CN111827579A - 一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱 - Google Patents

一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱 Download PDF

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郭毅
李志慧
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Abstract

本发明公开了一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，包括钢管和浇筑在钢管内部的沙漠砂轻骨料混凝土；沙漠砂轻骨料混凝土的制备原材料中含有沙漠砂。本发明的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱可以很好的保证结构构件的承载与变形能力，在满足承重的要求的条件下又兼具良好的保温耐热性能。该组合柱质轻且易于取材，具备构造简单、方便运输的装配属性，尤其适用于西北地区材料供应不足、人工素质低、技术力量短缺的边远村镇。用钢管约束沙漠砂轻骨料混凝土，加强钢管的套箍效应，钢管内沙漠砂轻骨料混凝土处于三向受压状态，约束了沙漠砂轻骨料混凝土的变形，具有施工方便、承载力高、抗震性能好及节能环保等优点。

Description

一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是，本发明涉及一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱。
背景技术
随着经济发展和城市化进程的加快，高层建筑、桥梁、高速铁路、大型隧道等混凝土结构工程越来越多，对混凝土的需求就越来越大。河砂是混凝土制备过程中一种非常重要的原材料，混凝土需求的增大导致河砂的开采需求增大，河道采砂负荷加重，河砂资源入不敷出，导致来砂量与采砂量已经严重失衡，且因河砂资源短缺使得河砂价格大幅增长，建筑成本增加。
另一方面，当前我国西部正处于城市基础建设发展的高峰期，而西北地区沙漠砂资源非常丰富，若能因地制宜、就地取材，开发沙漠砂资源，利用丰富的沙漠砂资源代替河砂来制造建筑混凝土，不仅可以缓解西北地区沙漠化严重问题，还能变废为宝，在促进西北地区经济发展的同时降低建筑工程的造价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种构造简单、受力合理，能够有效利用沙漠砂资源并拥有足够承载能力和强度、以用于建筑领域、增强组合柱延性性能、防止混凝土发生粘结破坏的钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱。
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种环保，轻质，高性能的组合柱结构。用于民用建筑、沙漠建筑、工业建筑中，合理利用沙漠资源，并能符合国家建设环保节约型社会的要求。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，包括钢管和浇筑在所述钢管内部的沙漠砂轻骨料混凝土；所述沙漠砂轻骨料混凝土的制备原材料中含有沙漠砂。
优选地，所述沙漠砂轻骨料混凝土的容重在1650 kg/m3以下，所述沙漠砂轻骨料混凝土的导热系数为0.75~0.82。
优选地，所述沙漠砂轻骨料混凝土由水泥、硅灰、粉煤灰陶粒、河砂、沙漠砂以及高效减水剂混合而成。
优选地，所述沙漠砂轻骨料混凝土的强度等级为CL45，水胶比为0.40，硅粉的掺量为10wt%，砂率为39wt%，聚羧酸型高效减水剂掺量为20wt%。
优选地，所述钢管内壁上设有螺纹。
优选地，所述钢管内壁上设有加强钢板。
优选地，所述加强钢板沿所述钢管的轴向方向通长设置，所述加强钢板在所述钢管内壁上均匀、对称排布。
优选地，所述螺纹为三角形螺纹。
优选地，所述钢管的横截面为圆形或多边形。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
本发明的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱由钢管内浇筑沙漠砂轻骨料混凝土构成，其中沙漠砂轻骨料混凝土中采用沙漠砂轻骨料以替代部分普通粗骨料，减轻结构自重，从而改善沙漠砂轻骨料混凝土性能，可以很好的保证结构构件的承载与变形能力，在满足承重的要求的条件下又兼具良好的保温耐热性能。该组合柱质轻且易于取材，具备构造简单、方便运输的装配属性，尤其适用于西北地区材料供应不足、人工素质低、技术力量短缺的边远村镇。用钢管约束沙漠砂轻骨料混凝土，加强钢管的套箍效应，钢管内沙漠砂轻骨料混凝土处于三向受压状态，约束了沙漠砂轻骨料混凝土的变形，具有施工方便、承载力高、抗震性能好及节能环保等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱的横截面结构示意图；
图2为图1中的钢管的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱的另一横截面结构示意图。
图中，1、钢管，2、螺纹，3、加强钢板，4、沙漠砂轻骨料混凝土。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明实施例提供一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，结构如图1~图3所示。一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，包括钢管1和浇筑在钢管内部的沙漠砂轻骨料混凝土4；沙漠砂轻骨料混凝土4的制备原材料中含有沙漠砂。
