CN107882271A - 一种采用uhpc外包的海砂混凝土叠合柱 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱。本发明的采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱由UHPC空心柱体和浇筑填充在所述UHPC空心柱体内部空腔的海砂混凝土构成，所述UHPC空心柱体侧壁内设有钢筋笼。优点：能直接有效利用海砂资源，可解决沿海地区标准河砂资源匮乏的问题；采用装配预制技术可简化施工工艺和施工难度，能减低工程造价，利于节约资源和能源，为建筑业的可持续发展提供一条可行途径；便于充分发挥叠合柱各部分材料性能，有效扩展了传统叠合柱的应用范围。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱。
背景技术
混凝土材料是当今土木工程界应用最为广泛的建筑材料之一，但常规混凝土会消耗大量的河砂和山砂资源，且开采对环境的破坏严重，影响建筑业的可持续发展。另外沿海地区标准砂石资源匮乏、远程砂石开采补给会消耗大量的能源与资源。沿海地区使用海砂混凝土可以充分利用海砂，既降低了成本，又可避免了河砂和山砂的过度开采。
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete简称UHPC)，是一种具有超高韧性、超长耐久性、超高强度等优越性能的水泥基复合材料。超高性能混凝土的抗拉、抗弯、抗剪、粘结强度、峰值应变等均远大于普通混凝土，超高性能混凝土的抗冻性和抗锈蚀性能均优于普通混凝土。超高性能混凝土具有优异的耐久性能，可大幅度提高混凝土结构的使用寿命，降低混凝土结构的使用维修费用。超高性能混凝土几乎是不渗透性的，几乎无碳化，氯离子渗透和硫酸盐渗透也几乎为零。被广泛应用于高速铁路、地铁、桥梁等有各种特殊要求的工程中。
普通叠合柱构件，如果直接使用海砂，海砂中的有害离子会对钢筋产生锈蚀，严重影响结构的耐久性和安全，不利于海砂资源的开发利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，有效的克服了现有技术的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
提供一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，由UHPC空心柱体和浇筑填充在上述UHPC空心柱体内部空腔的海砂混凝土构成，上述UHPC空心柱体侧壁内设有钢筋笼。
本发明的有益效果是：充分利用超高性能混凝土优良的耐久性，结合沿海地区海砂丰富而河砂匮乏及普通河砂开采过度的现实，既可以直接有效利用海砂资源，解决沿海地区标准河砂资源匮乏问题，又利于节约资源和能源，为建筑业的可持续发展提供一条可行途径。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，上述UHPC空心柱体为圆柱或棱柱。
采用上述进一步方案的有益效果是形状多样，使用比较灵活、利于根据不同环境、设计要求及地形灵活选择匹配的形状。
进一步，上述UHPC空心柱体内部空腔横截面为圆形或多边形。
采用上述进一步方案的有益效果是便于根据施工及设计要求选择内腔形状。
进一步，上述UHPC空心柱体的壁厚不小于50mm，上述UHPC空心柱体内部空腔的中心至空腔内壁表面任意处的垂直距离不小于50mm。
采用上述进一步方案的有益效果是利于空腔海砂混凝土浇筑密实和保护空心柱体侧壁内部钢筋笼，能够充分利用海砂资源。
进一步，上述UHPC空心柱体的抗压强度不小于100MPa，抗折强度为30～60MPa，弹性模量为40～60GPa，氯离子扩散系数小于0.01×10-11m2/s。
采用上述进一步方案的有益效果是整个UHPC空心柱体结构强度较高，抗腐蚀和锈蚀性强,耐久性能好。
进一步，上述钢筋笼由多个环状的箍筋和多根纵筋组成，多个环状的上述箍筋分别沿上述UHPC空心柱体的长度方向横向间隔的布置在上述UHPC空心柱体的侧壁内，多根上述纵筋分别沿上述UHPC空心柱体的长度方向纵向设置在上述UHPC空心柱体的侧壁内，并分别与每个上述箍筋连接固定。
采用上述进一步方案的有益效果是可以充分发挥叠合柱组成材料的力学性能，提高截面的承载力。
进一步，上述箍筋的形状与上述UHPC空心柱体横截面的外轮廓形状一致。
