CN107572933B - 变质大理岩粉钢管混凝土柱及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。一种变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，包括：将预埋有连接件的若干预制段放入钢管中，相邻的两个预制段首尾连接形成预制柱，在钢管与预制柱间的空隙灌注混凝土；混凝土由质量比为1:2～3:0.1～0.5:0.1～0.5:0.1～0.2:0.5:3～4的水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。该方法制备工艺简单，适合规模化生产。一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，由上述变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法制作而成。该钢管混凝土柱原料易得，成本低廉，具有强度高，抗冲击的特点，能承受不同的荷载。

Description

变质大理岩粉钢管混凝土柱及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，且特别涉及一种变质大理岩粉钢管混凝土柱及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近四五十年以来，混凝土结构物因材质劣化，造成过早失效以致破坏崩塌的事故在国内外却屡见鲜，并有愈演愈烈之势。混凝土结构的加固一直以来都是一个很热门的话题，随着国民经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，人们对建筑的需求也不断发展，许多已有建筑物无论是外观状况还是使用功能，均已无法满足现代生活的要求，继续进行加固和改造。然后在加固和改造过程中，适宜的材料以满足施工要求以及建筑物的使用功能和安全环保要求，是一项十分重要的内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，该方法制备工艺简单，适合规模化生产。

本发明的另一目的在于提供一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，该钢管混凝土柱原料易得，成本低廉，具有强度高，抗冲击的特点，能承受不同的荷载。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，包括：将预埋有连接件的若干预制段放入钢管中，相邻的两个预制段首尾连接形成预制柱，在钢管与预制柱间的空隙灌注混凝土；混凝土由质量比为1:2～3:0.1～0.5:0.1～0.5:0.1～0.2:0.5:3～4的水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。

本发明提出一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，由上述变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法制作而成。

本发明实施例的一种变质大理岩粉钢管混凝土柱及其制备方法的有益效果是：

一种变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，采用水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉作为原料制备混凝土，大理石废粉提高钢管混凝土柱的力学强度，降低变形，降低成本，废物利用，保护环境。树脂增强钢管混凝土柱的粘结性和稳固性，与固化剂发生固化反应形成三维交联网络结构，使得钢管混凝土柱更加致密，提高力学性能，增强抗冲击强度。中空聚合物微球可以在收缩过程中填补由于混凝土收缩而产生的缺陷，与大理石粉具有协同增效作用，使凝固后的钢管混凝土柱内部结构更加紧密，增强钢管混凝土柱的强度、抗冲击性。该方法制备工艺简单，可控性强，适合规模化生产。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种变质大理岩粉钢管混凝土柱及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供的一种变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，包括：

制备预制柱。在本发明中，预制柱由若干预制段组成。预制段由质量比为1:2～3:2～4:0.5的水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水制作而成。一般的混凝土采用砂、石作为原料，增强强度。由于天然砂、石的开采破环境且储量日渐减少，采用废弃料和灰岩碎石代替天然砂、石，节约资料，循环利用再生废料，保护环境，降低成本。同时，人造大理石废弃料和灰岩碎石具有较好的力学强度，增强钢管混凝土柱的强度。较优的，水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水的质量比可以为1:2.2:3.1:0.5、1:2.7:2.4:0.5、1:2.3:3.8:0.5、1:2.9:2.3:0.5。

在制备预制段的过程中，在预制段的一端预埋连接件，另一端设有与连接件相匹配的凹部，当相邻的两个预制段连接时，一个预制段的连接件伸入另一个预制段的凹部内，若干个预制段首尾连接形成预制柱。较优的，连接件与凹部均设置于预制段的轴心，在施工时方便对接。作为一种实现方式，连接件为钢柱，为了实现较好的连接及稳固作用，防止预制段之间相对移动，连接件的外露部分长度为11～14cm，连接件的直径为2～3cm。

将若干预制段放入钢管中，使其首尾连接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。由于预制柱的刚性较强，韧性稍差。混凝土由水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。

一般的钢管混凝土柱是以高强度材料作为骨料，如砂，以水泥作为结合剂，辅以其他添加剂配制而成。在建造过程中会产生大量废弃材料，如大理石粉，这类废弃材料逐年积累，堆积占用浪费土地，对环境存在潜在威胁，大大制约了建筑行业的发展。本发明中，采用大理石粉作为主要原料，提高钢管混凝土柱的力学强度，降低变形，降低成本，废物利用，保护环境。

