。所述水灰比是指混凝土中海水的用量与粗细骨料和水泥总用量的比值。

例如混凝土设计强度为C30，水灰比W/C为0.43，砂率βs为33％。设每立方米混凝土拌合物质量为2400kg，则基准配合比，水泥：海水：海砂：珊瑚＝453:195:578:1174。

钢管试件尺寸为D×L×t＝133mm×400mm×4mm，其中底端用尺寸为160mm×160mm×6mm的盖板焊接，钢管混凝土浇注好后，会出现2～3mm的收缩，采用高强砂浆磨平待其凝固后，用尺寸为160mm×160mm的盖板焊接。

内部混凝土养护28天后，即可基本达到设计强度。在轴向压力的作用下，外部钢管1对内部混凝土提供环向约束作用，使核心混凝土处于三向受压的状态，可大大提高其抗压强度，同时钢管1内部填充混凝土，避免钢管发生失稳，从而提高了构件的整体力学性能。

和以往的利用海砂的钢管混凝土构件不同，全海洋钢管混凝土构件是利用不经处理的海水制作的。

钢管珊瑚混凝土构件中的珊瑚碎屑采用南海岛礁的珊瑚碎屑，主要成分是文石和高镁方解石，碳酸钙含量高达96％以上，对珊瑚礁进行简单的捣碎处理，以一定的粒径大小直接将珊瑚礁碎屑直接掺入到混凝土中，部分或者全部取代普通钢管混凝土中的粗骨料。这种方法可以减少砂石骨料和淡水资源对内陆的依赖。

因为实心钢管混凝土是完全密封的，氧气和海水含量是很有限的，虽然海砂和海水中有很多氯离子，但不作为限制条件，故腐蚀作用很小，在使用期限内可以忽略不计，这样在全海洋钢管混凝土中可以直接利用海水浇筑混凝土。

综上所述，全海洋钢管混凝土使用不加处理的海水，但是并不会发生腐蚀作用，这样既可以保证钢管混凝土三向受压，提高稳定承载力和抗压强度的优秀工作性能，又节省资源。

本发明全海洋钢管混凝土构件的应用方式包括但不限于：高耸结构(柱和桩)；高层或超高层建筑(柱和桩)；工业厂房(柱)；海洋平台结构的支架柱(柱)；高架铁路桥或公路桥(柱和桁肋拱)。

虽然本发明使用的海砂和海水中均含可能导致钢材腐蚀的氯离子，但是由于本发明设计，实心的钢管混凝土内是密闭的，很少有氧气和水分，使腐蚀在结构使用其内的作用很小，能保证耐久性和工作性能。

综上所述，本发明全海洋钢管混凝土构件具有以下优点：

(1)、可以直接利用未处理的海水和海砂，解决氯离子的腐蚀问题。

(2)、属于绿色环保建筑构件形式，能够缓解河砂供应不足的局面；就地取材，使海洋中未经利用的珊瑚、海砂、海水充分利用，符合可持续发展的战略；另外也节省运输成本。

(3)、具有钢管混凝土的一切优点：由于套箍作用和混凝土的三向受压，工作性能良好。承载力高，抗火性能好。而且钢结构的可预制生产和现场装配式安装将大大缩短施工周期并有效降造价。

附图说明：

图1，本发明全海洋钢管混凝土构件，其中，钢管1；海砂混凝土2。

具体实施方式：

以下实施例和附图是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。本领域普通技术人员均可由说明书及本申请的权利要求所公开的内容，根据需要加以适当的变化或者替代方式，而这些变化和替代方式均含于本发明的范畴。

实施例1：全海洋钢管混凝土构件及其应用

全海洋钢管混凝土构件，具体组成如图1所示，一种钢管珊瑚混凝土构件，包括钢管1，所述钢管内填充有混凝土2，所述混凝土由珊瑚，海砂，海水和水泥组成，由珊瑚做粗骨料，海砂做细骨料，形成实心钢管，所述钢管1的两端封闭。

所制备得到的全海洋钢管混凝土构件应用方式：所述全海洋钢管混凝土构件可以用于高耸结构(柱和桩)；高层或超高层建筑(柱和桩)；工业厂房(柱)；海洋平台结构的支架柱(柱)；高架铁路桥或公路桥(柱和桁肋拱)。

实施例2：全海洋钢管混凝土构件及其应用

全海洋钢管混凝土构件，具体组成如图1所示，一种钢管珊瑚混凝土构件，包括钢管1，所述钢管内填充有混凝土2，所述混凝土由珊瑚，海砂，海水和水泥组成，由珊瑚做粗骨料，海砂做细骨料，形成实心钢管，所述钢管1的两端封闭。

采用粒径为50mm形状不规则的珊瑚碎屑作为粗骨料，采用珊瑚取代市售水泥中的砂石，粗细骨料重量比为50％，水灰比为0.5，所述珊瑚混凝土的抗压强度达到20MPa。

所制备得到的全海洋钢管混凝土构件应用方式：所述全海洋钢管混凝土构件可以用于高耸结构(柱和桩)；高层或超高层建筑(柱和桩)；工业厂房(柱)；海洋平台结构的支架柱(柱)；高架铁路桥或公路桥(柱和桁肋拱)。

对比实施例：现有技术CN102808480A优选方案

CN102808480A由于海水的氯离子可能引起的腐蚀作用而使用淡水，并不能完全解决南海岛屿建筑材料对大陆依赖的问题。而实际上，因为钢管混凝土是两端密闭且实心的，缺少氧气，腐蚀很难发生，所以不使用淡水而直接利用海水是可行的。

Claims (8)

1.全海洋钢管混凝土构件，其特征在于，包括钢管和混凝土，混凝土置于钢管内部，所述混凝土由珊瑚，海砂，海水和水泥组成。

2.根据权利要求1所述的全海洋钢管混凝土构件，其特征在于，用不经处理的海水直接浇筑混凝土。

3.根据权利要求1所述的全海洋钢管混凝土构件，其特征在于，珊瑚，海砂，海水和水泥的重量配比和市售混凝土一致，其中，用珊瑚等质量代替市售混凝土砂石。

4.根据权利要求1—3任一权利要求所述的全海洋钢管混凝土构件，其特征在于，所述珊瑚采用南海岛礁的珊瑚，主要成分是文石和高镁方解石，碳酸钙含量为96％以上。

5.根据权利要求1—3任一权利要求所述的全海洋钢管混凝土构件，其特征在于，所述珊瑚的粒径为20～50mm。

6.根据权利要求1—3任一权利要求所述的全海洋钢管混凝土构件，其特征在于，粗细骨料重量比为50％，水灰比为0.5。

7.一种海洋地区的建筑，其特征在于，其中，使用权利要求1—6任一权利要求所述的全海洋钢管混凝土构件。

8.根据权利要求7所述的建筑，其特征在于，所述建筑包含高耸结构；高层或超高层建筑；工业厂房；海洋平台结构的支架柱；高架铁路桥或公路桥。