CN108101465A - 一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯混凝土，所述石墨烯混凝土的制备原料包含石墨烯、水泥、粗骨料、细骨料和减水剂；所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.2～3％。本发明在石墨烯混凝土的制备原料中添加了石墨烯，大大地提高了混凝土材料的抗压、抗弯、抗扭强度和弹塑性性能。本发明还公开了一种石墨烯混凝土的制备方法以及一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩，本发明所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩中，加入了十字形钢骨架，增加了钢管与混凝土的接触面积，促进了混凝土与钢管的粘结，有效解决了钢管混凝土脱落和脱空的现象；在钢管混凝土表面镀一层锌，用牺牲阳极的方法保护钢管，减缓钢管的锈蚀速度。

Description

一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩
技术领域
本发明涉及一种混凝土桩，具体涉及一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩。
背景技术
混凝土的性能是抗压强度高、抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢具有抗弯能力强、良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可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。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。具有承载力强、抗震性能高、施工方便，工期大大缩、有利于钢管的抗火和防火、耐腐蚀性能优于钢结构等特点。
钢管混凝土结构在现代建筑中逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。随着经济的高速发展，人们对高层建筑和超高层建筑的需求的日益增长，原有强度的钢管混凝土结构已不再适应社会的发展了。
目前钢管混凝土由于是钢管和混凝土两种材料的结合，就高层建筑和超高层建筑的来说，普通钢管混凝土的强度已经不能满足其要求。此种钢管混凝土还有下列不利之处：
(1)普通钢管混凝土的强度已不能满足现在高层建筑和超高层建筑对混凝土的力学性能的要求，高层建筑需要更高的抗压、抗拉、抗扭强度以及更好的弹塑性性能。
(2)普通钢管混凝土由于是钢管和混凝土两种材料的结合，容易发生脱落和脱空现象，造成结构破坏。
(3)由于钢管混凝土长期暴露在空气中以及与有些桥梁工程在海洋里面，时间一长，容易产生锈蚀，造成钢材的力学性能降低，影响结构的安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种石墨烯混凝土，所述石墨烯混凝土的制备原料包含石墨烯、水泥、粗骨料、细骨料和减水剂；所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.2～3％。
本发明所述石墨烯混凝土的制备原料中添加了少量的石墨烯，大大地提高了混凝土材料的抗压、抗弯、抗扭强度和弹塑性性能。
作为本发明所述石墨烯混凝土的优选实施方式，所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.2～0.5％。
当石墨烯在混凝土中的添加量小于0.2％时，对混凝土的抗压强度增加不明显，随着石墨烯在混凝土中的添加量的增加，混凝土的抗压强度增加，但是当石墨烯在混凝土中的添加量大于0.5％时，随着石墨烯含量的增加，抗压强度的增加量有所下降，表明石墨烯的含量有一个阈值。总体来说当石墨烯在混凝土中的添加量为0.2～0.5％时，既对混凝土的抗压强度有较好的提高效果，又控制了石墨烯的用量在较少的范围内。
作为本发明所述石墨烯混凝土的更优选实施方式，所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.4％。
当石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.4％时，混凝土的抗压强度增加达到了98％。
作为本发明所述石墨烯混凝土的优选实施方式，所述粗骨料为石灰岩，粒径为5～16mm；所述细骨料为中砂，细度模数为2.5～2.8。
粗骨料可以选择质地坚硬、表面粗糙、粒径为5～16mm连续级配的机制石灰岩碎石，粗骨料的最大粒径不超过16cm。
作为本发明所述石墨烯混凝土的优选实施方式，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述聚羧酸减水剂具体为PC-1030聚羧酸减水剂。所述减水剂的减水率在20％以上，可大幅度的提高混凝土强度，具有分散性好、减水率高、含气量低、与各种水泥适应性好的特点。
作为本发明所述石墨烯混凝土的优选实施方式，所述减水剂的用量为水泥重量的1～2％；
作为本发明所述石墨烯混凝土的优选实施方式，所述减水剂的用量为水泥重量的1.3～1.5％。作为本发明所述石墨烯混凝土的优选实施方式，所述水泥的用量为500～550kg/m3。