由于预制柱与钢管之间的空隙较小，若直接用灰岩碎石与人造大理石废料进行浇筑，会出现浇筑不均匀、灰岩碎石和人造大理石废料卡住等情况，影响钢管混凝土柱的强度和抗冲击性。相比而言，大理石粉的粒径细小，在钢管混凝土柱中分散更加均匀，增强钢管混凝土柱的力学均衡性。较优的，大理石粉的粒径为200～500目。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，大理石粉包括变质大理岩粉、人造大理石废弃料以及灰岩碎石粉中的至少一种。变质大理石相比人造大理石强度高，但人造大理石价格低，重量轻，易清洁。较优的，大理石粉包括质量比为1～5:1～2:3的变质大理岩粉、人造大理石废弃料以及灰岩碎石粉，该比例组成使得大理石粉的成本较低，同时具有较佳的强度。

添加树脂作为原料可以增强钢管混凝土柱的粘结性和稳固性，由于树脂的粘结性能好，降低钢管混凝土柱的开裂几率。进一步地，在本发明较佳的实施例中，树脂包括双酚A型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂以及甘油环氧树脂中的至少一种。环氧树脂与固化剂发生固化反应形成三维交联网络结构，使得钢管混凝土柱更加致密，防止钢管混凝土柱开裂，提高力学性能，增强抗冲击强度。较优的，聚氨酯改性环氧树脂形成互穿网络聚合物，聚氨酯与环氧树脂两种聚合物相互交叉渗透，机械缠结，进一步增强钢管混凝土柱的力学性能，降低开裂。本发明中的固化剂包括四氢苯酐、甲基四氢苯酐以及甲基纳迪克酸酐中的一种。

中空聚合物微球是一种具有特殊形态结构功能的材料，其空心部分可以是气体，也可以封装一些小分子物质。在钢管混凝土柱凝固时，会有一定的收缩，中空聚合物微球可以在收缩过程中填补由于收缩而产生的缺陷，增强补强收缩能力。中空聚合物微球与大理石粉具有协同增效作用，使凝固后的钢管混凝土柱内部结构更加紧密，增强钢管混凝土柱的强度、抗冲击性。优选地，中空聚合物微球为中空聚甲基丙烯酸甲酯微球。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，中空聚合物微球的粒径为1～10μm，保证微球均匀分布在钢管混凝土柱中，能够填补细小空隙，实现增强强度、抗冲击性效果。

较优的，混凝土中水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉的质量比为1:2～3:0.1～0.5:0.1～0.5:0.1～0.2:0.5:3～4。在该比例下，现浇柱的强度及抗冲击性最佳。

本发明提供一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，由上述变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法制备而成。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，主要由以下方法制备而成：

采用质量比为1:2:2:0.5的水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水制备预制段。在制备过程中，在预制段的一端预埋连接件，另一端设有与连接件相匹配的凹部。

将若干预制段放入钢管中，使其首尾连接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。混凝土由质量比为1:2:0.1:0.1:0.1:0.5:3的水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。

实施例2

本实施例提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，主要由以下方法制备而成：

采用质量比为1:3:4:0.5的水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水制备预制段。在制备过程中，在预制段的一端预埋连接件，另一端设有与连接件相匹配的凹部。

将若干预制段放入钢管中，使其首尾连接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。混凝土由质量比为1:3:0.5:0.5:0.2:0.5:4的水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。

实施例3

本实施例提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，主要由以下方法制备而成：

采用质量比为1:2.5:2.5:0.5的水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水制备预制段。在制备过程中，在预制段的一端预埋连接件，另一端设有与连接件相匹配的凹部。

将若干预制段放入钢管中，使其首尾连接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。混凝土由质量比为1:2.5:0.4:0.2:0.1:0.5:3.5的水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。

实施例4

本实施例提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，主要由以下方法制备而成：

采用质量比为1:2.5:3:0.5的水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水制备预制段。在制备过程中，在预制段的一端预埋连接件，另一端设有与连接件相匹配的凹部。