采用上述进一步方案的有益效果是可使得箍筋充分约束UHPC空心柱体侧壁的UHPC和空腔内部海砂混凝土。
进一步，上述纵筋均分布在上述箍筋的内侧。
采用上述进一步方案的有益效果是该布置符合建筑设计的需求，连接比较牢固，稳定。
进一步，上述纵筋内侧任意一点与上述UHPC空心柱体内表面任意一点之间的距离以及上述箍筋外侧任意一点与上述UHPC空心柱体外表面任意一点之间的距离均不小于20mm。
采用上述进一步方案的有益效果是该设计合理，既保证了钢筋笼在UHPC中的合理布置，保护钢筋不受腐蚀和锈蚀，又确保了整个UHPC空心柱体的结构强度和承载性能。
进一步，上述纵筋的强度等级不低于HRB400，上述箍筋的强度等级不低于HRB335。
采用上述进一步方案的有益效果是纵筋及箍筋强度较高，充分利用高强钢材，使其与外部UHPC材料相匹配。
附图说明
图1为本发明的采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱中UHPC空心柱体的横截面结构示意图；
图2为本发明的采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱的横截面结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、UHPC空心柱体，2、海砂混凝土，3、钢筋笼，31、箍筋，32、纵筋。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例：如图1和2所示，本实施例的采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱由UHPC空心柱体1和浇筑填充在上述UHPC空心柱体1内部空腔的海砂混凝土2构成，上述UHPC空心柱体1侧壁内设有钢筋笼3。
施工过程如下：
半预制制作：
步骤一、在制作工厂依据设计的UHPC空心柱体的截面几何形状与尺寸，完成UHPC空心柱体1的钢筋笼3制作、模板制作、UHPC的浇筑与养护成型等工序制成UHPC空心柱体1；
步骤二、将预制好的UHPC空心柱体1运输至施工现场，吊装就位并安装UHPC空心柱体1；
步骤三、润湿UHPC空心柱体1的内部空腔，并在内部空腔中浇筑海砂混凝土2并振捣养护成型，待其凝固即得到采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱。
预制制作：
步骤一、在制作工厂依据设计的UHPC空心柱体1的截面几何形状与尺寸，完成UHPC空心柱体1的钢筋笼3制作、模板制作、UHPC的浇筑与养护成型等工序制成UHPC空心柱体1。
步骤二、在制作工厂润湿UHPC空心柱体1的内部空腔，浇筑海砂混凝土2并振捣养护成型，待养护至预定龄期即得到采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱。
较佳的，上述UHPC空心柱体1为圆柱或方柱或棱柱(可以是方柱或其他规则的或不规则的横截面为多边形的柱体结构)，施工时可根据实际的环境、设计要求及地形选择适合的UHPC空心柱体1形状进行制作，以确保最终施工完毕后整体叠合柱的性能与当地环境建筑要求相匹配。
较佳的，上述UHPC空心柱体1内部空腔横截面为圆形或多边形，施工时，便于根据施工及设计要求选择内腔形状，从而能够方便快速施工，可以是方形、三角形或其他多边形，不过最佳的选择为圆形或正多边形。
较佳的，上述UHPC空心柱体1的壁厚不小于50mm，上述UHPC空心柱体1内部空腔的中心至空腔内壁表面任意处的垂直距离不小于50mm，该尺寸设计方便施工，利于空腔混凝土浇筑密实和保护空心柱体侧壁内部钢筋笼，能够充分利用海砂资源。
需要说明的是，上述UHPC空心柱体1内部空腔的中心是指其横截面的形心。
较佳的，上述UHPC空心柱体1的抗压强度大于100MPa，抗折强度为30～60MPa，弹性模量为40～60GPa，氯离子扩散系数小于0.01×10-11m2/s，整个UHPC空心柱体结构设计保证了叠合柱的耐久性，减少后期维修费用，并且能够直接利用未脱盐的海砂混凝土。
较佳的，上述钢筋笼3由多个环状的箍筋31和多根纵筋32组成，多个环状的上述箍筋31分别沿上述UHPC空心柱体1的长度方向横向间隔的布置在上述UHPC空心柱体1的侧壁内，多根上述纵筋32分别沿上述UHPC空心柱体1的长度方向纵向设置在上述UHPC空心柱体1的侧壁内，并分别与每个上述箍筋31连接固定，该设计可以充分发挥叠合柱组成材料的力学性能，提高截面的承载力。
