CN108118831A - 一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及承重构件技术领域，具体是一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱及其制作方法，包括外管、内钢管及型钢，所述内钢管位于所述外管内，所述内钢管焊接有栓钉，所述栓钉位于所述内钢管与所述外管之间，所述型钢位于所述内钢管内，所述外管及所述内钢管内浇筑有海洋骨料混凝土；其制作方法为在所述内钢管焊接上所述栓钉，由外到内依次将所述外管、所述内钢管、所述FRP螺旋箍筋及所述型钢进行定位，再将海洋骨料混凝土浇筑在构件内。本发明的一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱及其制作方法具有耐腐蚀性强、取材方便、建设成本低、承载力大及抗震性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及承重构件技术领域，具体是一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱及其制作方法。
背景技术
我国南海资源开发和工程建设面临的主要技术问题为：海洋盐类环境对工程建筑材料的侵蚀；取材困难导致工程建设成本大大增加；承重构件承载力相对较小；抗震性差。
例如：第一：钢结构在海洋环境中极易发生锈蚀破坏，结构耐久性差，故而，未经特殊处理的钢结构不宜直接应用到海洋腐蚀性环境中。
第二：钢筋混凝土结构外表面与空气接触易发生碳化，同时海洋环境中氯离子浓度较大，碳化和氯离子侵蚀双重作用加速钢筋混凝土的锈蚀破坏。
第三，钢-混凝土组合结构，在一定程度上提高了其承载能力，但是依然受到海洋环境侵蚀，耐久性差。
比如公开的一种内置型钢异型钢管混凝土柱结构及其制作方法，其中国专利申请号为CN201710150726.7，公开日为2017-06-30。该方案包括异形钢管、型钢、型钢与异形钢管设置混凝土块。但是，该技术方案并没有解决南海岛屿工程建设难题：取材困难、运费昂贵、耐久性差、强度低、等问题；并且该技术构件制作相对复杂；综上所述可知：该技术方案由于耐久性差、构件制作复杂和取材困难等问题存在而不适宜在岛屿建设中推广。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱及其制作方法，具有耐腐蚀性强、取材方便、建设成本低、承载力大及抗震性强的优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
进一步地，包括外管、内钢管及型钢，所述内钢管位于所述外管内，所述内钢管焊接有栓钉，所述栓钉位于所述内钢管与所述外管之间，所述型钢位于所述内钢管内，所述外管及所述内钢管内浇筑有海洋骨料混凝土。
进一步地，所述外管的材质为不锈钢、FRP或PVC。
进一步地，所述外管、所述内钢管、所述栓钉及所述型钢涂有环氧树脂。
进一步地，所述内钢管内设有FRP螺旋箍筋，所述FRP螺旋箍筋上设有FRP纵筋。
进一步地，所述海洋骨料混凝土由碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及添加剂组成，所述添加剂为减水剂。
一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱制作方法：包括下述步骤，
1)在内钢管焊接上栓钉，由外到内依次将外管、内钢管、FRP螺旋箍筋及型钢进行定位；
2)将碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及减水剂混合并搅拌，然后将制得的海洋骨料混凝土浇筑在步骤1)中的构件内。
进一步地，所述碱式硫酸镁水泥、所述海砂、所述海洋石头、所述高强页岩陶粒、所述海水、所述碳纤维及所述减水剂的质量比为532-580:747-806:269-577：295-643:115-336：65-77：44-52。
本发明的有益效果是，外管的材质具有耐腐性高的优点，且将内部混凝土与外部空气隔离，阻止或延缓技术构件的锈蚀，同时，可根据技术构件设计荷载选用不同强度的不锈钢外管、FRP外管或PVC外管；内钢管能够增强构件的环向约束和承载力；型钢置于核心区能够增强技术构件承载能力；外管、内钢管及型钢涂有环氧树脂，环氧树脂耐腐蚀性强可抵抗海水中氯离子的腐蚀；栓钉能够增加型钢与海洋骨料混凝土之间的粘结力和构件的抗震性能；FRP纵筋3与FRP螺旋形箍筋6形成一重约束，并与不锈钢管组合形成多重约束，提高构件的耐腐蚀性和承载力，同时FRP的耐腐蚀性强，可作为替代钢增强构件的耐腐蚀性；碱式硫酸镁水泥具有高强、保温隔热及耐久性好等优点，而且致密性比较高，而且致密性比较高，可以延缓侵蚀及锈蚀；海砂及海洋石头具有就地取材、性价比高的优点；高强页岩陶粒由于自重轻，可减少基础荷载，因而可使构件自重减轻，而且有较高的抗渗能力和耐久性；减水剂能改善海洋骨料混凝土工作性，减少单位用水量，改善海洋骨料混凝土的流动性。碳纤维能够增强构件耗能能力,从而使构件承载能力及延性能力有很大的提高，可取得良好的抗震加固效果。本发明可应用至近海区、临海区、海洋岛礁区等盐类腐蚀环境区，特别远离内陆的岛礁区。
附图说明
图1是本发明一较佳实施方式的船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱的结构示意图。
图中，1-外管，2-内钢管，21-栓钉，3-型钢，4-海洋骨料混凝土，5-FRP螺旋箍筋，51-FRP纵筋。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参见图1，本发明的一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱包括外管1、内钢管2、型钢3、海洋骨料混凝土4及FRP螺旋箍筋5。