将若干预制段放入钢管中，使其首尾连接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。混凝土由质量比为1:2.5:0.3:0.3:0.15:0.5:3.5的水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。

对比例1

本对比例提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，主要由以下方法制备而成：

采用质量比为1:2:2:0.5的水泥、沙、石及水制备预制段。

将若干预制段依次放入钢管中，使其首尾对接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。混凝土由质量比为1:2:0.5:3的水泥、沙、水及大理石废粉制作而成。

对比例2

本对比例提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，主要由以下方法制备而成：

采用质量比为1:3:4:0.5的水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水制备预制段。在制备过程中，在预制段的一端预埋连接件，另一端设有与连接件相匹配的凹部。

将若干预制段放入钢管中，使其首尾连接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。混凝土由质量比为1:3:0.4:0.5:3.5的水泥、沙、中空聚合物微球、水及大理石废粉制作而成。

对比例3

本对比例提供了一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，主要由以下方法制备而成：

采用质量比为1:2:3:0.5的水泥、沙、人造大理石废弃料和灰岩碎石及水制备预制段。在制备过程中，在预制段的一端预埋连接件，另一端设有与连接件相匹配的凹部。

将若干预制段放入钢管中，使其首尾连接形成预制柱后，在钢管与预制柱之间的空隙灌注混凝土。混凝土由质量比为1:2:0.3:0.2:0.5:3的水泥、沙、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成。

对比例4

本对比例提供了一种在市面上的普通钢管混凝土柱。

试验例

选取实施例1～4、对比例1～4提供的钢管混凝土柱，依据GB/T50081-2002测试力学性能，结果如表1。

表1性能测试结果

由上表可知，相比于对比例1～4提供的变质大理岩粉钢管混凝土柱，实施例1～4提供的变质大理岩粉钢管混凝土柱力学性能更佳。由于实施例1～4提供的变质大理岩粉钢管混凝土柱的原料中添加多了中空聚合物微球、树脂及固化剂，因此得到的变质大理岩粉钢管混凝土柱比对比例1～4提供的变质大理岩粉钢管混凝土柱强度更高，抗折性能强。其中，实施例4提供的变质大理岩粉钢管混凝土柱的性能最佳，说明原料配比和制备方法更加科学合理。

综上所述，一种变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，采用水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉作为原料制备混凝土，大理石废粉提高钢管混凝土柱的力学强度，降低变形，降低成本，废物利用，保护环境。树脂增强钢管混凝土柱的粘结性和稳固性，与固化剂发生固化反应形成三维交联网络结构，使得钢管混凝土柱更加致密，提高力学性能，增强抗冲击强度。中空聚合物微球可以在收缩过程中填补由于混凝土收缩而产生的缺陷，与大理石粉具有协同增效作用，使凝固后的钢管混凝土柱内部结构更加紧密，增强钢管混凝土柱的强度、抗冲击性。该方法制备工艺简单，可控性强，适合规模化生产。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，其特征在于，包括：将预埋有连接件的若干预制段放入钢管中，相邻的两个所述预制段首尾连接形成预制柱，在所述钢管与所述预制柱间的空隙灌注混凝土；所述混凝土由质量比为1:2~3:0.1~0.5:0.1~0.5:0.1~0.2:0.5:3~4的水泥、沙、中空聚合物微球、树脂、固化剂、水及大理石废粉制作而成；所述大理石废粉包括质量比为1~5:1~2:3的变质大理岩粉、人造大理石废弃料以及灰岩碎石粉。

2.根据权利要求1所述的变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，其特征在于，所述中空聚合物微球为中空聚甲基丙烯酸甲酯微球。

3.根据权利要求2所述的变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，其特征在于，所述中空聚合物微球的粒径为1~10μm。

4.根据权利要求1所述的变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，其特征在于，所述树脂包括双酚A型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂以及甘油环氧树脂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，其特征在于，所述预制段的一端预埋有所述连接件，另一端设有与所述连接件相匹配的凹部。

6.根据权利要求5所述的变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法，其特征在于，所述连接件的外露部分长度为11~14cm，所述连接件的直径为2~3cm。

7.一种变质大理岩粉钢管混凝土柱，其特征在于，由如权利要求1~6任一项所述的变质大理岩粉钢管混凝土柱的制备方法制作而成。