沙漠砂轻骨料混凝土4具有轻质、保温、耐火、变形性能良好、弹性模量较低等特点，在大跨径结构、高层建筑、以及地震频发地区的工程中有着非常不错的应用前景。使用时，将钢管沙漠砂轻骨料混泥土组合柱应用于高层建筑中，在使用中，钢管1约束了沙漠砂轻骨料混凝土4的变形，使得钢管1内沙漠砂轻骨料混凝土4处于三向受压状态，进而改善了沙漠砂轻骨料混凝土4的力学性能。
优选地，沙漠砂轻骨料混凝土4的容重在1650 kg/m3以下，比普通混凝土轻1/3左右，使得其质轻，更便于运输；沙漠砂轻骨料混凝土4的导热系数为0.75~0.82，低于普通混凝土与普通砖砌体的导热系数，使其具有良好的保温性能。
其中，沙漠砂轻骨料混凝土4由水泥、硅灰、粉煤灰陶粒、河砂、沙漠砂以及高效减水剂混合而成。水泥为42.5 普通硅酸盐水泥，表观密度为3100kg /m3；粉煤灰陶粒颗粒级配为2.36mm~19mm，堆积密度为836 kg/m3；硅灰为活性二氧化硅大于90%的硅灰；减水剂的减水率为2.0％。优选地，制备的沙漠砂轻骨料混凝土4的强度等级为CL45，水胶比为0.40，硅粉的掺量为10wt%，砂率为39wt%，聚羧酸型高效减水剂掺量为20wt%。具体地，每立方米原材料中，水泥320kg/m3、硅灰80kg/m3、粉煤灰陶粒443.6kg/m3、河砂395.5kg/m3、 沙漠砂313.12 kg/m3、水180 kg/m3、高效减水剂8 kg/m3。该沙漠砂轻骨料混凝土4容重轻，配制出的沙漠砂轻骨料混凝土4容重均在1650kg/m3以下，比普通混凝土轻1/3左右；且其导热系数较低，根据实验测得其导热系数在0.80左右，低于普通混凝土与普通砖砌体的导热系数。与此同时，沙漠砂做填充料使得沙漠砂轻骨料混凝土4具有较好的保温性能。沙漠砂轻骨料混凝土4既能够满足轻骨料混凝土的各项指标要求，又能合理的利用到沙漠砂资源，能够有效降低造价，起到变废为宝的作用。
优选地，钢管1内壁上设有螺纹2。在钢管1的内部上增设螺纹2可以使得钢管1与其内浇筑的沙漠砂轻骨料混凝土4更好的粘结，同时也可以提高钢管1对沙漠砂轻骨料混凝土4的套箍力，使得钢管1内沙漠砂轻骨料混凝土4处于三向受压状态，约束了沙漠砂轻骨料混凝土4的变形，提高组合柱的整体承载力。更优选地，螺纹2为三角形螺纹。三角形螺纹对沙漠砂轻骨料混凝土4的套箍力更大，可以进一步增强钢管1与其内浇筑的沙漠砂轻骨料混凝土4 的相互粘结力，进而提高组合柱的整体承载力。
优选地，钢管1内壁上设有加强钢板3。加强钢板3可以防止或延缓钢管1与沙漠砂轻骨料混凝土4的过早剥离，且对钢管1外壁的局部屈曲起到较强的约束效果。外部钢管1约束沙漠砂轻骨料混凝土4，发挥其套箍作用。优选地，加强钢板3沿钢管1的轴向方向通长设置，加强钢板3在钢管1内壁上均匀、对称排布。如图1~图3所示，四个加强钢板3在钢管1内壁上呈相隔90°对称设置。加强钢板3通过焊接连接对称固定在钢管1内壁上，加强钢板3由Q235钢制成。加强钢板3的存在能够使得钢管1与沙漠砂轻骨料混凝土4更好的结合，提高了钢管1与沙漠砂轻骨料混凝土4之间的粘结性能，加强钢板3的两侧面的沙漠砂轻骨料混凝土4均具有抗剪切作用，同时也提高了钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱的整体承载力，二者的共同作用，大大提高了组合柱的延性及其承载力，使其具有良好的力学性能。
本发明实施例钢管1的横截面可以为圆形，如图1、图2所示；也可以为多边形，如图3所示。应当理解，钢管1横截面的具体形状不受限制。
本发明实施例的钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱将沙漠砂资源合理利用，填充于钢管混凝土柱中，不仅可以缓解西北地区荒漠化严重的问题，同时在沙漠砂混凝土中采用轻骨料以替代普通粗骨料，减轻结构自重，通过实验选出具有最佳配合比的沙漠砂轻骨料混凝土，从而改善沙漠砂混凝土性能，达到轻质高强的目的。在混凝土中以钢管1替代普通钢筋笼，节约钢材，降低建筑成本。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，包括钢管和浇筑在所述钢管内部的沙漠砂轻骨料混凝土；所述沙漠砂轻骨料混凝土的制备原材料中含有沙漠砂。
2.如权利要求1所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述沙漠砂轻骨料混凝土的容重在1650 kg/m3以下，所述沙漠砂轻骨料混凝土的导热系数为0.75~0.82。
3.如权利要求2所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述沙漠砂轻骨料混凝土由水泥、硅灰、粉煤灰陶粒、河砂、沙漠砂以及高效减水剂混合而成。
4.如权利要求3所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述沙漠砂轻骨料混凝土的强度等级为CL45，水胶比为0.40，硅粉的掺量为10wt%，砂率为39wt%，聚羧酸型高效减水剂掺量为20wt%。
5.如权利要求1~4任一项所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述钢管内壁上设有螺纹。
6.如权利要求5所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述钢管内壁上设有加强钢板。
7.如权利要求6所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述加强钢板沿所述钢管的轴向方向通长设置，所述加强钢板在所述钢管内壁上均匀、对称排布。
8.如权利要求7所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述螺纹为三角形螺纹。
9.如权利要求8所述的一种钢管沙漠砂轻骨料混凝土组合柱，其特征在于，所述钢管的横截面为圆形或多边形。
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