本发明所述水泥可以选择42.5硅酸盐水泥，密度为3.10g/cm3。
作为本发明所述石墨烯混凝土的优选实施方式，所述石墨烯混凝土的制备原料还包含消泡剂和分散剂，所述消泡剂为磷酸三丁酯，所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺；所述分散剂的用量为水泥重量的0.5～2％。
消泡剂的加入可以消除在搅拌过程中引入的气泡。
本发明的另一目的还在于提供一种石墨烯混凝土的制备方法，所述石墨烯混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)、将石墨烯和水泥混合；
(2)、加入水、减水剂和分散剂，混合均匀，所述水的温度为40～60℃；
(3)、加入消泡剂，搅拌80～100s，即得所述石墨烯混凝土。
采用40～60℃的水的原因是该温度是分散剂溶解在水中的最佳适宜温度。步骤(3)中，搅拌的时间长度控制在80～100s，优选为90s。
一般情况下，混凝土的均匀性是随着搅拌时间的延长而提高，但搅拌时间超高某一限度之后，混凝土的均匀性无明显改善。搅拌时间过长，不但会影响搅拌机的生产效率，而且对混凝土强度的提高也无益处。
本发明的再一目的在于提供一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩，所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩包括钢管模具和上述石墨烯混凝土；所述钢管模具包括钢管和设于钢管内部的十字形钢骨架；所述十字形钢骨架由两块钢板焊接而成，所述石墨烯混凝土浇注于钢管模具内；所述钢管的外表面镀有锌层。
本发明所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩中，加入了十字形钢骨架，增加了钢管与混凝土的接触面积，促进了混凝土与钢管的粘结，有效解决了钢管混凝土脱落和脱空的现象；在钢管混凝土表面镀一层锌，用牺牲阳极的方法保护钢管，减缓钢管的锈蚀速度。
所述十字形钢骨架设于钢管内部，钢板的侧边可以与钢管的内表面焊接，也可以不与钢管的内表面接触，优选为所述十字形钢骨架的侧边不与钢管的内表面接触，所述钢板的侧边与所述钢管的内表面的垂直距离为1/4～3/4倍钢管的直径长度。
作为本发明所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩的优选实施方式，所述锌层的厚度为0.0076～0.012mm。
锌层采用电镀锌，电镀锌的锌层结晶细致、均匀且无孔隙，抗腐蚀性好，还具有一定的装饰效果。综合镀锌钢管石墨烯混凝土桩的耐腐蚀的使用时间和生产成本考虑，所述锌层的厚度采用上述厚度较佳。
本发明所述石墨烯混凝土和镀锌钢管石墨烯混凝土桩尤其适用于一些需要高强度混凝土的建设工程，例如：桥梁、工业厂房和高层建筑等。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种石墨烯混凝土，本发明在所述石墨烯混凝土的制备原料中添加了少量的石墨烯，大大地提高了混凝土材料的抗压、抗弯、抗扭强度和弹塑性性能。本发明还提供了一种石墨烯混凝土的制备方法，采用该制备方法制备的混凝土坍落度在30～50mm。本发明还提供了一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩，本发明所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩中，加入了十字形钢骨架，增加了钢管与混凝土的接触面积，促进了混凝土与钢管的粘结，有效解决了钢管混凝土脱落和脱空的现象；在钢管混凝土表面镀一层锌，用牺牲阳极的方法保护钢管，减缓钢管的锈蚀速度。
附图说明
图1为实施例2所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩的结构示意图；
其中，1、钢管；2、石墨烯混凝土；3、十字形钢骨架。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述石墨烯混凝土的一种实施例，本实施例所述石墨烯混凝土包含石墨烯、水泥、粗骨料、细骨料、减水剂、分散剂和消泡剂；所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.4％。
其中，所述水泥为42.5硅酸盐水泥，密度为3.10g/cm3，水泥的用量为525kg/m3；
所述粗骨料选用质地坚硬、表面粗糙、粒径为5～16mm连续级配的机制石灰岩碎石，同时控制石子的最大粒径不超过16cm，表观密度为2.65g/cm3，堆积面积为1480cm2/g，含泥量小于0.5％，碎石的压碎指标为11.23％；
所述细骨料为砂子，采用级配良好的中砂，细度模数为2.7，密度为2.56g/cm3；
所述减水剂为PC-1030聚羧酸减水剂，密度为3.05g/cm3，使用量为水泥用量的1.4％；
所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，使用量为水泥重量的1.3％；
所述消泡剂为重量百分含量为0.015％的磷酸三丁酯。
本实施例所述石墨烯混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将石墨烯和水泥混合；