较佳的，上述箍筋31的形状与上述UHPC空心柱体1横截面的外轮廓形状一致，截面形式过度自然，箍筋31可充分约束UHPC空心柱体侧壁的UHPC和空腔内部海砂混凝土。
较佳的，上述纵筋32均分布在上述箍筋的内侧，该布置符合建筑设计的需求，充分发挥箍筋的约束作用,防止纵筋压屈。
较佳的，上述纵筋32内侧任意一点与上述UHPC空心柱体1内表面任意一点之间的距离以及上述箍筋31外侧任意一点与上述UHPC空心柱体1外表面任意一点之间的距离均不小于20mm，该设计既保证了钢筋笼3在UHPC中的合理布置，保护钢筋不受腐蚀和锈蚀，又确保了整个UHPC空心柱体1的结构强度和承载性能。
较佳的，上述纵筋32的强度等级不低于HRB400，上述箍筋31的强度等级不低于HRB335，钢筋笼3结构强度较高，从而提高整个叠合柱的承载力，充分利用高强钢材，使其与外部UHPC材料相匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明充分利用超高性能混凝土优良的耐久性，结合沿海地区海砂丰富而河砂匮乏及普通河砂开采过度的现实，发明一种能充分利用海砂的叠合柱，既可以直接有效利用海砂资源，又能解决沿海地区标准河砂资源匮乏的问题，利于节约资源和能源，为建筑业的可持续发展提供一条可行途径。
(2)本发明专利采用预制装配技术，简化了施工工艺和施工难度，能减低工程造价，便于充分发挥叠合柱各部分材料性能，有效扩展了传统叠合柱的应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：由UHPC空心柱体(1)和浇筑填充在所述UHPC空心柱体(1)内部空腔的海砂混凝土(2)构成，所述UHPC空心柱体(1)侧壁内设有钢筋笼(3)。
2.根据权利要求1所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述UHPC空心柱体(1)为圆柱或棱柱。
3.根据权利要求2所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述UHPC空心柱体(1)内部空腔横截面为圆形或多边形。
4.根据权利要求3所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述UHPC空心柱体(1)的壁厚不小于50mm，所述UHPC空心柱体(1)内部空腔的中心至空腔内壁表面任意处的垂直距离不小于50mm。
5.根据权利要求4所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述UHPC空心柱体(1)的抗压强度不小于100MPa，抗折强度为30～60MPa，弹性模量为40～60GPa，氯离子扩散系数小于0.01×10-11m2/s。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述钢筋笼(3)由多个环状的箍筋(31)和多根纵筋(32)组成，多个环状的所述箍筋(31)分别沿所述UHPC空心柱体(1)的长度方向横向间隔的布置在所述UHPC空心柱体(1)的侧壁内，多根所述纵筋(32)分别沿所述UHPC空心柱体(1)的长度方向纵向设置在所述UHPC空心柱体(1)的侧壁内，并分别与每个所述箍筋(31)连接固定。
7.根据权利要求6所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述箍筋(31)的形状与所述UHPC空心柱体(1)横截面的外轮廓形状一致。
8.根据权利要求7所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述纵筋(32)均分布在所述箍筋(31)的内侧。
9.根据权利要求8所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述纵筋(32)内侧任意一点与所述UHPC空心柱体(1)内表面任意一点之间的距离以及所述箍筋(31)外侧任意一点与所述UHPC空心柱体(1)外表面任意一点之间的距离均不小于20mm。
10.根据权利要求9所述的一种采用UHPC外包的海砂混凝土叠合柱，其特征在于：所述纵筋(32)的强度等级不低于HRB400，所述箍筋(31)的强度等级不低于HRB335。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180406 |