内钢管2位于外管1内，内钢管2焊接有栓钉21，栓钉21位于内钢管2与外管1之间，型钢3位于内钢管2内，外管1及内钢管2内浇筑有海洋骨料混凝土4。
在本实施例中，外管1为方形结构，其材质可根据技术构件设计荷载选用不同强度的不锈方钢管、FRP方形管或PVC方形管。外管1具有耐腐性高的特点，并且将内部海洋骨料混凝土4与外部空气隔离，避免了海洋骨料混凝土被海水腐蚀。
型钢3为H形结构，型钢3置于海洋骨料混凝土4的内部，与传统的配筋形式相比，能够提高技术构件的承载能力。
外管1、内钢管2、栓钉21及型钢3涂有环氧树脂。由于海水中含有大量的氯离子，氯离子可破坏金属氧化膜保护层，形成点蚀或坑蚀，金属会出现晶间腐蚀；溶液中的氯离子使金属表面的钝化膜受到破坏,在拉伸应力的作用下,钝化膜被破坏的区域就会产生裂纹,成为腐蚀电池的阳极区,连续不断的电化学腐蚀最终可能导致金属的断裂。环氧树脂具有良好的防腐效果，能够增加构件的使用寿命。
由于外管1及内钢管2涂抹有环氧树脂，使得降低了海洋骨料混凝土4与外管1及内钢管2的粘结性能。焊接在内钢管2的栓钉21能够增加海洋骨料混凝土4与外管1及内钢管2的咬合力，而且栓钉21还能提高构件的抗震性。
内钢管2内设有FRP螺旋箍筋5，FRP螺旋箍筋5上设有FRP纵筋51。在本实施例中，FRP螺旋箍筋5与内钢管2之间的距离为60CM。若干FRP纵筋51与FRP螺旋形箍筋5形成一重约束，并且与外管1及内钢管2组成多重约束，提高了构件的耐腐蚀性和承载力。
海洋骨料混凝土4由碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水及添加剂组成，所述添加剂包括碳纤维及减水剂。所采用制作海洋骨料混凝土4的材料取材方便，节约了成本。
船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱制作方法包括下述步骤，
1)在内钢管2焊接上栓钉21，由外到内依次将外管1、内钢管2、FRP螺旋箍筋5及型钢3进行定位；
2)将碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及减水剂混合并搅拌，然后将制得的海洋骨料混凝土4浇筑在步骤1)中的构件内。
海洋骨料混凝土4的各材料的配比为，碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及减水剂的质量比为550：747:577：634:115：77：52。
实施例2
海洋骨料混凝土4的各材料的配比为，碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及减水剂的质量比为523：806:271：297:336：65：44。
实施例3
海洋骨料混凝土4的各材料的配比为，碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及减水剂的质量比为580：790:269:295:311:66:45。
Claims (7)
1.一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱，其特征在于，包括外管(1)、内钢管(2)及型钢(3)，所述内钢管(2)位于所述外管(1)内，所述内钢管(2)焊接有栓钉(21)，所述栓钉(21)位于所述内钢管(2)与所述外管(1)之间，所述型钢(3)位于所述内钢管(2)内，所述外管(1)及所述内钢管(2)内浇筑有海洋骨料混凝土(4)。
2.根据权利要求1所述的一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱，其特征在于：所述外管(1)的材质为不锈钢、FRP或PVC。
3.根据权利要求1所述的一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱，其特征在于：所述外管(1)、所述内钢管(2)、所述栓钉(21)及所述型钢(3)涂有环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱，其特征在于：所述内钢管(2)内设有FRP螺旋箍筋(5)，所述FRP螺旋箍筋(5)上设有FRP纵筋(51)。
5.根据权利要求1所述的一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱，其特征在于：所述海洋骨料混凝土(4)由碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及添加剂组成，所述添加剂为减水剂。
6.一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱制作方法，其特征在于：包括下述步骤，
1)在内钢管(2)焊接上栓钉(21)，由外到内依次将外管(1)、内钢管(2)、FRP螺旋箍筋(5)及型钢(3)进行定位；
2)将碱式硫酸镁水泥、海砂、海洋石头、高强页岩陶粒、海水、碳纤维及减水剂混合并搅拌，然后将制得的海洋骨料混凝土(4)浇筑在步骤1)中的构件内。
7.根据权利要求6的一种船舵式型钢增强海洋骨料混凝土双管柱制作方法，其特征在于：所述碱式硫酸镁水泥、所述海砂、所述海洋石头、所述高强页岩陶粒、所述海水、所述碳纤维及所述减水剂的质量比为532-580:747-806:269-577：295-643:115-336：65-77：44-52。
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