(2)、加入水、减水剂和分散剂，混合均匀，所述水的温度为50℃；
(3)、加入消泡剂，搅拌90s，即得所述石墨烯混凝土。
实施例2
本发明所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩的一种实施例，本实施例所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩包括钢管模具和石墨烯混凝土2；所述钢管模具包括钢管1和设于钢管1中心的十字形钢骨架3，所述钢板的侧边与所述钢管1的内表面的垂直距离为1/2倍钢管的直径长度；所述十字形钢骨架3由两块钢板焊接而成，所述石墨烯混凝土2浇注于钢管模具内；所述钢管1的外表面镀有锌层(图中未示出)，所述锌层的厚度为0.01mm。
所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩在制作时，先将钢管模具清理干净，在浇筑混凝土前在钢管模具上刷一遍油(柴油、机油或汽油)，再将混合好的石墨烯混凝土注入钢管模具中，振动成型即可。
实施例3
为了验证石墨烯的添加量对本发明所述混凝土的材料的抗压强度的影响，设置试验组8组，对照组1组，将试验组和对照组的混凝土采用实施例2中的钢管模具，制作直径为30厘米，高度为60厘米的圆柱形钢管混凝土桩，在压力试验机上进行极限抗压强度测试。每组的石墨烯添加量和抗压强度测试结果见表1。
表1石墨烯的添加量和抗压强度的增加量
从表1的测试结果可以看出，随着石墨烯的添加量的增加，混凝土的抗压强度的增加，但当石墨烯在混凝土中的添加量增加至0.5％时，抗压强度增加量有所减少，表明石墨烯的含量有一个阈值，考虑抗压强度的增加效果和生产成本，优选石墨烯在混凝土中的添加量在0.2～0.5％之间，其中以石墨烯在混凝土中的添加量为0.4％为最佳。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种石墨烯混凝土，其特征在于，所述石墨烯混凝土的制备原料包含石墨烯、水泥、粗骨料、细骨料和减水剂；所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.2～3％。
2.如权利要求1所述石墨烯混凝土，其特征在于，所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.2～0.5％；优选地，所述石墨烯在所述混凝土中的重量百分含量为0.4％。
3.如权利要求1所述石墨烯混凝土，其特征在于，所述粗骨料为石灰岩，粒径为5～16mm；所述细骨料为中砂，细度模数为2.5～2.8。
4.如权利要求1所述石墨烯混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
5.如权利要求4所述石墨烯混凝土，其特征在于，所述减水剂的用量为水泥重量的1～2％；优选地，所述减水剂的用量为水泥重量的1.3～1.5％。
6.如权利要求1所述石墨烯混凝土，其特征在于，所述水泥的用量为500～550kg/m3。
7.如权利要求1所述石墨烯混凝土，其特征在于，所述石墨烯混凝土的制备原料还包含消泡剂和分散剂，所述消泡剂为磷酸三丁酯，所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺；所述分散剂的用量为水泥重量的0.5～2％。
8.一种如权利要求1～7中任一项所述石墨烯混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将石墨烯和水泥混合；
(2)、加入水、减水剂和分散剂，混合均匀，所述水的温度为40～60℃；
(3)、加入消泡剂，搅拌80～100s，即得所述石墨烯混凝土。
9.一种镀锌钢管石墨烯混凝土桩，其特征在于，包括钢管模具和权利要求1～7中任一项所述石墨烯混凝土；所述钢管模具包括钢管和设于钢管内部的十字形钢骨架；所述十字形钢骨架由两块钢板焊接而成，所述石墨烯混凝土浇注于钢管模具内；所述钢管的外表面镀有锌层。
10.如权利要求9所述镀锌钢管石墨烯混凝土桩，其特征在于，所述锌层的厚度为0.0076～0.012mm。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202543903U (zh) * 2012-02-23 2012-11-21 山东同圆设计集团有限公司 一种混凝土预制管桩
CN107216077A (zh) * 2017-06-17 2017-09-29 中康建设管理股份有限公司 一种石墨烯改性混凝土及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202543903U (zh) * 2012-02-23 2012-11-21 山东同圆设计集团有限公司 一种混凝土预制管桩
CN107216077A (zh) * 2017-06-17 2017-09-29 中康建设管理股份有限公司 一种石墨烯改性混凝土及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘衡: "掺纳米石墨烯片水泥基复合材料的机敏性研究", 《中国优秀硕士论文学位论文全文数据库工程科技I辑》 *

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